甘藍(lán)型油菜根系性狀遺傳基礎(chǔ)解析
發(fā)布時(shí)間:2022-02-26 17:34
根系是土壤與植物地上部之間物質(zhì)傳遞的重要橋梁,在植株固定、水分和養(yǎng)分吸收利用、植物激素合成、分泌和轉(zhuǎn)運(yùn)等方面發(fā)揮著重要作用,根系形態(tài)的改變會(huì)顯著影響植株的生物量、產(chǎn)量以及水分和養(yǎng)分利用效率。為揭示油菜根系與產(chǎn)量形成的關(guān)系,并對(duì)油菜根系性狀遺傳基礎(chǔ)進(jìn)行解析,本研究對(duì)80份親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的油菜材料在兩種磷水平下根系性狀與產(chǎn)量性狀相關(guān)性,21份材料在水培和大田培養(yǎng)方式下根系性狀的相關(guān)性進(jìn)行了分析,并對(duì)油菜關(guān)聯(lián)群體(280份甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源)和RIL群體(中雙11×No.73290,175個(gè)株系)在水培條件下的根系性狀進(jìn)行了鑒定,主要研究結(jié)果如下:1.在開(kāi)花期和成熟期,兩種磷水平(正常磷水平和低磷水平)下80份油菜材料的根系性狀(除主根長(zhǎng)PRL外)均與地上部生物量、部分株型性狀(如油菜植株高度、分枝數(shù)目)和部分產(chǎn)量性狀(主要包括角果數(shù)目和產(chǎn)量)有顯著相關(guān)性,其中根表面積(TSA)與這些性狀相關(guān)性最高。2.21份材料在水培移苗后10天(10DAT),3葉期(3EL)和5葉期(5EL)的根系形態(tài)性狀(總根長(zhǎng)TRL、根表面積TSA、根體積TRV、側(cè)根數(shù)TNR)與大田苗后期和成熟期根系性狀具有顯著相關(guān)...
【文章來(lái)源】:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市
【文章頁(yè)數(shù)】:142 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 引言
1.1 構(gòu)建優(yōu)良根系構(gòu)型是提高油菜生產(chǎn)力的有效途徑
1.2 植物根系分類(lèi)及其形態(tài)建成
1.3 作物根系性狀的分子遺傳學(xué)研究進(jìn)展
1.3.1 作物根系研究方法
1.3.2 QTL定位
1.3.3 關(guān)聯(lián)分析
1.3.4 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序
1.3.5 作物根系性狀基因克隆情況
1.3.6 油菜根系性狀分子遺傳學(xué)研究進(jìn)展
1.4 本研究的主要內(nèi)容和目的意義
第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
2.2 水培實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及性狀調(diào)查
2.2.1 油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系表型精準(zhǔn)鑒定體系
2.2.2 水培實(shí)驗(yàn)流程
2.2.3 水培實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.2.4 水培實(shí)驗(yàn)性狀調(diào)查
2.3 田間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及性狀調(diào)查
2.3.1 田間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.3.2 田間實(shí)驗(yàn)性狀考察
2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
2.5 全基因組關(guān)聯(lián)分析
2.6 QTL定位與整合
2.7 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序
2.7.1 樣品準(zhǔn)備
2.7.2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序流程
2.7.3 差異表達(dá)基因(DEGs)的篩選和功能分類(lèi)
2.7.4 RT-PCR對(duì)測(cè)序結(jié)果的驗(yàn)證
第三章 結(jié)果與分析
3.1 油菜根系與地上部生物量、株型和產(chǎn)量的關(guān)系
3.1.1 兩種磷水平下80份材料在兩個(gè)發(fā)育時(shí)期性狀表現(xiàn)
3.1.2 80份材料根系性狀間以及根系與地上部性狀間相關(guān)性
3.2 兩種培養(yǎng)方式下(大田和水培)根系性狀相關(guān)性分析
3.3 根系表型精準(zhǔn)鑒定體系可靠性評(píng)價(jià)及根系性狀全基因組關(guān)聯(lián)分析
3.3.1 油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系表型精準(zhǔn)鑒定體系可靠性評(píng)價(jià)
3.3.2 關(guān)聯(lián)群體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段各根系相關(guān)性狀遺傳相關(guān)性
