株型改良一直是水稻提高產(chǎn)量潛力的重要途徑,隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,水稻中許多株型性狀的相關(guān)基因被相繼克隆。在這些基因中,直立穗型基因DEP1增加枝梗數(shù)和每穗粒數(shù),提高氮素利用效率,在北方粳稻育種中得到了廣泛應(yīng)用。而理想株型基因IPA1的主要特征是分蘗少、沒有無效分蘗、莖稈粗壯、穗大粒多。遺傳背景對DEP1功能的影響及其與IPA1的相互作用,是水稻株型改良值得深入研究的問題。研究結(jié)果如下:1.以直立穗型等位基因dep1構(gòu)建35S過表達載體,經(jīng)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化至水稻秋田小町和遼粳5號中,育成秋田小町背景下dep1轉(zhuǎn)基因系及遼粳5號背景下dep1轉(zhuǎn)基因系,并對其株型、葉面積、生理指標(biāo)、物質(zhì)生產(chǎn)及產(chǎn)量等指標(biāo)進行測定。由于dep1基因的過表達,秋田小町背景下ox-dep1與野生型相比,在齊穗期20天后株高顯著降低;劍葉長、倒2葉長、倒3葉長均顯著下降,劍葉寬下降、倒2葉寬顯著增加、倒3葉寬均顯著下降;穗頸彎曲度顯著下降;劍葉角、倒2葉角、倒3葉角減小;SPAD值增加;氮平衡指數(shù)增加;產(chǎn)量提高。但在遼粳5號背景下,轉(zhuǎn)基因水稻株高呈上升趨勢,只有LD4植株株高下降;SPAD、氮平衡指數(shù)在始穗期前25天均高于野生型遼粳5號;產(chǎn)量明顯提高。不同遺傳背景中,dep1基因功能的表達受遺傳背景的影響,在不同背景中各別表型出現(xiàn)差異,甚至是截然相反,例如:秋田小町背景下ox-dep1轉(zhuǎn)基因系株高呈下降趨勢,但遼粳5號背景下ox-dep1轉(zhuǎn)基因系株高呈上升趨勢;秋田小町背景下粒寬降低,在遼粳5號背景下粒寬增加。秋田小町背景下ox-dep1轉(zhuǎn)基因系劍葉長、倒2葉長、倒3葉長均顯著下降;遼粳5號背景dep1轉(zhuǎn)基因系LD1劍葉長顯著下降,LD3、LD4轉(zhuǎn)基因系倒2葉長顯著下降,LD2、LD3、LD4、LD5轉(zhuǎn)基因系倒3葉長顯著下降。2.分別構(gòu)建dep1轉(zhuǎn)基因系和豐錦背景下ipa1轉(zhuǎn)基因系,以豐錦背景下dep1轉(zhuǎn)基因系和豐錦背景下ipa1轉(zhuǎn)基因系作為雙親,雜交得到dep1基因與ipa1基因聚合系。dep1轉(zhuǎn)基因株系株高顯著低于豐錦,ipa1轉(zhuǎn)基因系的株高略低于豐錦;基因聚合系在拔節(jié)期20d前顯著低于豐錦,20d后株高顯著高于豐錦及其雙親豐錦背景下dep1轉(zhuǎn)基因系、豐錦背景下ipa1轉(zhuǎn)基因系。豐錦背景下dep1轉(zhuǎn)基因系、ipa1轉(zhuǎn)基因系、聚合系親本劍葉、倒2葉、倒3葉葉長變長,葉寬變窄。dep1轉(zhuǎn)基因株系的穗頸彎曲度顯著降低、劍葉角顯著降低、倒2葉夾角顯著下降、dep1轉(zhuǎn)基因株系的倒3葉夾角下降。ipa1轉(zhuǎn)基因系的穗頸彎曲度顯著增加,劍葉角顯著降低,ipa1轉(zhuǎn)基因株系的倒2葉夾角顯著下降,ipa1轉(zhuǎn)基因株系的倒3葉夾角下降�；蚓酆舷档乃腩i彎曲度降低,劍葉角增加,基因聚合系的倒2葉夾角顯著下降,基因聚合系的倒3葉夾角下降。豐錦背景下dep1轉(zhuǎn)基因系、豐錦背景下ipa1轉(zhuǎn)基因系的葉面積指數(shù)顯著降低,基因聚合系葉面積指數(shù)略低于野生型豐錦,但顯著高于雙親豐錦背景下dep1轉(zhuǎn)基因系、豐錦背景下ipa1轉(zhuǎn)基因系。dep1轉(zhuǎn)基因株系的SPAD提高,豐錦背景下ipa1轉(zhuǎn)基因系的SPAD值在始穗期25d至始穗期后35d期間低于野生型豐錦,其余時間均高于野生型豐錦�；蚓酆舷礢PAD值高于野生型豐錦及雙親豐錦背景下dep1轉(zhuǎn)基因系、豐錦背景下ipa1轉(zhuǎn)基因系�；蚓酆舷档胶庵笖�(shù)顯著高于兩個親本轉(zhuǎn)基因株系及野生型豐錦,豐錦背景下dep1轉(zhuǎn)基因系氮平衡指數(shù)顯著高于野生型豐錦,豐錦背景下ipa1轉(zhuǎn)基因系略高于野生型豐錦�；蚓酆舷瞪锪可�,但經(jīng)濟系數(shù)降低;單株產(chǎn)量高于野生型及雙親,每穴穗數(shù)、結(jié)實率、千粒重降低,但每穗粒數(shù)升高。將兩個粳稻育種中廣泛應(yīng)用兩個優(yōu)勢基因聚合到粳稻豐錦中,得到的基因聚合系表型為雙親表型的組合,且優(yōu)于親本及野生型,呈現(xiàn)出少蘗,壯稈,大穗、直立穗,株型緊湊且產(chǎn)量增加,為水稻高產(chǎn)、超高產(chǎn)分子育種提供理論基礎(chǔ)及實踐依據(jù)。
【學(xué)位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S511
【部分圖文】：

