本文關(guān)鍵詞：基于連鎖與連鎖不平衡聯(lián)合作圖的粳稻耐鹽性遺傳位點(diǎn)解析

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【摘要】：土壤鹽漬化是世界范圍內(nèi)限制水稻生產(chǎn)發(fā)展的重要非生物脅迫因子之一,研究水稻的耐鹽性遺傳機(jī)制,發(fā)掘耐鹽基因或QTL及耐鹽載體材料,通過育種手段改良品種的耐鹽性,是減輕水稻鹽害和提高鹽漬土生產(chǎn)力的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的措施。連鎖分析和關(guān)聯(lián)分析是剖析復(fù)雜性狀遺傳基礎(chǔ)的兩種主要方法,在QTL定位的精度和廣度上具有明顯的互補(bǔ)性。近些年,國內(nèi)外采用連鎖分析的方法對水稻耐鹽相關(guān)性狀QTL進(jìn)行了廣泛的研究,但大部分研究以秈稻為試驗(yàn)材料且集中在水稻發(fā)育的某個特定階段,而水稻的耐鹽性具有明顯的發(fā)育階段特異性。因此,研究粳稻不同時期耐鹽性QTL對剖析水稻耐鹽性遺傳機(jī)制、提高水稻耐鹽性具有重要意義。本研究以生產(chǎn)上大面積推廣而鹽敏感的粳稻品種東農(nóng)425為輪回親本,耐鹽性粳稻品種長白10為供體親本構(gòu)建的BC2F2:3群體,以及不同地理來源的341份粳稻種質(zhì)構(gòu)建的自然群體為試驗(yàn)材料,采用連鎖與連鎖不平衡聯(lián)合作圖對水稻芽期與幼苗前期、苗期及大田生育期耐鹽性QTL進(jìn)行分析,進(jìn)一步挖掘優(yōu)異等位變異及相應(yīng)的載體材料,以期為水稻耐鹽性分子標(biāo)記輔助育種和耐鹽性種質(zhì)創(chuàng)新提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:(1)BC2F2:3群體和自然群體均對芽期與幼苗前期的相對發(fā)芽率、相對苗高、相對根數(shù)和相對根長等4個性狀,苗期的幼苗存活天數(shù)、葉片鹽害級別、地上部Na+濃度、地上部K+濃度、地上部Na+/K+、根部Na+濃度、根部K+濃度和根部Na+/K+等8個性狀,大田生育期的相對穗長、相對有效穗數(shù)、相對每穗總粒數(shù),相對結(jié)實(shí)率,相對千粒重和相對單株產(chǎn)量等6個性狀進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,自然群體的變異范圍均大于BC2F2:3群體,各個性狀在兩個群體中基本符合正態(tài)分布,表現(xiàn)出典型的數(shù)量性狀遺傳特征。(2)水稻耐鹽相關(guān)性狀的相關(guān)性在兩個群體中的表現(xiàn)基本一致。芽期與幼苗前期,各耐鹽性狀間均呈顯著或極顯著正相關(guān),說明各性狀對鹽脅迫的反應(yīng)存在較強(qiáng)的協(xié)同變化;苗期,幼苗存活天數(shù)與葉片鹽害級別、地上部Na+濃度、地上部Na+/K+均呈極顯著負(fù)相關(guān),與根部Na+濃度、根部K+濃度及根部Na+/K+相關(guān)性不顯著,表明葉片鹽害是由地上部Na+積累過多造成的,與根部的離子濃度沒有直接關(guān)系,根部Na+濃度與根部K+濃度呈極顯著正相關(guān),而地上部Na+濃度與地上部K+濃度呈極顯著負(fù)相關(guān),表明根部對Na+、K+的吸收是平行的,而由根部向地上部運(yùn)輸時存在某種競爭機(jī)制;大田生育期,相對有效穗數(shù)、相對每穗總粒數(shù)和相對單株產(chǎn)量彼此間均呈顯著或極顯著正相關(guān),表明這3個性狀對鹽脅迫的反應(yīng)存在較強(qiáng)的協(xié)同變化趨勢。(3)BC2F2:3群體利用137個SSR標(biāo)記構(gòu)建遺傳連鎖圖譜,共覆蓋水稻基因組約1742.4 cM,標(biāo)記間平均距離為12.72 cM,采用完備區(qū)間作圖(ICIM)法對水稻不同時期的耐鹽性進(jìn)行了QTL分析。在芽期與幼苗前期共檢測到11個耐鹽性QTL,分布在水稻的第1、3、4、5、7和8染色體上,與相對發(fā)芽率、相對苗高、相對根數(shù)和相對根長相關(guān)的QTL分別為3、3、3和2個;在苗期共檢測到17個耐鹽性QTL,分布在水稻的第1、2、3、5、6、7、9、11和12染色體上,與幼苗存活天數(shù)、葉片鹽害級別、地上部Na+濃度、地上部K+濃度、地上部Na+/K+、根部Na+濃度和根部K+濃度相關(guān)的QTL分別為2、2、4、3、2、3和1個,未檢測到與根部Na+/K+相關(guān)的QTL;在大田生育期,共檢測到19個耐鹽性QTL,分布在水稻的第1、2、3、4、5、6、7、8和11染色體上,與相對穗長、相對有效穗數(shù)、相對每穗總粒數(shù),相對結(jié)實(shí)率,相對千粒重和相對單株產(chǎn)量相關(guān)的QTL分別為5、2、3、3、3和3個。