低镉水稻突变系的综合评价与分子标记辅助花培加倍单倍体群体的构建
发布时间：2021-01-28 08:09
近20多年来,人们对水稻镉吸收与积累的机制已经有了较深入的认识,近几年来还利用诱发突变、CRISPR/Cas9基因编辑技术等创制了一些低镉积累的水稻材料。本研究以课题组前期采用CRISPR/Cas9技术创制的OsLCT1和OsNRAMP5突变体材料为基础,通过大田试验和盆栽试验对两个突变体lct1x1+1（LCT1第1外显子1bp插入引起的移码突变）和nramp5x7+1（NRAMP5第7外显子1bp插入引起的移码突变）糙米镉积累和产量等性状开展了评估（以秀水134为对照品种）。同时将突变体nramp5x7+1与粳稻新品系A703杂交,开发和验证了nramp5x7+1突变的功能性ACT-PCR标记,利用该标记对F2群体单株进行基因分型,进而对杂合突变株和纯合突变株进行花药培养,构建了一个加倍单倍体群体（DH）。通过水培试验和大田试验,对生理和农艺性状做了分析,研究了在不同的遗传背景下低镉积累突变基因（nramp5x7+1）对镉、锰积累以及植株生长的影响。主要研究结果如下:1、低镉突变体的多点试验。在盆栽试验和大田试验中突变体糙米镉含量出现不同程度的降低,产量较对照...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ACT-PCR筛选突变体.Figure1-2ScreeningofmutantsbyACT-PCR.（Huaetal.,2017）
浙江大学硕士学位论文第二章低镉积累突变系的多点综合评价14图2-1突变体lct1x1+1（A）和nramp5x7+1（B）的基因编辑靶标位点和突变类型Figure2-1Thegeneeditingtargetsitesandmutationtypesofmutantslct1x1+1（A）andnramp5x7+1（B）注：黑色矩形代表OsLCT1或OsNRAMP5的外显子，黑色线段代表内含子，线段长度与DNA序列长度成正比。ThesolidrectanglesrepresentexonsofOsLCT1orOsNRAMP5andtheblacklinesrepresentintrons,thelengthoflinesisinproportiontotheiractuallengthofDNAsequence.2.1.2盆栽试验盆栽试验于2018年夏在浙江省杭州市余杭区之豇种业有限公司农场开展。盆栽用土取自农场水稻田，经晾晒干燥、粉碎、去除杂草碎石后备用。试验选择直径30cm塑料盆，每盆称取15kg干重的土壤。以CdCl2·2.5H2O水溶液形式对土壤添加外源镉处理，设置3个Cd处理水平（以添加Cd计）：0、1.0、3.0mg/kg，按处理水平添加定量Cd。同时拌入N、P、K肥，以每千克干重土壤加入4.0g尿素、2.4gKH2PO4、3.9gKCl作为底肥。混匀，加水保持湿润状态1个月后植入秧苗。每个镉处理水平种植6盆，每盆种植秀水134、nramp5x7+1、lct1x1+1各三蔸。全生育期保持2～3cm水深，抽穗期根据需要追施穗肥。种子收获后测定糙米Cd含量。
浙江大学硕士学位论文第二章低镉积累突变系的多点综合评价172.2结果与分析2.2.1糙米镉含量测定结果于2018年夏的盆栽试验中，取自水稻田未添加外源Cd处理的土壤作为空白对照，根据土壤干重加入以CdCl2·2.5H2O形式添加外源Cd处理，使其土壤外源Cd添加浓度分别达到1mg/kg和3mg/kg。经过全生育期的生长吸收积累，对糙米中的Cd含量进行测定。图2-2秀水134、lct1x1+1、nramp5x7+1在盆栽试验（A）和大田试验（B）中糙米Cd含量Figure2-2CdcontentinbrownriceofXiushui134、lct1x1+1andnramp5x7+1inpot（A）andpaddyfield（B）experiments.注：盆栽试验（外源添加镉:0，1，3mg/kg）：Pot（+Cd:0，1，3mg/kg）;大田试验（地点：衢州、嘉兴）：Paddyfield（site：Quzhou、Jiaxing）.不同字母（a,b）表示显著性差异（p<0.05）;Differentletters（a,b）indicateasignificantdifference（p<0.05）.盆栽试验外源添加1mg/kgCd处理下，对照秀水134糙米镉含量为0.39mg/kg，突变体lct1x1+1中则超过对照达到0.42mg/kg，两材料均超过国家安全标准规定的0.2mg/kg；此时突变体nramp5x7+1糙米积累极低的镉含量仅为0.06mg/kg，下降幅度与对照相比达到85%。在外源Cd处理达到3mg/kg时，对照秀水134糙米积累的镉含量达到了0.88mg/kg，突变体lct1x1+1中达到了1.23