3.3.3 生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)分析顯示油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段存在兩種調(diào)控根系發(fā)育的分子機(jī)制(persistent and stage-specific)
3.3.4 油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系性狀全基因組關(guān)聯(lián)分析
3.4 RIL群體根系、株型和產(chǎn)量性狀QTL定位
3.4.1 親本及RIL群體性狀表現(xiàn)
3.4.2 RIL群體不同發(fā)育時(shí)期各根系性狀間遺傳相關(guān)性
3.4.3 RIL群體根系性狀、株型和產(chǎn)量性狀QTL定位概況
3.4.4 RIL群體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系發(fā)育遺傳規(guī)律及根系與地上部性狀QTL共定位情況
3.4.5 多效性QTLcluster檢測(cè)及解析
3.4.6 有研究?jī)r(jià)值的根系性狀QTLcluster
3.4.7 有研究?jī)r(jià)值的根系性狀QTLcluster與氮吸收效率共定位情況
3.5 根系性狀極端材料轉(zhuǎn)錄組測(cè)序以及候選基因篩選
3.5.1 材料的選擇及其根系性狀差異
3.5.2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序概況
3.5.3 差異表達(dá)基因篩選及其功能注釋和分類(lèi)
3.5.4 GWAS分析、QTL定位與差異表達(dá)基因結(jié)合篩選候選基因
第四章 討論
4.1 根系形態(tài)在油菜株型形態(tài)建成、生物量和產(chǎn)量形成中的作用
4.2 油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系表型精準(zhǔn)鑒定體系的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用
4.3 油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及兩種分子調(diào)控機(jī)制(持續(xù)型和時(shí)期特異性)
4.4 油菜根系性狀遺傳研究中調(diào)查時(shí)期和調(diào)查性狀選擇
4.5 本研究檢測(cè)到的重要的根系性狀QTLcluster
4.6 GWAS、QTL定位結(jié)合RNA-seq可以加速根系性狀候選基因的篩選
第五章 全文結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
作者簡(jiǎn)歷
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Enhancing phosphorus uptake efficiency through QTL-based selection for root system architecture in maize[J]. Riliang Gu,Fanjun Chen,Lizhi Long,Hongguang Cai,Zhigang Liu,Jiabo Yang,Lifeng Wang,Huiyong Li,Junhui Li,Wenxin Liu,Guohua Mi,Fusuo Zhang,Lixing Yuan. Journal of Genetics and Genomics. 2016(11)
[2]Use of genotype-environment interactions to elucidate the pattern of maize root plasticity to nitrogen deficiency[J]. Pengcheng Li,Zhongjuan Zhuang,Hongguang Cai,Shuai Cheng,Ayaz Ali Soomro,Zhigang Liu,Riliang Gu,Guohua Mi,Lixing Yuan,Fanjun Chen. Journal of Integrative Plant Biology. 2016(03)
[3]Genetic dissection of maize seedling root system architecture traits using an ultra-high density bin-map and a recombinant inbred line population[J]. Weibin Song,Baobao Wang,Andrew L Hauck,Xiaomei Dong,Jieping Li,Jinsheng Lai. Journal of Integrative Plant Biology. 2016(03)
[4]水稻根系研究進(jìn)展[J]. 梁永書(shū),周軍杰,南文斌,段東東,張漢馬. 植物學(xué)報(bào). 2016(01)
[5]轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)在生物測(cè)序中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 賈昌路,張瑤,朱玲,張銳. 分子植物育種. 2015(10)
[6]長(zhǎng)江中下游小麥品種根系改良特征及其與產(chǎn)量的關(guān)系[J]. 田中偉,樊永惠,殷美,王方瑞,蔡劍,姜東,戴廷波. 作物學(xué)報(bào). 2015(04)
[7]作物根系構(gòu)型三維探測(cè)與重建方法研究進(jìn)展[J]. 溫維亮,郭新宇,趙春江,王傳宇,肖伯祥. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(03)
