两份籼稻粒宽材料表型分析、基因鉴定和应用研究

发布时间：2017-10-28 19:10

  本文关键词：两份籼稻粒宽材料表型分析、基因鉴定和应用研究

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【摘要】：水稻作为世界上三大主要粮食作物之一,提高水稻产量和改善稻米品质意义重大,同时也是水稻育种追求的重要目标。水稻粒型是由粒长、粒宽、粒厚三个因子共同决定,是千粒重最重要的决定因素；水稻粒型不仅是一个重要的产量性状,还是一个稻米外观品质的重要指标,其影响籽粒的长宽比、垩白等外观品质、加工品质和蒸煮食味品质,是一个复杂的数量性状。因此,对水稻粒型和品质的研究,可以加深对产量和品质形成的分子遗传基础的认识,为水稻高产、优质育种实践提供理论指导,为全面阐明作物产量和品质形成的分子生物学机理提供理论依据。本研究通过对不同来源的两份籼稻粒宽材料,EMS突变体2199和单片段代换系SSSLs5-1,进行表型分析,基因鉴定,和育种潜力评估的研究。主要研究结果如下：1.通过对粒宽材料2199和SSSLs5-1及其对应亲本蜀恢527(R527)和9311的表型、农艺性状和品质测定分析,结果表明：与野生型R527相比,突变体2199粒宽、千粒重显著增加、粒长、长宽比显著减少。与背景亲本9311相比,SSSLs5-1的粒宽和千粒重均显著增加,粒长、长宽比减少。品质方面,两份粒宽材料与对应亲本的差异主要在垩白率和垩白度两个指标上,两份粒宽材料的垩白率和垩白度都比对应野生型高。2.通过对2199/R527的F2群体粒宽、粒长、长宽比和千粒重的遗传分析,结果表明,粒宽呈明显双峰分布,其中窄粒对宽粒符合3：1的分离比,表明2199粒宽表型受一对主效隐性基因控制。3.通过对目前已经克隆的粒宽基因测序比对,发现2199和SSSLs5-1比对应亲本R527和9311均缺失1212bp,这与粒宽基因gw5在粳稻中缺失片段一样,且连锁分析发现极端粒宽的单株均缺失,故确定gw5为控制两份粒宽材料的目标基因。4.对外颖内表皮进行扫描电镜观察发现2199与SSSLs5-1的细胞数目显著增加,而两者的细胞宽度无差异,表明细胞数目的增加是导致粒宽增加的主要原因。5.通过对2199和R527、SSSLs5-1和9311的灌浆速率测定,发现在灌浆后的3d到18d期间,灌浆速率较快,但两份粒宽材料2199和SSSLs5-1籽粒的灌浆速率明显高于对应亲本R527和9311,随后其逐渐进入平台期至完全充实。这表明在相同时间内,2199和SSSLs5-1能运送更多的同化产物至籽粒中,形成较高的籽粒干物质积累量。6.将两组亲本与4份典型不育系杂交,通过分析F1代产量和品质,评估GW5在三系育种中的应用潜力。2199与冈46A配组F1千粒重增幅最大,但其产量增加不大,稻米垩白率极高,稻米外观品质差；SSSLs5-1配组的三份材料表现有所差异,与其对应对照亲本相比,abcgl5/SSSLs5-1垩白率和垩白度以及产量均减少；而珞红4A/SSSLs5-1和Y58s/SSSLs5-1垩白率、垩白度和产量均增加。综合水稻产量和稻米品质两个方面的因素,SSSLs5-1比2199在育种利用中更具有应用价值,表明gw5基因在水稻育种中的应用潜力会根据不同遗传背景不同而不同。
【关键词】：水稻 粒宽 GW5基因 产量 稻米品质
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S511.21
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-11
• 缩略词11-12
• 第一章 文献综述12-28
• 1. 水稻粒型的遗传特点12-14
• 1.1 水稻粒型性状的遗传特点与相关研究12-13
• 1.2 粒型相关性状与稻米品质13-14
• 2. 水稻粒型相关性状QTL的定位14-18
• 3. 水稻粒型相关基因功能研究进展18-26
• 3.1 已克隆的水稻粒型基因18-26
• 3.1.1 粒长相关基因18-20
• 3.1.2 粒宽相关基因20-23
• 3.1.3 粒重相关基因23-24
• 3.1.4 籽粒灌浆基因24-25
• 3.1.5 水稻粒型基因间的相互作用25-26
• 4. 粒型基因在育种中的应用26
• 5. 本研究目的与意义26-28
• 第二章 材料与方法28-37
• 1. 试验材料28-30
• 1.1 水稻材料28
• 1.2 主要分子生物学试剂28
• 1.3 常用试剂的配制28-29
• 1.4 主要仪器设备29-30
• 2. 方法30-37
• 2.1 田间材料种植30-31
• 2.2 表型分析31-33
• 2.2.1 农艺性状的考察31
• 2.2.2 水稻颖壳扫描电镜观察31-32
• 2.2.3 水稻灌浆速率的测定32
• 2.2.4 稻米品质的测定32-33
• 2.3 粒宽基因的遗传分析与基因鉴定33-37
• 2.3.1 遗传分析33
• 2.3.2 DNA提取33-34
• 2.3.3 基因片段扩增34-35
• 2.3.4 基因片段与克隆载体的连接35
• 2.3.5 大肠杆菌感受态的制备35
• 2.3.6 大肠杆菌的转化35-36
• 2.3.7 阳性克隆的筛选和鉴定36
• 2.3.8 DNA测序及核苷酸序列分析36
• 2.3.9 连锁分析36-37
• 第三章 结果与分析37-54
• 1. 亲本和突变体或单片段代换系的主要农艺性状分析37-44
• 1.1 2199表型及农艺性状分析37-40
• 1.2 SSSLs5-1表型及农艺性状分析40-43
• 1.3. 灌浆速率的测定43-44
• 2. 粒宽基因的遗传分析与基因鉴定44-47
• 2.1 遗传分析44-46
• 2.2 基因鉴定46-47
• 2.2.1 基因扩增测序46
• 2.2.2 连锁分析46-47
• 3. 水稻颖壳扫描电镜观察47-48
• 4. GW5与GS3的聚合研究48-50
• 5. 育种应用研究50
• 6. 稻米品质的测定50-54
• 第四章 小结与讨论54-57
• 1. GW5位于第5染色体的重组热点区域54
• 2. GW5在不同背景下的差异54-55
• 3. GW5在籼稻背景下的育种应用55-56
• 4. 水稻粒型对产量及稻米品质的影响56-57
• 参考文献57-64
• 致谢64-66
• 附录66-69

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本文编号：1109553