【摘要】：種質(zhì)資源是品種選育的基礎(chǔ),其群體結(jié)構(gòu)與親緣關(guān)系的研究可為品種資源利用和育種上親本選擇提供參考。本研究以東北各地區(qū)主栽的244份粳稻品種,利用21,198個(gè)單核甘酸多態(tài)性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)標(biāo)記分析了東北粳稻品種的群體結(jié)構(gòu)與親緣關(guān)系,結(jié)果表明東北粳稻親緣關(guān)系較近且無明顯群體結(jié)構(gòu)。使用Sturcture軟件分析群體結(jié)構(gòu),將東北粳稻群體分為2個(gè)亞群,分別為Pop1和Pop2。從地理分布來看,黑龍江、吉林和一半的遼寧品種的品種屬于亞群Pop1,其他品種為亞群Pop2。基于Nei氏算法得到遺傳距離所構(gòu)建的NJ(Neighbor-joining)樹,可以看出Pop1和Pop2亞群有比較明顯的分界。這些分群方法得到相似結(jié)果說明把東北粳稻分為兩個(gè)亞群比較合理。此外Pop1和Pop2亞群之間的分化系數(shù)為0.1,表明Pop1和Pop2亞群之間的遺傳成分關(guān)系非常相似且無明顯群體結(jié)構(gòu)。最后,Pop1亞群內(nèi)部親緣關(guān)系高于Pop2亞群,且兩個(gè)群體之間的親緣關(guān)系具有很強(qiáng)的相關(guān)性。Pop1亞群的遺傳多樣性(0.25)低于Pop2亞群的遺傳多樣性(0.29),且均表現(xiàn)出較低的遺傳多樣性。因此,東北粳稻群中遺傳關(guān)系較為密切,尤其是在Pop1亞群中。抽穗期是決定作物分布和區(qū)域適應(yīng)性的關(guān)鍵因素,并使作物能夠在特定的生態(tài)條件下最大限度地利用光溫資源。水稻是短日照植物,然而在長日照條件下的東北地區(qū)廣泛種植。為了解析東北地區(qū)水稻抽穗期的遺傳機(jī)制,本研究利用全基因組關(guān)聯(lián)分析的方法解析抽穗期的主要控制位點(diǎn)。關(guān)聯(lián)分析使用一般和混合線性模型關(guān)聯(lián)得到三個(gè)主效的抽穗期基因Hd1,Ghd7和DTH7。我們重新測(cè)序了這三個(gè)基因以分析它們的自然變異和功能。地區(qū)分析表明,在遼寧、吉林和黑龍江第一積溫帶主要分布無功能的Hd1、弱功能的Ghd7和有功能的DTH7;在黑龍江第二積溫帶主要分布弱功能的Ghd7和無功能的Hd1和DTH7;在黑龍江第三積溫帶中主要分布無功能的Hd1,Ghd7和DTH7。這三個(gè)基因的功能喪失促進(jìn)了東北地區(qū)水稻早抽穗向更高緯度的擴(kuò)張,而有功能等位基因組合促進(jìn)了東北南部地區(qū)的水稻晚抽穗以獲得高產(chǎn)。在育種選擇中,可以根據(jù)不同地區(qū)的積溫來選擇適合的等位基因組合。由于獨(dú)特的抽穗期特性,其他地區(qū)品種遺傳背景比較難以直接引入倒東北粳稻中,而將的南方早秈品種(Hd1,Ghd7和DTH7基本都無功能)的血緣引入東北粳稻中提高遺傳多樣性是一個(gè)較為合理的策略。葉色突變體作為一類最常見的突變體類型,是開展葉綠體發(fā)育以及葉綠素代謝途徑相關(guān)研究的理想材料。本研究利用一個(gè)晚抽穗淡綠葉突變體pgl3進(jìn)行圖位克隆,并分析其功能。秀水11經(jīng)過甲基磺酸乙酯(EMS)誘變獲得一個(gè)葉色突變體pgl3,在整個(gè)發(fā)育過程中葉片表現(xiàn)出淡綠色。在苗期和抽穗期,與野生型相比,pgl3突變體葉片的葉綠素a含量降低了68%和70%,葉綠素b含量降低了78%和70%。PGL3的基于圖譜的克隆表明它編碼葉綠體信號(hào)識(shí)別顆粒43kDa蛋白質(zhì)。PGL3通過調(diào)節(jié)葉綠素合成相關(guān)基因的表達(dá)水平影響葉綠素合成。pgl3葉片中積累了大量的活性氧,其活性氧清除基因的轉(zhuǎn)錄水平下調(diào),導(dǎo)致pgl3加速衰老。此外,高溫會(huì)抑制植物的生長,加速pgl3的衰老過程。
【圖文】：