【参考文献】：
期刊论文
[1]筛选和培育镉低积累水稻品种的进展和问题探讨[J]. 陈彩艳,唐文帮. 农业现代化研究. 2018(06)
[2]贵州织金县贯城河上游煤矿区富硒高镉土壤重金属的分布特征及生态风险评价[J]. 杨艳,吴攀,李学先,查学芳. 生态学杂志. 2018(06)
[3]不同水稻品种的镉吸收特性[J]. 毛亚西,符建荣,马军伟,邹平,雷廷海,李欢,李袁玮,黄益孝,王玲莉. 浙江农业学报. 2018(05)
[4]稻米镉污染及其消减技术研究进展[J]. 易江,甘平洋,陈渠玲,张源泉,裴健儒,黄天柱,毛青秀,陈昌勇. 湖南农业科学. 2018(03)
[5]浙江省土壤镉污染现状及修复技术[J]. 王蕴赟,李波,施丽莉,应佳薇,卢宁,叶旭红. 浙江化工. 2016(07)
[6]我国水稻生产概况分析（英文）[J]. 赵凌,赵春芳,周丽慧,王才林. Agricultural Science & Technology. 2016(01)
[7]利用四引物扩增受阻突变体系PCR技术检测水稻光温敏核不育基因p/tms12-1[J]. 李军,李白,高荣村. 中国水稻科学. 2014(04)
[8]水稻花药培养及其在遗传育种上的应用[J]. 葛胜娟. 种子. 2013(09)
[9]利用四引物扩增受阻突变体系PCR技术检测水稻低直链淀粉含量基因Wx-mq[J]. 陈涛,骆名瑞,张亚东,朱镇,赵凌,赵庆勇,周丽慧,姚姝,于新,王才林. 中国水稻科学. 2013(05)
[10]芹菜与伴矿景天间作对污泥农用锌镉污染土壤化学与微生物性质的影响[J]. 能凤娇,吴龙华,刘鸿雁,任婧,刘五星,骆永明. 应用生态学报. 2013(05)
博士论文
[1]超积累植物东南景天（Sedum alfredii Hance）对锌的活化、吸收及转运机制研究[D]. 李廷强.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于分子鉴定的水稻DH群体的建立及其应用研究[D]. 叶胜海.中国农业科学院 2009
本文编号：3004642
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ACT-PCR筛选突变体.Figure1-2ScreeningofmutantsbyACT-PCR.（Huaetal.,2017）
浙江大学硕士学位论文第二章低镉积累突变系的多点综合评价14图2-1突变体lct1x1+1（A）和nramp5x7+1（B）的基因编辑靶标位点和突变类型Figure2-1Thegeneeditingtargetsitesandmutationtypesofmutantslct1x1+1（A）andnramp5x7+1（B）注：黑色矩形代表OsLCT1或OsNRAMP5的外显子，黑色线段代表内含子，线段长度与DNA序列长度成正比。ThesolidrectanglesrepresentexonsofOsLCT1orOsNRAMP5andtheblacklinesrepresentintrons,thelengthoflinesisinproportiontotheiractuallengthofDNAsequence.2.1.2盆栽试验盆栽试验于2018年夏在浙江省杭州市余杭区之豇种业有限公司农场开展。盆栽用土取自农场水稻田，经晾晒干燥、粉碎、去除杂草碎石后备用。试验选择直径30cm塑料盆，每盆称取15kg干重的土壤。以CdCl2·2.5H2O水溶液形式对土壤添加外源镉处理，设置3个Cd处理水平（以添加Cd计）：0、1.0、3.0mg/kg，按处理水平添加定量Cd。同时拌入N、P、K肥，以每千克干重土壤加入4.0g尿素、2.4gKH2PO4、3.9gKCl作为底肥。混匀，加水保持湿润状态1个月后植入秧苗。每个镉处理水平种植6盆，每盆种植秀水134、nramp5x7+1、lct1x1+1各三蔸。全生育期保持2～3cm水深，抽穗期根据需要追施穗肥。种子收获后测定糙米Cd含量。
