發(fā)布時間：2020-09-04 17:08

　　 氮素是植物生長發(fā)育的主要營養(yǎng)元素之一,適當施用氮肥是水稻獲得高產的必要措施之一,然而,氮肥的過量施用造成作物種植效益的降低以及對環(huán)境的污染等負面影響。因此,提高作物對氮的高效吸收和利用,已成為當前作物遺傳育種研究的重要課題。本研究以日本晴導珍汕97(ZS97)的染色體代換系為基礎材料,通過分子標記輔助選擇,篩選出5個氮代謝重要基因的近等基因系,并構建了部分基因聚合的材料。對近等基因系和聚合材料分別以3種氮源NH/、N03-和NH4N03進行水培試驗,對基因的表達以及氮的吸收利用效果開展研究。主要研究結果如下:1.ZS97與日本晴的5個氮代謝基因的啟動子區(qū)序列存在變異。OOsNR1、OsNADH-GOGAT1、OsGS1;1編碼區(qū)也存在變異,利用OsNRi與OsGS1;1存在的兩個插入缺失(Indel)開發(fā)基因標記NR1-1和GS1-1。5個基因對NH4+和NC3-的響應存在顯著差異:OsNADH-GOGAT1和OsGDH1的ZS97等位基因受NH4+和NO3-的誘導上調程度顯著高于日本晴等位基因。與之相反,OsAS2和OsGS1;1的日本晴等位基因受誘導程度顯著高于ZS97等位基因;OsNR1受NH4+抑制,受NO3-誘導,且ZS97等位基因受誘導程度顯著高于日本晴等位基因。2.通過分子標記輔助選擇構建了 5個基因的近等基因系,分別命名為NIL-OsNR1、NIL-OsNADH-GOGAT1、NIL-OsAS2、NIL-OsGDH1和 NIL-OsGS1;1。在此基礎上,通過回交和自交,輔以分子標記選擇,進一步構建了聚合其中3-4個基因的聚合材料(PY1-PY5)。3.在NH4NO3和NO3-培養(yǎng)條件下,NIL-OsNR1的鮮重和干重等顯著高于ZS97,表明OsNR1粳型等位基因表現(xiàn)出較高的NO3-利用效率。在NO3-培養(yǎng)條件下,NIL-OsNADH-GOGAT1的鮮重、干重及葉綠素含量顯著高于ZS97,而在NH4+培養(yǎng)條件下,其葉綠素含量顯著低于ZS97,表明OsNADH-GOGAT1粳型等位基因擁有較高的NO3-利用效率,以及較低的NH4+利用效率。NIL-OsAS2在NH4N03培養(yǎng)條件下,其鮮重顯著高于ZS97,表明OsAS2粳型等位基因表現(xiàn)出較高的氮利用效率。分離群體分析顯示,該基因也是影響單株產量的潛在基因。NIL-OsGDH1在3種氮源培養(yǎng)條件下,鮮重、干重、葉綠素含量等表型顯著低于ZS97,表明OsGDH1粳型等位基因對氮的利用效率顯著低于秈型等位基因。NIL-OsGS1;1在NH4+培養(yǎng)條件下,株高顯著高于ZS97,表明OsGS1;1粳型等位基因擁有較高的NH4+利用效率。多基因聚合材料在3種氮源培養(yǎng)條件下,鮮重、干重、葉綠素含量、株高等多個表型均顯著低于ZS97,表明聚合多個粳型氮代謝基因的ZS97背景的秈型材料的氮利用效率受到顯著影響。
【學位單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S511
【部分圖文】：

圖２－２近等基因系和基因聚合材料評價的技術路線圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｒｏａｄｍａｐ邋ｏｆ邋ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ邋ＮＩＬｓ邋ａｎｄ邋ｇｅｎｅ邋ｐｙｒａｍｉｄｉｎｇ邋ｌｉｎｅｓ逡逑２０逡逑

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ＯｓｉＶｉ４Ｚ）／／－ＧＯＧＪｎ、（９＾４５２、ＯｓＧＤ／／／、ａｓＧＳ７／７邋啟動子區(qū)比對結果。逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋ＤＮＡ邋Ｓｅｑｕｅｎｃｅ邋ａｌｉｇｎｍｅｎｔ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｒｏｍｏｔｅｒ邋ｒｅｇｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｎｉｔｒｏｇｅｎ邋ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ邋ｇｅｎｅｓ．邋Ａ，逡逑Ｂ，邋Ｃ，邋Ｄ，邋Ｅ邋ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ邋ｔｈｅ邋ｐｒｏｍｏｔｅｒ邋ｒｅｇｉｏｎ邋ｏｆ邋ＯｓＮＲｌ，邋ＯｓＮＡＤＨ－ＧＯＧＡＴｌ，邋ＯｓＡＳ２，邋ＯｓＧＤＨｌ，邋ＯｓＧＳｌ；！，逡逑ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．逡逑３．２編碼區(qū)序列比對分析和基因標記的開發(fā)逡逑通過ＤＮＡ序列和蛋白質序列比對可以得到：（１）邋ＯｓＡ＾ｉ在第１外顯子存在１逡逑個非同義突變ＳＮＰ（ＺＳ９７為Ａ，日本晴為Ｇ），造成編碼的氨基酸由Ｖａｌ邋（纈氨酸）逡逑變?yōu)椋欤椋澹ó惲涟彼幔�，日本晴第１內含子存在１７ｂｐ的缺失，用來開發(fā)基因標記ＮＲ１－１逡逑（圖３－２）；邋（２）邋ＯｙＧＷ／ｉ在第１１外顯子存在非同義突變ＳＮＰ邋（ＺＳ９７為Ｇ，日本晴逡逑為Ａ），編碼的氨基酸由Ｖａｌ變?yōu)椋欤椋�，此外，日本晴在３’ＵＴＲ存在１０ｂｐ的缺失，用逡逑來開發(fā)基因標記ＧＳ１－１邋（圖３－３）；邋（３）邋ＯｓＡ＾Ｄｉｆ－ＧＣＸ＾７７在第１、第３、第１３、第逡逑

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本文編號：2812371