感光等位基因Hd1在感光性缺失状态下的遗传作用

发布时间：2017-03-20 02:11

  本文关键词：感光等位基因Hd1在感光性缺失状态下的遗传作用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：抽穗期是水稻品种地区与季节适应性的关键因素,且与稻谷产量密切相关。探究水稻抽穗期的分子调控机制及其与产量性状的遗传控制关系,对于水稻高产育种具有重要意义。Hd1是控制水稻抽穗期和感光性的核心基因之一,为水稻抽穗期的遗传多样性提供了重要的基础。Hd1感光基因的感光性丧失,是早籼品种适应长日照下抽穗的一个重要遗传特性。本研究应用以早籼品种珍汕97和中籼品种密阳46配组构建的分离群体,开展抽穗期QTL分析,明确了Hd1感光基因在感光性丧失基础上对抽穗期、株高和产量性状的作用,并分析了其感光性丧失下对Hd2作用的影响。主要结果如下所述。从珍汕97/密阳46重组自交系群体中筛选出1个剩余杂合体,构建了在第6染色体短臂Hd1区域分离的1个近等基因系F2(NIL-F2)群体。在该遗传背景为双亲随机混合的群体中,来自珍汕97的Hd1感光等位基因在自然短日照和长日照下分别促进和延迟抽穗6.99和6.98 d。进而应用以珍汕97为轮回亲本、密阳46为供体亲本的BC2回交组合,构建了世代分别为BC2F6和BC2F7的NIL-F2群体和世代为BC2F8的近等基因系群体。应用这些群体的QTL分析结果表明,在珍汕97遗传背景下,来自珍汕97的Hd1感光等位基因缺失了光周期敏感性,在自然短日照和长日照下均促进抽穗,并同时降低株高、粒数和产量;以2套近等基因系为基础计算,来自珍汕97的等位基因在2个群体中均促进抽穗6.14 d,并分别降低株高4.46和5.55 cm,减少每穗总粒数10.82和11.54、每穗实粒数6.82和8.00,最终降低单株产量2.16和2.23 g。针对实验室前期在第7染色体长臂末端定位到的一个抽穗期QTL,在Hd1光周期敏感性缺失的遗传背景下,构建了在目标区间分离的7套NIL-F2群体,其中2套位于BC2F6、5套位于BC2F7;同时,针对该区间和Hd1所在区域,构建了包含所有4种纯合基因型组合的1套NIL。应用7套NIL-F2群体,通过各群体表型分布和QTL分析结果的比较,将1个控制抽穗期的QTL界定在约96.3-kb的区域内,序列比对发现该QTL为抽穗期基因Hd2。在所有NIL-F2和NIL群体中,Hd2均不呈光周期敏感性,密阳46等位基因在自然短日照和长日照下均延迟抽穗。NIL中4种基因型材料的表型方差分析结果表明,在光周期敏感性缺失的遗传背景下,Hd1和Hd2均对抽穗期、株高和产量性状具显著作用,二者对抽穗期和产量性状的作用以累加为主,而对株高的作用以重复为主。
【关键词】：产量性状 抽穗期 光周期敏感性 Hd1 Hd2
【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】：S511.21
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 英文缩略表13-14
• 第一章 引言14-30
• 1.1 水稻重要抽穗期QTLs/基因14-19
• 1.1.1 成花素基因14-15
• 1.1.2 调控水稻成花素基因的Hd1通路15-16
• 1.1.3 水稻成花素基因的Ehd1通路16-18
• 1.1.4 其他可能的通路18-19
• 1.2 日照长度识别19-27
• 1.2.1 光受体20
• 1.2.2 生物钟20-22
• 1.2.3 拟南芥CO识别日照长度的分子机制22-24
• 1.2.4 水稻Hd1识别日照长度的分子机制24-27
• 1.2.5 水稻Ehd1识别日照长度的分子机制27
• 1.3 水稻抽穗期QTL/基因的多效性27-28
• 1.4 本研究的目的和意义28-30
• 第二章 Hd1缺失感光作用下对抽穗期和产量性状的多效性30-47
• 2.1 材料与方法30-39
• 2.1.1 水稻材料30-32
• 2.1.2 田间试验与性状考察32-33
• 2.1.3 DNA提取33
• 2.1.4 引物设计33-34
• 2.1.5 PCR反应及产物检测34
• 2.1.6 琼脂糖凝胶电泳检测34
• 2.1.7 数据分析34
• 2.1.8 Hd1测序34-35
• 2.1.9 质粒提取35
• 2.1.10 DNA产物回收35-36
• 2.1.11目的片段和载体连接36
• 2.1.12 载体构建36
• 2.1.13 大肠杆菌转化36-37
• 2.1.14 水稻转化37-39
• 2.2 结果与分析39-45
• 2.2.1 抽穗期QTL的精细定位39-41
• 2.2.2 候选基因分析41-42
• 2.2.3 Hd1对抽穗期、株高和产量性状的多效性42-44
• 2.2.4 获得的转基因植株44-45
• 2.3 讨论45-47
• 第三章 Hd2在Hd1缺失感光性作用下的效应分析47-63
• 3.1 材料与方法47-52
• 3.1.1 水稻材料47-50
• 3.1.2 田间试验与性状考察50
• 3.1.3 DNA标记检测50-51
• 3.1.4 RNA提取51-52
• 3.1.5 反转录52
• 3.1.6 Hd2编码区测序52
• 3.1.7 数据分析52
• 3.2 结果与分析52-61
• 3.2.1 qHd7.2 精细定位52-53
• 3.2.2 候选基因分析53-55
• 3.2.3 NIL中Hd1与Hd2对抽穗期的主效应与上位性效应55-56
• 3.2.4 NIL中Hd1与Hd2对株高和产量性状的主效应与上位性效应56-61
• 3.3 讨论61-63
• 第四章 结论63-65
• 4.1 结论63-64
• 4.1.1 Hd1的光周期敏感性在早稻珍汕97遗传背景中缺失63
• 4.1.2 Hd1对基本营养期、株高和产量性状具多效性63
• 4.1.3 珍汕97遗传背景中Hd2的光周期敏感性亦丧失63
• 4.1.4 珍汕97中Hd1和Hd2对抽穗期和产量性状的作用以累加为主63-64
• 4.2 讨论与展望64-65
• 4.2.1 Hd1可能在稻作生态区域扩展扮演重要角色64
• 4.2.2 Hd1对光周期的识别机制有待于进一步研究64-65
• 参考文献65-75
• 致谢75-76
• 作者简历76

【参考文献】

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1 魏祥进;徐俊锋;江玲;王洪俊;周振玲;翟虎渠;万建民;;我国水稻主栽品种抽穗期多样性的遗传分析[J];作物学报;2012年01期

2 刘桂富;杨剑;徐海明;朱军;;上位性和QTL×环境互作对水稻(Oryza sativa L.)抽穗期的影响(英文)[J];遗传学报;2007年07期

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本文编号：256982