水稻穗长的全基因组关联分析与候选基因验证

发布时间：2023-06-16 19:10

　　提高作物产量始终是育种家们追求的目标,水稻产量与穗部性状密切相关。而穗长作为水稻穗部性状的重要组成部分,在育种实践中被广泛研究。尽管如此,与遗传资源丰富的野生稻相比,目前我们能利用的水稻穗长种质资源仍较少。因此,挖掘新的水稻穗长基因,对进一步提高水稻产量具有重要意义。水稻穗长是一个复杂的数量性状,且易受环境影响。因此,在对穗部性状进行研究时,需要多环境重复验证。而全基因组关联分析(Genomic Wide Association Study,GWAS)是在全基因组范围内对遗传变异信息进行扫描,不仅适用于单基因控制的性状,对复杂性状也有较好的检测效果。本研究考察了杭州和海南两个不同日照环境下水稻的穗长性状,结合627份重测序材料的SNPS标记,采用混合线性模型(MLM),在-lg P>6(FDR<0.01)水平下,对两个环境下的水稻穗长表型数据进行GWAS分析。并借助生物信息学和染色体片段置换系(CSSL)对候选基因进行验证,结果如下:1.在不同的日照条件下,水稻穗长呈现出不同的表型差异,表现为在长日照(杭州)条件下的穗长长度长于短日照(海南)条件下的穗长。而不同环境也会影响...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 稻穗的研究进展
        1.1.1 稻穗的基本组成
        1.1.2 水稻穗长的分子调控
        1.1.3 水稻穗长QTL分析
    1.2 全基因组关联分析研究现状
        1.2.1 全基因组关联分析
        1.2.2 全基因组关联分析的方法
        1.2.3 GWAS在水稻中应用
            1.2.3.1 GWAS分析鉴定目标性状相关的候选区间
            1.2.3.2 GWAS分析候选区间基因的验证
            1.2.3.3 染色体片段置换系进行候选基因的验证
    1.3 赤霉素的研究
        1.3.1 赤霉素的简介
        1.3.2 赤霉素的合成
        1.3.3 赤霉素的发展和应用
    1.4 本研究的目的与意义
2 实验材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 关联分析材料
        2.1.2 染色体片段置换系材料
        2.1.3 实验仪器及试剂
    2.2 试验方法
        2.2.1 穗长性状调查
        2.2.2 基因型测定
        2.2.3 全基因组关联分析
        2.2.4 基本农艺性状调查
        2.2.5 外源赤霉素水培及喷施处理
        2.2.6 内源赤霉素含量检测
        2.2.7 水稻基因组DNA提取
        2.2.8 水稻总RNA的提取及反转录
        2.2.9 Real-time PCR(RT-PCR)分析
        2.2.10 PCR分析
        2.2.11 琼脂糖凝胶电泳
        2.2.12 过表达载体的构建
        2.2.13 大肠杆菌的转化
        2.2.14 敲除载体的构建
        2.2.15 PL1和PL2单倍型分析
3 结果与讨论
    3.1 结果与分析
        3.1.1 水稻穗长的表型变异分析
        3.1.2 长日照环境下穗长的GWAS分析
        3.1.3 短日照环境下穗长的GWAS分析
        3.1.4 候选基因的预测和验证
        3.1.5 候选基因表达量分析
        3.1.6 候选基因籼粳稻表达差异分析
        3.1.7 片段置换系验证候选基因
        3.1.8 粳稻PL1、PL2和PL3基因型使籽粒变得细长
        3.1.9 籼稻PL1、PL2和PL3基因型使籽粒变短
        3.1.10 PL1、PL2和PL3基因型对穗部性状的影响
        3.1.11 PL1、PL2和PL3基因型对株型影响
        3.1.12 93-11背景片段置换系赤霉素含量测定
        3.1.13 93-11背景片段置换系苗期对赤霉素处理的响应
        3.1.14 93-11背景片段置换系成熟期对赤霉素处理的响应
        3.1.15 PL1和PL2单倍型分析
        3.1.16 载体构建
    3.2 实验结论与讨论
        3.2.1 GWAS分析的不足
        3.2.2 穗长候选基因的预测与验证
        3.2.3 穗长在籼粳稻亚群中存在不同的调控机制且易受环境影响
        3.2.4 PL1,PL2,PL3通过改变内源赤霉素含量影响水稻穗长
        3.2.5 PL1,PL2 优异单倍型的组合对于改良穗长的应用
4 总结与展望
    4.1 全文结论
    4.2 下一步工作计划
参考文献
附录
    附录1 电泳缓冲液配方
    附录2 DNA提取液配方
    附录3 实验仪器
作者简介



本文编号：3833810