【摘要】：氮是作物生長和發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素,也是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)最為關(guān)鍵的營養(yǎng)元素。氮營養(yǎng)供應(yīng)不充足則會導(dǎo)致作物減產(chǎn),而過量施用氮肥會造成農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境的破壞。因此,挖掘水稻耐低氮基因、培育氮高效的水稻品種對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。 本研究以秈稻特青(TQ)為背景的云南元江普通野生稻滲入系為材料,通過對滲入系水培苗期和大田全生育期的耐低氮性狀鑒定,結(jié)合滲入系的基因型,進(jìn)行苗期和全生育期耐低氮QTL分析。并利用一個苗期對低氮敏感滲入系YIL105,與特青雜交構(gòu)建的次級定位群體,精細(xì)定位并克隆了水稻耐低氮基因Tolerance Of Nitrogen Deficiency1(TOND1),并對其功能進(jìn)行了分析。主要結(jié)果如下： 1.以云南元江普通野生稻滲入系為材料,共定位到28個影響苗期耐低氮相關(guān)性狀的QTL,它們所解釋的表型變異范圍為7%-22%。通過對滲入系田間全生育期耐低氮性狀的鑒定,定位了22個耐低氮QTL,77.3%的QTL元江普通野生稻等位基因能提高群體耐低氮能力。 2.利用苗期對低氮敏感滲入系YIL105與受體親本特青回交,構(gòu)建次級F2分離群體,將水稻耐低氮基因TOND1定位在水稻第12染色體長臂末端SSR標(biāo)記RM1300-RM17區(qū)間,然后利用重點交換單株進(jìn)一步將TOND1限定在一個約269kb的區(qū)間內(nèi)。通過對定位區(qū)間的候選基因表達(dá)分析、測序和遺傳轉(zhuǎn)化,克隆了TOND1,發(fā)現(xiàn)該基因編碼一個具有指紋基序的甜味蛋白,RNAi該基因能顯著降低低氮條件下水稻苗期的SPAD值、株高、根長、植株干重、氮濃度和植株總氮量以及大田成熟期的有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)以及單株產(chǎn)量,過表達(dá)TOND1能提高水稻苗期耐低氮能力以及大田成熟期的產(chǎn)量。 3.不同組織器官表達(dá)分析以及GUS檢測結(jié)果表明該基因主要在水稻幼芽、新葉和幼穗中表達(dá),在水稻新根和莖中也有少量表達(dá)；GFP共表達(dá)載體轟擊洋蔥表皮的亞細(xì)胞定位結(jié)果表明該基因作用于細(xì)胞膜。 4.通過對來自18個國家和地區(qū)75份秈稻品種和75份粳稻品種的序列分析表明,只有41份秈稻品種含有TOND1基因,而34份秈稻品種和所有檢測的粳稻品種均不含有耐低氮的TOND1基因。由此可見,TOND1基因在水稻育種中具有廣泛的應(yīng)用前景。進(jìn)一步關(guān)聯(lián)分析表明,啟動子區(qū)域3個SNP和編碼區(qū)2個SNP使攜帶TOND1基因品種的耐低氮特性增強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S511;Q943.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2756490