發(fā)布時間：2017-04-28 05:02

  本文關(guān)鍵詞：一個水稻粒重基因的精細定位和候選基因分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水稻作為人們賴以生存的糧食作物,與國家糧食安全息息相關(guān)。提高水稻產(chǎn)量是保障糧食安全的重要途徑。挖掘和研究產(chǎn)量相關(guān)基因是高產(chǎn)育種的基礎(chǔ)。本研究以一份特大籽粒水稻材料(307R)為供體親本,三個恢復(fù)系IR24、明恢63、蜀恢527為輪回親本,構(gòu)建回交世代群體。在前人初步定位的基礎(chǔ)上,利用重組純合株系精細定位,獲得了一個控制粒重的顯性遺傳基因,命名為GLW2。并對候選基因進行了初步的驗證分析。主要結(jié)果如下：(1)在以IR24、明恢63(M63)、蜀恢527(527R)為輪回親本構(gòu)建的BC4F2群體中,獲得了不同背景下的近等基因系(NILs)。利用NILs對GLW2的效應(yīng)進行了評估,結(jié)果顯示GLW2在不同背景下粒長增加21%-32%、粒寬增加22%-27%,以致千粒重增加27%-53%。同時穗粒數(shù)也在一定程度上增加,使得單株產(chǎn)量增加15%-26%。這些數(shù)據(jù)表明GLW2基因主要通過增加粒長和粒寬,從而增加千粒重,最終提高單株產(chǎn)量。(2)對NILIR24和IR24的穎殼進行石蠟切片觀察和電子顯微鏡觀察,結(jié)果發(fā)現(xiàn)穎殼外表層細胞總數(shù)增加了9.4%,但單位面積細胞個數(shù)約減少了41.2%。細胞測量顯示NILIR24相對于IR24細胞長度約增加了59.8%,細胞寬度約增加了30.4%。以上數(shù)據(jù)表明,GLW2主要通過增大細胞體積,同時增加細胞數(shù)目,從而增加粒重。(3)利用IR24/307R BC3F2群體中2500株小粒單株將GLW2定位在標記H2和標記Z4之間,物理范圍約160Kb。對其中8株重組純合單株進行標記加密,進一步將GLW2定位在標記M2與標記M8之間,物理范圍約15Kb。(4)水稻基因組注釋顯示,基因定位區(qū)間僅包含一個基因LOC_Os02g47280。對該基因編碼區(qū)進行測序,發(fā)現(xiàn)大粒材料307R與日本晴序列存在4個SNP位點,其中只有一個差異位點(TC→AA)再307R與IR24、M63和527R間有差異,推測另外3個變異為粳秈差異,而(TC→AA)可能為導(dǎo)致大小粒的關(guān)鍵變異。(5)對育種資源圃中收集的其他18份材料進行平行測序,結(jié)果顯示3份大粒材料均與近等基因系一致,為AA基因型,而15份小粒材料表現(xiàn)為TC基因型,進一步驗證了該候選基因的正確性。(6)利用qRT-PCR對候選基因進行表達模式分析,結(jié)果顯示：候選基因在多個組織中均有表達,但在植株穗部優(yōu)勢表達。對比分析顯示,該基因在大粒材料307R和日本晴的穗部的表達存在很大差異,在日本晴基因穗部的表達隨著穗發(fā)育的時間逐步降低,而在307R中基因在穗部表達逐漸提高,在穗發(fā)育第四期達最高水平。該結(jié)果符合該基因作為候選基因的預(yù)期。(7)構(gòu)建PA7-GLW2-YFP載體,瞬時轉(zhuǎn)化水稻原生質(zhì)體,進行亞細胞定位分析,發(fā)現(xiàn)GLW2蛋白在細胞核上表達,符合其作為轉(zhuǎn)錄因子的生化功能。
【關(guān)鍵詞】：水稻 產(chǎn)量 粒重 重組純合體 精細定位 近等基因系 候選基因
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S511;Q943.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 縮略詞表(Abbreviation)8-11
• 1 文獻綜述11-23
