粒形對水稻產(chǎn)量形成具有重要決定作用,同時粒形還會影響稻米品質(zhì)尤其是研磨與外觀品質(zhì)。本研究將粒形基因GS9與其它粒形基因GS3、GW5、GW7在同一遺傳背景下進行兩兩聚合,研究GS9與其他粒形基因的聚合效應(yīng)。同時在多個水稻高產(chǎn)品種中導(dǎo)入gs9等位基因,以探究gs9基因改良現(xiàn)有水稻品種粒形的育種價值�；谇捌跇�(gòu)建的日本晴背景的近等基因系NIL(gs9)、NIL(gs3)、NIL(GW5)、ML(GW7),本研究中將NIL(gs9)分別與NIL(gs3)、NIL((W5)、NIL(GW7)進行雜交,構(gòu)建聚合系NIL(gs9/gs3)、NIL(gs9/GW5)、NIL(gs9/GW7),借助于此對粒形基因聚合效應(yīng)進行分析。gs9基因的效應(yīng)是使籽粒變得細(xì)長,gs3基因的效應(yīng)是使籽粒變長,GW5基因的效應(yīng)是使籽粒變窄,GW7基因的效應(yīng)是使籽粒變細(xì)長。當(dāng)把這些基因兩兩聚合后,獲得的NIL(gs9/gs3)、NIL(gs9/GW5)、NIL(gs9/GW7)的籽粒表型分析顯示,兩個基因聚合效應(yīng)比單個基因效應(yīng)更加明顯。并且進一步通過CRISPR/Cas9技術(shù),對gs9與gs3的聚合效應(yīng)進行驗證。將NIL(gs9)中的GS3基因敲除,創(chuàng)建突變體Cas9-NIL(gs9/gs3),發(fā)現(xiàn)其粒形表現(xiàn)出類似NIL(gs9/gs3)的效應(yīng)。在轉(zhuǎn)錄水平上,GS3、GW5、GW7基因的變異并不影響GS9基因的表達(dá)量,同時GS9基因的變異也不影響GS3和GW7基因的表達(dá)量。因此GS9調(diào)控粒形形成的通路可能獨立于GS3、GW5、GW7基因。在眾多水稻種質(zhì)資源中挖掘GS9的等位變異形式,發(fā)現(xiàn)野生型GS9基因具有5種等位類型,自然品種中還未發(fā)現(xiàn)有功能缺失gs9等位基因的存在。而秈粳亞種間普遍存在的H1和H5等位類型可能具有相同的調(diào)控粒形的效應(yīng),只有功能缺失gs9等位基因才有改良粒形的效應(yīng)。將gs9等位基因?qū)敫弋a(chǎn)品種中,以評價gs9在育種中的應(yīng)用價值,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同的遺傳背景下,含有g(shù)s9基因的植株粒形變的更加細(xì)長。因此,粒形基因gs9可以改良高產(chǎn)品種的外觀品質(zhì)。上述研究結(jié)果為gs9在育種中應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S511
【部分圖文】：

??保守的結(jié)構(gòu)域，從而形成了大粒的表型（圖３．１ｂ）。日本晴與９３１１親本的ＧＦ５基因序列差??異表現(xiàn)為，日本晴中缺失該基因（圖３．１ｃ）。與日本晴相比，９３１１中的ＧＪＴ７是兩段重復(fù)序列??的串聯(lián)，導(dǎo)致ＧＷ７的表達(dá)量升高，從而形成細(xì)長籽粒（圖３．１ｄ）。??ａ?ｂ??Ｈ?隱?｜?……墨．—Ｉ?１??ＧＳ９／ｇｓ９（ｌｏＤｅｌ?７ｋｂ）?ＧＳ３（Ｃ）／ｇｓ３｛Ａ）??ｃ?ｄ??｜?—?—??１２１２－ｂｐ?ｄｅｌｆｔｌ〇？?關(guān)２?ＧＩ７＇Ｓ１??Ｑ＾ｊｐ）?Ｇｆｆ７Ｊｆｉｐ／Ｃｊｉｒ７９３１，（Ｒｅｐｃａｔ?ｆｒａｇｍｅｎｔ）??圖３．１基因變異形式示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?Ｇｅｎｅｔｉｃ?ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??注：Ａ為Ｇ雙基因結(jié)構(gòu)（Ｇ＾Ｐ—日本晴，識９—Ｎ１３８），Ｂ為ＧＳ３基因結(jié)構(gòu)（ＧＸ？—日本晴，—??９３１１），Ｃ為Ｇ奶基因結(jié)構(gòu)（ｎｕｌｌ—日本晴，ＧＰＫ５—９３１１），Ｄ為ＧＷ７基因結(jié)構(gòu)（Ｇ研７卿一日本晴，??除特殊說明外，本文他處ＧＦ７均指Ｇ灰７Ｗ；／）??本實驗室己構(gòu)建完成以日本晴為背景的近等基因系ＮＩＬ（ｇ＾）、ＮＩＬｆｅ＾）、ＮＩＬ（ＧｆＦ５）、??ＮＩＬ（Ｇｆｆ７），分別含有等位基因識９、識＿３、ＧＦ７。利用已測序品種曰本晴和９３１１之間??的核苷酸序列差異而開發(fā)的分子標(biāo)記

