水稻（Oryza sativa L）經(jīng)過(guò)進(jìn)化及馴化之后,已經(jīng)產(chǎn)生了適應(yīng)不同地域環(huán)境以及稻作季節(jié)的品種。抽穗期（Heading date,HD）對(duì)水稻的地域適應(yīng)性起到了關(guān)鍵性作用,并直接影響水稻的產(chǎn)量（Grain yield per plant,YD）。豐富的抽穗期表型變異使得水稻品種可以廣泛分布于世界各地;而特定地域環(huán)境下,擁有合適抽穗期的品種才能順利完成生命周期,并實(shí)現(xiàn)該環(huán)境下產(chǎn)量的最優(yōu)化。分子標(biāo)記輔助選擇（Marker-assisted selection,MAS）在水稻遺傳改良過(guò)程中引入的不利表型,如抽穗期延遲,可能會(huì)影響其地域適應(yīng)性,給糧食安全帶來(lái)了一定的隱患。定向改良抽穗期,可以提高其地域適應(yīng)性,加速改良品系的推廣與應(yīng)用。水稻的產(chǎn)量在經(jīng)歷兩次“飛躍”之后,到了進(jìn)一步提高產(chǎn)量的瓶頸期,秈粳雜種優(yōu)勢(shì)的利用將會(huì)是實(shí)現(xiàn)水稻單產(chǎn)再次飛躍的重要途徑�！吧谄L(zhǎng)”以及“雜種不育”是阻礙秈粳雜種優(yōu)勢(shì)利用的重要因素。廣親和基因S5-n等的利用,一定程度上提高了秈粳雜種F1的育性問(wèn)題,為秈粳雜種優(yōu)勢(shì)的利用開辟了道路。為了揭示抽穗期決定水稻地域適應(yīng)性的遺傳機(jī)制,并指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐,以及實(shí)現(xiàn)秈粳雜種優(yōu)... 

【文章來(lái)源】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：152 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
縮略詞表
1 前言
    1.1 問(wèn)題的由來(lái)
        1.1.1 水稻地域適應(yīng)性是由什么決定的？
        1.1.2 能否快速定向改良優(yōu)良品系的抽穗期,提高其適應(yīng)性？
        1.1.3 如何充分利用雜種優(yōu)勢(shì)來(lái)進(jìn)行雜交育種？
    1.2 文獻(xiàn)綜述
        1.2.1 自然選擇與中性選擇
            1.2.1.1 分子進(jìn)化中性學(xué)說(shuō)
            1.2.1.2 DNA多態(tài)性及自然選擇的特征
            1.2.1.3 正選擇檢測(cè)
            1.2.1.4 亞洲栽培稻的遺傳多態(tài)性及其馴化
        1.2.2 植物的開花調(diào)控
        1.2.3 水稻開花期研究進(jìn)展及其在生態(tài)適應(yīng)性上的作用
            1.2.3.1 水稻開花期的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)
            1.2.3.2 水稻開花期的QTLs/基因間互作及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)
            1.2.3.3 水稻開花期在生態(tài)適應(yīng)性上的作用
        1.2.4 水稻秈粳雜種優(yōu)勢(shì)的利用現(xiàn)狀
            1.2.4.1 水稻秈粳交育性位點(diǎn)的克隆與功能解析
            1.2.4.2 水稻秈粳交育種的策略與現(xiàn)狀
        1.2.5 分子診斷
            1.2.5.1 基于連鎖分析的基因診斷
            1.2.5.2 基于重測(cè)序分析的基因診斷
            1.2.5.3 基于SNP分析的基因診斷
        1.2.6 基因編輯技術(shù)
            1.2.6.1 基因編輯技術(shù)的概述
            1.2.6.2 CRISPR-Cas9：新一代SSEN
            1.2.6.3 CRISPR-Cas9：用于植物基因功能研究
            1.2.6.4 CRISPR-Cas9：用于作物育種
        1.2.7 “無(wú)轉(zhuǎn)基因”育種
            1.2.7.1 CRISPR-Cas9：用于快速創(chuàng)建“無(wú)轉(zhuǎn)基因”株系
            1.2.7.2 “無(wú)轉(zhuǎn)基因”產(chǎn)品的國(guó)際認(rèn)可現(xiàn)狀
    1.3 本研究的目的和意義
        1.3.1 揭示了抽穗期決定水稻地域適應(yīng)性的遺傳機(jī)制
        1.3.2 基因診斷及基因編輯定向改良抽穗期,提高了水稻地域適應(yīng)性