[8]關(guān)聯(lián)分析及其在水稻遺傳研究中的應(yīng)用[J]. 張斐斐,楊雅云,董超,湯翠鳳,阿新祥,張恩來(lái),陳丹,徐福榮,戴陸園. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)). 2014(05)
[9]我國(guó)油料產(chǎn)業(yè)形勢(shì)分析與發(fā)展對(duì)策建議[J]. 王漢中,殷艷. 中國(guó)油料作物學(xué)報(bào). 2014(03)
[10]超級(jí)稻根系形態(tài)生理特征及其與產(chǎn)量形成的關(guān)系[J]. 褚光,劉潔,張耗,楊建昌. 作物學(xué)報(bào). 2014(05)
本文編號(hào):3644872
【文章來(lái)源】:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市
【文章頁(yè)數(shù)】:142 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 引言
1.1 構(gòu)建優(yōu)良根系構(gòu)型是提高油菜生產(chǎn)力的有效途徑
1.2 植物根系分類(lèi)及其形態(tài)建成
1.3 作物根系性狀的分子遺傳學(xué)研究進(jìn)展
1.3.1 作物根系研究方法
1.3.2 QTL定位
1.3.3 關(guān)聯(lián)分析
1.3.4 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序
1.3.5 作物根系性狀基因克隆情況
1.3.6 油菜根系性狀分子遺傳學(xué)研究進(jìn)展
1.4 本研究的主要內(nèi)容和目的意義
第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
2.2 水培實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及性狀調(diào)查
2.2.1 油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系表型精準(zhǔn)鑒定體系
2.2.2 水培實(shí)驗(yàn)流程
2.2.3 水培實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.2.4 水培實(shí)驗(yàn)性狀調(diào)查
2.3 田間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及性狀調(diào)查
2.3.1 田間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.3.2 田間實(shí)驗(yàn)性狀考察
2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
2.5 全基因組關(guān)聯(lián)分析
2.6 QTL定位與整合
2.7 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序
2.7.1 樣品準(zhǔn)備
2.7.2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序流程
2.7.3 差異表達(dá)基因(DEGs)的篩選和功能分類(lèi)
2.7.4 RT-PCR對(duì)測(cè)序結(jié)果的驗(yàn)證
第三章 結(jié)果與分析
3.1 油菜根系與地上部生物量、株型和產(chǎn)量的關(guān)系
3.1.1 兩種磷水平下80份材料在兩個(gè)發(fā)育時(shí)期性狀表現(xiàn)
3.1.2 80份材料根系性狀間以及根系與地上部性狀間相關(guān)性
3.2 兩種培養(yǎng)方式下(大田和水培)根系性狀相關(guān)性分析
3.3 根系表型精準(zhǔn)鑒定體系可靠性評(píng)價(jià)及根系性狀全基因組關(guān)聯(lián)分析
3.3.1 油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系表型精準(zhǔn)鑒定體系可靠性評(píng)價(jià)
3.3.2 關(guān)聯(lián)群體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段各根系相關(guān)性狀遺傳相關(guān)性
3.3.3 生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)分析顯示油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段存在兩種調(diào)控根系發(fā)育的分子機(jī)制(persistent and stage-specific)
3.3.4 油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系性狀全基因組關(guān)聯(lián)分析
3.4 RIL群體根系、株型和產(chǎn)量性狀QTL定位
3.4.1 親本及RIL群體性狀表現(xiàn)
3.4.2 RIL群體不同發(fā)育時(shí)期各根系性狀間遺傳相關(guān)性
3.4.3 RIL群體根系性狀、株型和產(chǎn)量性狀QTL定位概況
3.4.4 RIL群體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系發(fā)育遺傳規(guī)律及根系與地上部性狀QTL共定位情況
3.4.5 多效性QTLcluster檢測(cè)及解析