??保守的結(jié)構(gòu)域，從而形成了大粒的表型（圖３．１ｂ）。日本晴與９３１１親本的ＧＦ５基因序列差??異表現(xiàn)為，日本晴中缺失該基因（圖３．１ｃ）。與日本晴相比，９３１１中的ＧＪＴ７是兩段重復(fù)序列??的串聯(lián)，導(dǎo)致ＧＷ７的表達(dá)量升高，從而形成細(xì)長籽粒（圖３．１ｄ）。??ａ?ｂ??Ｈ?隱?｜?……墨．—Ｉ?１??ＧＳ９／ｇｓ９（ｌｏＤｅｌ?７ｋｂ）?ＧＳ３（Ｃ）／ｇｓ３｛Ａ）??ｃ?ｄ??｜?—?—??１２１２－ｂｐ?ｄｅｌｆｔｌ〇？?關(guān)２?ＧＩ７＇Ｓ１??Ｑ＾ｊｐ）?Ｇｆｆ７Ｊｆｉｐ／Ｃｊｉｒ７９３１，（Ｒｅｐｃａｔ?ｆｒａｇｍｅｎｔ）??圖３．１基因變異形式示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?Ｇｅｎｅｔｉｃ?ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??注：Ａ為Ｇ雙基因結(jié)構(gòu)（Ｇ＾Ｐ—日本晴，識９—Ｎ１３８），Ｂ為ＧＳ３基因結(jié)構(gòu)（ＧＸ？—日本晴，—??９３１１），Ｃ為Ｇ奶基因結(jié)構(gòu)（ｎｕｌｌ—日本晴，ＧＰＫ５—９３１１），Ｄ為ＧＷ７基因結(jié)構(gòu)（Ｇ研７卿一日本晴，??除特殊說明外，本文他處ＧＦ７均指Ｇ灰７Ｗ；／）??本實驗室己構(gòu)建完成以日本晴為背景的近等基因系ＮＩＬ（ｇ＾）、ＮＩＬｆｅ＾）、ＮＩＬ（ＧｆＦ５）、??ＮＩＬ（Ｇｆｆ７），分別含有等位基因識９、識＿３、ＧＦ７。利用已測序品種曰本晴和９３１１之間??的核苷酸序列差異而開發(fā)的分子標(biāo)記

將近等基因系ＮＩＬ（ｇｓ９）與ＮＩＬ（ｇｄ）雜交，構(gòu)建粒形基因聚合系ＮＩＬ（ｇ＾９／ｇｄ），分別利用??Ｇ仍和基因特異性分子標(biāo)記（表２．１），鑒定聚合系基因型，結(jié)果表明ＮＩＬ（ｇ＾／ｐ３）含有??妙、ｇｄ等位基因（圖３．３）。??＾?Ｓ＇＇?０＾??拿旁ｉ?？署ｉ愛??，舊卿??㈨一喊為』輪ｄ??圖３．３ＮＩＬ（ｇｓ９／ｇｓ３）聚合系基因型的鑒定??Ｆｉｇｕｒｅ?３．３?Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＮＩＬ（ｇｓ９／ｇｓ３）?ｇｅｎｏｔｙｐｅ??與日本晴相比，聚合系ＮＩＬｆｅｄ／＾＾）的株高略低于日本晴，分蘗數(shù)與穗長沒有顯著性差??異，劍葉長顯著低于日本晴，劍葉寬也沒有顯著性差異（表３．２），株高和劍葉長的差異可??能是由于識３等位基因的效應(yīng)造成的（表３．１）。因此ＮＩＬｆｅＭ／ｇＷ）植株表型與日本晴基本一??致（圖３．４），可用于粒形基因聚合效應(yīng)的分析。??表３．２聚合系的田間主要農(nóng)藝性狀比較??Ｔａｂｌｅ３．２?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｇｒｏｎｏｍｉｃ?ｔｒａｉｔｓ??農(nóng)藝性狀?日本晴?ＮＩＬ（ｇＷ／ｇＨ）?ＮＩＬ（ｇｙ９／Ｇ［ｆ５）?ＮＩＬ（ｆｆｌ９／Ｇ＾７）??株高（ｃｍ）?９５．８４±０．１９?９２．３３±０．５＊＊?９２．７３±０．６４＊＊?９２＿２７±０．７６＊＊??分蘗數(shù)?１０．３７±０．７２?９．８７士０．５９?９．０３±０．６７?９．７７±０．８６??主穗長（ｃｍ）?２１．４９±０．７５?２０．０２±１．２９?２０．８１±０．８８?２０．３７±０
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本文編號：2860374