浙江大学硕士学位论文第二章低镉积累突变系的多点综合评价172.2结果与分析2.2.1糙米镉含量测定结果于2018年夏的盆栽试验中，取自水稻田未添加外源Cd处理的土壤作为空白对照，根据土壤干重加入以CdCl2·2.5H2O形式添加外源Cd处理，使其土壤外源Cd添加浓度分别达到1mg/kg和3mg/kg。经过全生育期的生长吸收积累，对糙米中的Cd含量进行测定。图2-2秀水134、lct1x1+1、nramp5x7+1在盆栽试验（A）和大田试验（B）中糙米Cd含量Figure2-2CdcontentinbrownriceofXiushui134、lct1x1+1andnramp5x7+1inpot（A）andpaddyfield（B）experiments.注：盆栽试验（外源添加镉:0，1，3mg/kg）：Pot（+Cd:0，1，3mg/kg）;大田试验（地点：衢州、嘉兴）：Paddyfield（site：Quzhou、Jiaxing）.不同字母（a,b）表示显著性差异（p<0.05）;Differentletters（a,b）indicateasignificantdifference（p<0.05）.盆栽试验外源添加1mg/kgCd处理下，对照秀水134糙米镉含量为0.39mg/kg，突变体lct1x1+1中则超过对照达到0.42mg/kg，两材料均超过国家安全标准规定的0.2mg/kg；此时突变体nramp5x7+1糙米积累极低的镉含量仅为0.06mg/kg，下降幅度与对照相比达到85%。在外源Cd处理达到3mg/kg时，对照秀水134糙米积累的镉含量达到了0.88mg/kg，突变体lct1x1+1中达到了1.23
【参考文献】：
期刊论文
[1]筛选和培育镉低积累水稻品种的进展和问题探讨[J]. 陈彩艳,唐文帮. 农业现代化研究. 2018(06)
[2]贵州织金县贯城河上游煤矿区富硒高镉土壤重金属的分布特征及生态风险评价[J]. 杨艳,吴攀,李学先,查学芳. 生态学杂志. 2018(06)
[3]不同水稻品种的镉吸收特性[J]. 毛亚西,符建荣,马军伟,邹平,雷廷海,李欢,李袁玮,黄益孝,王玲莉. 浙江农业学报. 2018(05)
[4]稻米镉污染及其消减技术研究进展[J]. 易江,甘平洋,陈渠玲,张源泉,裴健儒,黄天柱,毛青秀,陈昌勇. 湖南农业科学. 2018(03)
[5]浙江省土壤镉污染现状及修复技术[J]. 王蕴赟,李波,施丽莉,应佳薇,卢宁,叶旭红. 浙江化工. 2016(07)
[6]我国水稻生产概况分析（英文）[J]. 赵凌,赵春芳,周丽慧,王才林. Agricultural Science & Technology. 2016(01)
[7]利用四引物扩增受阻突变体系PCR技术检测水稻光温敏核不育基因p/tms12-1[J]. 李军,李白,高荣村. 中国水稻科学. 2014(04)
[8]水稻花药培养及其在遗传育种上的应用[J]. 葛胜娟. 种子. 2013(09)
[9]利用四引物扩增受阻突变体系PCR技术检测水稻低直链淀粉含量基因Wx-mq[J]. 陈涛,骆名瑞,张亚东,朱镇,赵凌,赵庆勇,周丽慧,姚姝,于新,王才林. 中国水稻科学. 2013(05)
[10]芹菜与伴矿景天间作对污泥农用锌镉污染土壤化学与微生物性质的影响[J]. 能凤娇,吴龙华,刘鸿雁,任婧,刘五星,骆永明. 应用生态学报. 2013(05)
博士论文
[1]超积累植物东南景天（Sedum alfredii Hance）对锌的活化、吸收及转运机制研究[D]. 李廷强.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于分子鉴定的水稻DH群体的建立及其应用研究[D]. 叶胜海.中国农业科学院 2009
本文编号：3004642
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