水稻籼粳交不同类型遗传群体的构建与重要性状的基因定位研究

发布时间：2017-03-20 00:05

  本文关键词：水稻籼粳交不同类型遗传群体的构建与重要性状的基因定位研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水稻是主要的粮食作物之一。在现有的种植面积下,如何增加水稻产量、提高稻米品质是目前面临的一个难题和挑战。籼粳亚种间相互改良是解决上述问题的重要途径。本论文利用基因组差异较大的粳稻Asominori与籼稻IR24为亲本,构建和完善了四种类型六套遗传群体(RIL、NAIS、NIAS、HAIS、HIAS和EPI)共499个家系,基因型鉴定的同时,在四个地点对32个重要性状进行多环境表型鉴定。本文的目的是通过不同群体的基因定位分析和验证,发掘对亚种间改良有利的染色体片段或基因,为阐述籼粳交群体的加性、显性和上位性的遗传规律提供遗传学证据。取得的主要结果如下:1、重组自交系群体(RIL)与纯合双向染色体片段置换系群体(NAIS和NIAS)的QTL(quantitative trait loci)分析:在215个家系组成的RIL群体中,32个性状共检测到245个QTL,在64个家系组成的NAIS群体(以Asominori为背景亲本,IR24为导入亲本的染色体片段置换系)中检测到222个QTL,在57个家系构建的NIAS群体(以为IR24为背景亲本,Asominori为导入亲本的染色体片段置换系)中检测到178个QTL。其中,42个QTL在4个环境中都被检测到,有455个QTL效应在四个环境中表现一致,在82个标记区间上存在共座位QTL。在4个标记区间发现可信度比较高的11个新粒形QTL。用图像处理系统测量出的四个粒形新性状,即粒周长(GC)、粒面积(GA)、粒直径(GD)、粒圆度(GR),能从不同的角度描述粒形性状,为解析粒形形成机制提供更多的遗传信息。2、双向染色体片段置换系与背景亲本杂种F1群体(HAIS和HIAS)的QTL分析:在NAIS与HAIS(NAIS与Asominori杂交后产后的F1群)中检测到365个QTL,在NIAS与HIAS(NIAS与IR24杂交后产后的F1群)中找到了280个。这些QTL表现出不同程度的显性,单基因座位的超显性在产量相关性状杂种优势中起到主要作用,叶形和粒形相关性状的杂种优势以部分显性、超显性为为主,杂种优势受环境的影响。3、上位型互作QTL做图:RIL群体和染色体片段置换系群体中检测到较少上位性互作,RIL群体的上位性互作中,单个QTL的效应并不显著,染色体片段置换系群体的上位性互作中,单个QTL具有显著效应,甚至两个QTL都具有显著效应;显显上位在粳稻为背景的杂合群体中表现不显著;显显上位在籼稻为背景的杂合群体中具有一定的作用,有17%超显显上位存在。4、双片段染色体片段置换系群体(EPI)的QTL分析:EPI群体由42个家系组成,包括第八染色的9个单染色体片段系以及9个单片段组成的33个双片段系。共检测到效应稳定的加加上位性互作染色体片段292对,说明了上位性在基因组中确实普遍存在。对叶形和产量相关性状,在不同环境下的上位性互作片段进行了统计,发现上位性互作位点主要是由非显著QTL间产生的,并且互作位点之间产生的上位性效应有时会很大。在粒形性状中,上位性互作也是存在的,但上位性互作效应比较小,用RIL和CSSL很难检测到。
【关键词】：水稻 籼粳交群体 染色体片段置换系 数量性状位点 杂种优势 上位性
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S511
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 英文缩略表16-18
• 第一章 文献综述18-36
• 1.1 数量性状分析18-25
• 1.1.1 基因型鉴定19-20
• 1.1.2 遗传群体20-22
• 1.1.3 DNA图谱22-25
• 1.2 表型鉴定和水稻产量、粒形基因研究进展25-32
• 1.2.1 表型鉴定技术进展25-26
• 1.2.2 水稻产量性状研究进展26-28
• 1.2.3 水稻粒形性状研究进展28-29
• 1.2.4 水稻产量、粒形相关基因的克隆及功能研究29-30
• 1.2.5 水稻叶形性状研究进展30-31
• 1.2.6 复合性状31-32
• 1.3 杂种优势和上位性研究32-35
• 1.3.1 杂种优势的研究和利用32-33
• 1.3.2 上位性的研究33-35
• 1.4 本研究的目的和意义35-36
• 第二章 籼粳交不同类型群体的构建、基因型鉴定与分析36-51