2.2.1 材料分布為了研究東北粳稻對(duì)于光溫反應(yīng)，本實(shí)驗(yàn)將所有材料種植在經(jīng)度相似、維度差異較大的三個(gè)地區(qū)：遼寧省沈陽市，浙江省杭州市，海南省陵水縣（圖2-1A）。從陵水到沈陽隨著維度的增加，，日照長度也在增加，沈陽的日照長度最長，杭州次之，陵水的最短；而東北地區(qū)的積溫隨著維度的增加，遼寧的積溫最高可達(dá)3400℃，吉林的最高可達(dá)3000℃，黑龍江的最低（圖2-1A,B）。我們選取了一個(gè)由東北地區(qū)生產(chǎn)上大量應(yīng)用的244份粳稻品種組成的自然群體。來自遼寧，黑龍江和吉林省的品種各占50.8％，35.7％，和10.7％（圖2-1C）。圖 2-1 水稻種植示意圖Fig.2-1 Diagram of rice cultivation（A）中國地圖。 三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的地理位置：陵水（18°32'N

1,198個(gè)SNP按SNP（相鄰SNP）距離分類Fig.2-2Proportionofthe21,198SNPscategorizedbyinter-SNP(theadjacentSNPs)distances
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S511

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 高虹;李飛飛;呂國依;夏英俊;王嘉宇;孫健;唐亮;徐正進(jìn);;秈粳稻雜交對(duì)中國東北粳稻品質(zhì)的影響[J];作物學(xué)報(bào);2013年10期

2 Vittoria Brambilla;Fabio Fornara;;Molecular Control of Flowering in Response to Day Length in Rice[J];Journal of Integrative Plant Biology;2013年05期

3 SHANG Hai-xuan;YE Sheng-hai;DENG Xiao-mei;ZHOU Ya;XIU Fen-lian;JI Xian-jun;LIU Ji-yun;CHEN Ping-ping;JIN Qing-sheng;ZHANG Xiao-ming;;Identification and Fine Mapping of Heading Date Related Mutant Gene in Rice[J];Rice Science;2012年04期

4 侯巍;;中國最北高寒早熟水稻試種成功[J];農(nóng)家參謀(種業(yè)大觀);2012年09期

5 李紅宇;張龍海;劉夢(mèng)紅;司洋;王海澤;徐正進(jìn);趙明輝;徐海;王嘉宇;;東北地區(qū)水稻品種與日本引進(jìn)品種遺傳多樣性比較[J];核農(nóng)學(xué)報(bào);2011年06期

6 徐俊鋒;魏祥進(jìn);江玲;陸廣文;王洪俊;周振玲;萬建民;;我國部分早秈品種及雜交早秈骨干親本抽穗期遺傳分析[J];中國水稻科學(xué);2010年03期

7 玄英實(shí);姜文洙;劉憲虎;程正海;Hee-Jong Koh;元東林;;中國東北地區(qū)水稻主要栽培品種的遺傳多樣性分析[J];植物遺傳資源學(xué)報(bào);2010年02期

8 金亮;包勁松;;植物性狀-標(biāo)記關(guān)聯(lián)分析研究進(jìn)展[J];分子植物育種;2009年06期

9 賈東;周宇飛;趙建明;;水稻品質(zhì)改良的研究發(fā)展現(xiàn)狀[J];北方水稻;2009年06期

10 束愛萍;金鐘煥;張三元;曹桂蘭;南鐘浩;李圭星;盧勤;高熙宗;韓龍植;;世界不同地理來源粳稻品種的遺傳相似性研究[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年07期

本文編號(hào)：2613833