3.4.6 有研究?jī)r(jià)值的根系性狀QTLcluster
3.4.7 有研究?jī)r(jià)值的根系性狀QTLcluster與氮吸收效率共定位情況
3.5 根系性狀極端材料轉(zhuǎn)錄組測(cè)序以及候選基因篩選
3.5.1 材料的選擇及其根系性狀差異
3.5.2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序概況
3.5.3 差異表達(dá)基因篩選及其功能注釋和分類(lèi)
3.5.4 GWAS分析、QTL定位與差異表達(dá)基因結(jié)合篩選候選基因
第四章 討論
4.1 根系形態(tài)在油菜株型形態(tài)建成、生物量和產(chǎn)量形成中的作用
4.2 油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系表型精準(zhǔn)鑒定體系的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用
4.3 油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段根系生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及兩種分子調(diào)控機(jī)制(持續(xù)型和時(shí)期特異性)
4.4 油菜根系性狀遺傳研究中調(diào)查時(shí)期和調(diào)查性狀選擇
4.5 本研究檢測(cè)到的重要的根系性狀QTLcluster
4.6 GWAS、QTL定位結(jié)合RNA-seq可以加速根系性狀候選基因的篩選
第五章 全文結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
作者簡(jiǎn)歷
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Enhancing phosphorus uptake efficiency through QTL-based selection for root system architecture in maize[J]. Riliang Gu,Fanjun Chen,Lizhi Long,Hongguang Cai,Zhigang Liu,Jiabo Yang,Lifeng Wang,Huiyong Li,Junhui Li,Wenxin Liu,Guohua Mi,Fusuo Zhang,Lixing Yuan. Journal of Genetics and Genomics. 2016(11)
[2]Use of genotype-environment interactions to elucidate the pattern of maize root plasticity to nitrogen deficiency[J]. Pengcheng Li,Zhongjuan Zhuang,Hongguang Cai,Shuai Cheng,Ayaz Ali Soomro,Zhigang Liu,Riliang Gu,Guohua Mi,Lixing Yuan,Fanjun Chen. Journal of Integrative Plant Biology. 2016(03)
[3]Genetic dissection of maize seedling root system architecture traits using an ultra-high density bin-map and a recombinant inbred line population[J]. Weibin Song,Baobao Wang,Andrew L Hauck,Xiaomei Dong,Jieping Li,Jinsheng Lai. Journal of Integrative Plant Biology. 2016(03)
[4]水稻根系研究進(jìn)展[J]. 梁永書(shū),周軍杰,南文斌,段東東,張漢馬. 植物學(xué)報(bào). 2016(01)
[5]轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)在生物測(cè)序中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 賈昌路,張瑤,朱玲,張銳. 分子植物育種. 2015(10)
[6]長(zhǎng)江中下游小麥品種根系改良特征及其與產(chǎn)量的關(guān)系[J]. 田中偉,樊永惠,殷美,王方瑞,蔡劍,姜東,戴廷波. 作物學(xué)報(bào). 2015(04)
[7]作物根系構(gòu)型三維探測(cè)與重建方法研究進(jìn)展[J]. 溫維亮,郭新宇,趙春江,王傳宇,肖伯祥. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(03)
[8]關(guān)聯(lián)分析及其在水稻遺傳研究中的應(yīng)用[J]. 張斐斐,楊雅云,董超,湯翠鳳,阿新祥,張恩來(lái),陳丹,徐福榮,戴陸園. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)). 2014(05)
[9]我國(guó)油料產(chǎn)業(yè)形勢(shì)分析與發(fā)展對(duì)策建議[J]. 王漢中,殷艷. 中國(guó)油料作物學(xué)報(bào). 2014(03)
[10]超級(jí)稻根系形態(tài)生理特征及其與產(chǎn)量形成的關(guān)系[J]. 褚光,劉潔,張耗,楊建昌. 作物學(xué)報(bào). 2014(05)
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