• 2.1 交互式CSSL的创建及其完善36-44
• 2.1.1 交互式CSSL的创建36-37
• 2.1.2 交互式CSSL的SSR基因型鉴定37-41
• 2.1.3 交互式CSSL群体的背景纯化41-44
• 2.2 RIL群体的创建以及连锁图的构建44-48
• 2.2.1 RIL的创建44
• 2.2.2 遗传连锁图谱的构建44-48
• 2.3 上位性研究群体的构建48-49
• 2.4 杂种优势研究群体的构建49
• 2.5 群体简化测序简报49-50
• 2.6 讨论50-51
• 第三章 不同遗传类型群体的多环境表型鉴定与统计分析51-70
• 3.1 田间试验设计和表型鉴定方法51-53
• 3.1.1 田间试验设计51
• 3.1.2 取样及表型鉴定51-53
• 3.2 群体表型分布分析53-61
• 3.2.1 亲本表现53
• 3.2.2 RIL群体表现53-56
• 3.2.3 CSSL群体表现56-61
• 3.3 遗传力与相关分析61-66
• 3.3.1 分析方法61
• 3.3.2 遗传力分析61-63
• 3.3.3 相关分析63-66
• 3.4 讨论66-70
• 3.4.1 自动表型鉴定仪器对表型考察的影响66
• 3.4.2 计算机图像处理系统促进粒形研究66-70
• 第四章 重要性状的加性QTL作图70-107
• 4.1 群体材料与方法70-73
• 4.1.1 遗传研究群体70
• 4.1.2 QTL定位方法70-71
• 4.1.3 SSR标记的重新命名71-73
• 4.1.4 QTL命名73
• 4.2 结果与分析73-99
• 4.2.1 RIL群体加性定位结果73-86
• 4.2.2 NAIS群体加性定位结果86-93
• 4.2.3 NIAS群体加性QTL定位结果93-99
• 4.3 小结与讨论99-107
• 4.3.1 环境稳定QTL99-100
• 4.3.2 效应稳定性QTL100
• 4.3.3 共位点QTL100-101
• 4.3.4 QTL在不同群体中的一致性101-102
• 4.3.5 对4个新粒形性状的评价102-106
• 4.3.6 新的粒形位点106-107
• 第五章 染色体片段置换系与其背景亲本的杂种F1群体中的显性QTL作图107-157
• 5.1 群体材料与分析方法107
• 5.2 显性定位结果与分析107-120
• 5.2.1 HAIS群体加性定位结果107-114
• 5.2.2 NIAS群体加性定位结果114-120
• 5.3 QTL的显性度分析120-152
• 5.3.1 基于NAIS与HAIS群体的显性度估计120-137
• 5.3.2 基于NIAS与HIAS群体的显性度估计137-152
• 5.4 小结与讨论152-157
• 5.4.1 籼粳交群体中单位点杂种差异表达普遍存在152-153
• 5.4.2 环境稳定显性QTL发掘153
• 5.4.3 显性度界定方法的选取153
• 5.4.4 单基因座位的显性度分析153-155
• 5.4.5 超显性位点的发掘155-157
• 第六章 不同类型群体的上位性分析157-185
• 6.1 群体材料与分析方法157
• 6.1.1 实验材料157
• 6.1.2 分析方法157
• 6.2 RIL与CSSL群体的上位性分析157-165
• 6.2.1 RIL群体的上位性分析157-159
• 6.2.2 NAIS群体的上位性分析159-160
• 6.2.3 HAIS群体的上位性分析160-161
• 6.2.4 NIAS群体的上位性分析161-163
• 6.2.5 HIAS群体的上位性分析163-165
• 6.3 EPI群体的上位性分析165-180
• 6.3.1 EPI群体的整理与分析方法165-166
• 6.3.2 叶形相关性状上位性分析166-171
• 6.3.3 产量相关性状上位性分析171-176
• 6.3.4 粒形相关性状上位性分析176-180
• 6.4 小结与讨论180-185
• 6.4.1 加加上位在RIL与CSSL群体的比较180
• 6.4.2 籼粳交染色体片段置换系在杂种优势研究中的作用180-181
• 6.4.3 显显上位在杂种优势研究中的作用181-182
• 6.4.4 EPI群体能高效检测上位性182-185
• 第七章全文结论与讨论185-189
• 参考文献189-200
• 致谢200-201
• 作者简历201

【参考文献】

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