• 1.1 水稻產(chǎn)量相關(guān)性狀的研究概述11-18
• 1.1.1 控制水稻每穗粒數(shù)相關(guān)QTL的研究11-13
• 1.1.2 控制水稻有效穗數(shù)相關(guān)QTL的研究13-14
• 1.1.3 控制水稻粒長/粒重的相關(guān)基因的研究14-16
• 1.1.4 控制水稻粒寬/粒重的相關(guān)QTL研究16-18
• 1.2 數(shù)量性狀QTL定位分析發(fā)展概況18-22
• 1.2.1 分子標記研究概述18-19
• 1.2.2 QTL遺傳群體的研究概述19-21
• 1.2.3 QTL的定位21-22
• 1.3 產(chǎn)量相關(guān)基因在水稻育種中的應(yīng)用22
• 1.4 研究意義22-23
• 2 實驗材料與方法23-35
• 2.1 供試材料23-24
• 2.1.1 親本材料23-24
• 2.1.2 群體材料24
• 2.2 田間種植和性狀考察24-26
• 2.2.1 群體構(gòu)建和田間安排24-25
• 2.2.2 各性狀考察25-26
• 2.3 常用試驗試劑與儀器26
• 2.4 分子標記輔助基因定位26-28
• 2.4.1 水稻樣品DNA的提取方法26-27
• 2.4.2 PCR反應(yīng)程序27-28
• 2.4.3 電泳檢測分析方法28
• 2.5 精細定位28-29
• 2.5.1 新標記開發(fā)28-29
• 2.5.2 重組純合體的鑒定29
• 2.5.3 構(gòu)建精細定位圖譜29
• 2.6 候選基因qPCR表達29-31
• 2.6.1 樣品采集29
• 2.6.2 水稻總RNA的提取29-30
• 2.6.3 逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)30
• 2.6.4 基因表達分析30-31
• 2.7 候選基因的亞細胞定位31-35
• 2.7.1 GLW2基因CDS擴增31-32
• 2.7.2 目的基因片段純化32
• 2.7.3 酶切和連接32-33
• 2.7.4 大腸桿菌轉(zhuǎn)化33-34
• 2.7.5 水稻原生質(zhì)體的提取和轉(zhuǎn)化34-35
• 3 結(jié)果與分析35-50
• 3.1 GLW2能顯著提高近等基因系產(chǎn)量35-40
• 3.1.1 不同背景近等基因系的獲得35-38
• 3.1.2 GLW2主要通過增加細胞大小提高粒重,并能增加細胞數(shù)量38-40
• 3.2 GLW2的精細定位40-44
• 3.2.1 前期定位結(jié)果40
• 3.2.2 GLW2精細定位40-43
• 3.2.2.1 精細定位分子標記的開發(fā)40-41
• 3.2.2.2 307R/IR24 BC_3F_2群體定位41
• 3.2.2.3 利用重組純合體進行染色體步移41-43
• 3.2.3 候選區(qū)段的獲得43-44
• 3.3 候選基因測序分析44-48
• 3.3.1 各親本間候選基因的測序分析44-45
• 3.3.2 近等基因系NILs目標區(qū)域的測序分析45-46
• 3.3.3 候選基因的平行測序分析46-48
• 3.4 候選基因表達分析48-50
• 3.4.1 qRT-PCR表達模式分析48-49
• 3.4.2 亞細胞定位分析49-50
• 4 討論50-55
• 4.1 數(shù)量性狀精細定位的復(fù)雜性50-52
• 4.1.1 粒型性狀表型鑒定尤為重要51
• 4.1.2 靠近染色體末端區(qū)域重組頻率偏高51-52
• 4.2 候選基因的準確性52-53
• 4.3 GLW2基因在育種中的應(yīng)用前景53
• 4.4 GLW2基因可能受microRNA396的調(diào)控53-55
• 參考文獻55-64
• 致謝64-65
• 附錄65-68
• 在讀期間發(fā)表論文68

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