圖 2-1 基因聚合系表型變化Figure 2-1 Phenotypic changes in gene polymerization圖 2-2 基因聚合系基因型檢測Figure 2-2 Gene polymerization genotype detection計在遼寧省沈陽市沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所(SY N41°, E123°) 北試驗用土為砂壤土，肥力中等，引井水灌溉。供試材料采用秧苗250bp750bp

圖 2-2 基因聚合系基因型檢測Figure 2-2 Gene polymerization genotype detection遼寧省沈陽市沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所(SY N41°, E123°驗用土為砂壤土，肥力中等，引井水灌溉。供試材料采用秧2018 年生長季。播種時期是 4 月 17 日，5 月 24 日插秧。試設(shè)三次重復(fù)。栽培方法和田間管理模仿當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)田。常

圖 3-1 秋田小町背景下過表達 dep1 基因?qū)λ局旮叩挠绊? Effect of overexpression of dep1 gene on rice plant height in the background ofAkita 圖 3-1 可知，在秋田小町背景下，ox-dep1 轉(zhuǎn)基因系與野生型秋田小町相降低。
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1 羅繼景;;“高效氮利用DEP1基因”研究成果引入《遺傳學(xué)》教學(xué)實踐——科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源案例[J];安徽農(nóng)學(xué)通報;2017年Z1期

2 趙明珠;王青營;孫健;徐正進;陳溫福;;水稻直立穗型基因DEP1研究進展[J];中國科學(xué):生命科學(xué);2017年10期

3 程朝平;葉新福;;農(nóng)桿菌介導(dǎo)直立型密穗基因DEP1遺傳轉(zhuǎn)化水稻的研究[J];分子植物育種;2014年02期

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1 趙明珠;水稻DEP1調(diào)控產(chǎn)量及其與NRT1.1B聚合效應(yīng)[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

2 劉亞男;普通小麥細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶基因TaCwi-Al的表達和直立密穗（DEP1）基因克隆與功能標(biāo)記開發(fā)[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2012年

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1 王青營;遺傳背景對水稻DEP1功能的影響及與IPA1的聚合效應(yīng)[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2019年

2 程朝平;農(nóng)桿菌介導(dǎo)的DEP1基因轉(zhuǎn)化水稻的研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2011年

3 張潔;水稻異三聚體G蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建[D];揚州大學(xué);2014年

4 楊雪雪;釀酒酵母基因組中糠醛耐受相關(guān)基因的初步研究[D];天津大學(xué);2012年

本文編號：2880900