        1.3.3 基因編輯創(chuàng)建廣親和資源,利用水稻秈粳亞種間雜種優(yōu)勢(shì)
2 材料方法
    2.1 研究中使用的水稻材料
    2.2 材料種植及相關(guān)性狀考察
    2.3 研究中使用的菌株及載體質(zhì)粒
    2.4 水稻葉片DNA抽提
    2.5 測(cè)序及序列拼接
    2.6 單倍型分析
    2.7 核酸多態(tài)性
    2.8 RNA抽提及表達(dá)量分析
    2.9 CRISPR-Cas9載體構(gòu)建
    2.10 水稻的遺傳轉(zhuǎn)化
3 結(jié)果和分析
    3.1 Ghd7,Ghd8和Hd1很大程度上決定水稻地域適應(yīng)性
        3.1.1 Ghd7,Ghd8和Hd1在栽培稻和普通野生稻中核酸多態(tài)性的比較
        3.1.2 Ghd7,Ghd8和Hd1單倍型功能強(qiáng)弱分析
        3.1.3 Ghd7,Ghd8和Hd1單倍型地域分布特點(diǎn)
        3.1.4 Hd1單倍型進(jìn)化路線
        3.1.5 Ghd7,Ghd8和Hd1不同單倍型組合的地域分布特點(diǎn)
        3.1.6 SSF是亞熱帶區(qū)域的優(yōu)勢(shì)組合
        3.1.7 成花素基因Hd3a和RFT1的表達(dá)被嚴(yán)重抑制導(dǎo)致SSF極端晚花
    3.2 利用基因編輯進(jìn)行空育131改良株系抽穗期定向改良
        3.2.1 KP1改良株系中主要開花抑制因子的分子診斷
        3.2.2 基于敲除Ghd8的CRISPR-Cas9載體構(gòu)建及遺傳轉(zhuǎn)化
        3.2.3 基于單靶點(diǎn)系統(tǒng)的Ghd8敲除突變體的鑒定與分析
        3.2.4 基于多靶點(diǎn)系統(tǒng)的Ghd8敲除突變體的鑒定與分析
        3.2.5 Ghd8敲除突變體的遺傳穩(wěn)定性分析
        3.2.6 KP1~(ghd8)在短日照下的開花期及“無(wú)轉(zhuǎn)基因”突變株系的篩選
        3.2.7 “無(wú)轉(zhuǎn)基因”KP1~(Ghd8)突變體株系在長(zhǎng)日照下的農(nóng)藝性狀考察
        3.2.8 “無(wú)轉(zhuǎn)基因”KP1~(Ghd8)突變體株系的稻瘟病抗性評(píng)價(jià)
    3.3 利用基因編輯創(chuàng)建廣親和材料
        3.3.1 用于秈粳交設(shè)計(jì)育種親本開花期基因的分子診斷
        3.3.2 基于敲除S5的CRISPR-Cas9載體構(gòu)建
        3.3.3 CRISPR-Cas9介導(dǎo)的S5敲除突變體的鑒定與分析
        3.3.4 “無(wú)轉(zhuǎn)基因”突變株系的鑒定
        3.3.5 s5突變等位基因型在秈粳交育種中的效應(yīng)評(píng)價(jià)
4 討論
    4.1 關(guān)于抽穗期對(duì)于水稻地域適應(yīng)性的思考
        4.1.1 不同等位基因型的組合有其偏好的地域分布特征
        4.1.2 在熱帶地區(qū),SSF有進(jìn)一步提高產(chǎn)量的潛力
        4.1.3 開花期基因豐富的自然變異決定了水稻的區(qū)域適應(yīng)性
        4.1.4 自然變異及其分析對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義
    4.2 關(guān)于基因編輯用于水稻抽穗期定向改良的思考
        4.2.1 Ghd8而非Hd16被用作KP1抽穗期定向改良的靶標(biāo)
        4.2.2 CRISPR-Cas9介導(dǎo)的基因編輯用于靶向設(shè)計(jì)育種
        4.2.3 單基因多靶點(diǎn)誘導(dǎo)大片段缺失突變是一種方便、快捷、節(jié)約成本的突變體誘導(dǎo)及檢測(cè)的策略
        4.2.4 抽穗期定向改良的KP1或許可以由第三積溫帶向第四積溫帶擴(kuò)張
    4.3 關(guān)于基因編輯用于水稻秈粳亞種間雜種優(yōu)勢(shì)利用的思考
        4.3.1 開花期基因診斷可以避免秈粳雜交組配的超長(zhǎng)生育期問(wèn)題
        4.3.2 通過(guò)切除信號(hào)肽編碼序列,創(chuàng)建廣親和資源
        4.3.3 體細(xì)胞突變或“脫靶效應(yīng)”可能是#C2-7-1家系育性降低的原因
        4.3.4 基因診斷及基因編輯用于水稻秈粳亞種間雜種優(yōu)勢(shì)利用的策略
參考文獻(xiàn)
附錄Ⅰ 用于水稻適應(yīng)性研究相關(guān)的品種信息表
附錄Ⅱ 本研究中所使用的引物列表
附錄Ⅲ Ghd7、Ghd8和Hd1的單倍型圖表
附錄Ⅳ 部分實(shí)驗(yàn)操作方法
附錄Ⅴ 在讀期間的研究成果
致謝



本文編號(hào)：3423371