(4)利用160個SSR標(biāo)記對自然群體的遺傳多樣性、群體結(jié)構(gòu)、親緣關(guān)系及連鎖不平衡進(jìn)行了分析。341份粳稻種質(zhì)共擴(kuò)增出872個等位變異,平均每對SSR標(biāo)記5.45個等位變異,標(biāo)記間等位變異數(shù)目的范圍為2~9;群體結(jié)構(gòu)分析表明,整個群體可以分為3個亞群,除黑龍江和吉林品種外,同一地理來源的品種基本被劃入到同一亞群;親緣關(guān)系系數(shù)為0的占57.0%,在0~0.2之間的占40.9%,表明群體材料間不存在直接的親緣關(guān)系;LD分析表明,40.05%的位點(diǎn)組合表現(xiàn)出顯著LD水平(P0.01),同一染色體上的LD水平顯著高于不同染色體上的LD水平,且當(dāng)整個群體分成各個亞群時LD水平提高了,對于整個群體和各亞群,LD的衰減距離大約發(fā)生在20~50 c M。(5)利用160個SSR標(biāo)記通過TASSLE軟件的GLM模型和MLM模型對水稻芽期與幼苗前期、苗期及大田生育期連續(xù)兩年的耐鹽相關(guān)性狀進(jìn)行性狀-SSR標(biāo)記的關(guān)聯(lián)分析。在芽期與幼苗前期共檢測到18個SSR位點(diǎn),累計22次顯著關(guān)聯(lián),與相對發(fā)芽率、相對苗高、相對根數(shù)和相對根長相關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)數(shù)分別為5、5、5和7個;在苗期,共檢測到26個SSR位點(diǎn),累計38次顯著關(guān)聯(lián),與幼苗存活天數(shù)、葉片鹽害級別、地上部Na+濃度、地上部K+濃度、地上部Na+/K+、根部Na+濃度、根部K+濃度和根部Na+/K+相關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)數(shù)分別為5、4、6、5、6、5、4和3個;在大田生育期,兩年中共檢測到27個SSR位點(diǎn),累計54次顯著關(guān)聯(lián),與相對穗長、相對有效穗數(shù)、相對每穗總粒數(shù),相對結(jié)實(shí)率,相對千粒重和相對單株產(chǎn)量相關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)數(shù)分別為8、6、7、5、6和11個。將關(guān)聯(lián)分析結(jié)果與本研究及前人的耐鹽連鎖分析結(jié)果相比較,發(fā)現(xiàn)分別有14、19和22個SSR位點(diǎn)可以在連鎖分析中同時檢測到。(6)利用連鎖與連鎖不平衡的聯(lián)合作圖在水稻芽期與幼苗前期、苗期和大田生育期檢測到的14、14和22個穩(wěn)定性較高且已明確與耐鹽性相關(guān)的SSR位點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)異等位變異挖掘,三個時期分別鑒定得到32、39和67個優(yōu)異等位變異。(7)以鑒定的優(yōu)異等位變異為基礎(chǔ),對341份粳稻材料芽期與幼苗前期、苗期、大田生育期及全生育期所含有的優(yōu)異等位變異數(shù)目進(jìn)行了統(tǒng)計分析,并且以優(yōu)異等位變異互補(bǔ)為原則,將不同位點(diǎn)上的優(yōu)異等位變異進(jìn)行聚合(排除可能的上位性效應(yīng)),分別對各時期及全生育期的雜交組合進(jìn)行了預(yù)測。因此,本研究所檢測的優(yōu)異等位變異及載體材料對耐鹽分子標(biāo)記輔助育種及耐鹽種質(zhì)創(chuàng)新具有重要價值。
【關(guān)鍵詞】：粳稻 連鎖分析 關(guān)聯(lián)分析 耐鹽性 SSR QTL 優(yōu)異等位變異
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S511.22
【目錄】：

• 摘要8-10
• 英文摘要10-13
• 1 前言13-35
• 1.1 植物耐鹽性的研究進(jìn)展13-18
• 1.1.1 鹽脅迫對植物的危害13-15
• 1.1.2 植物耐鹽機(jī)理15-17
• 1.1.3 植物耐鹽性的鑒定與評價17-18
• 1.2 QTL定位方法18-28
• 1.2.1 基于連鎖作圖的QTL分析19-22
• 1.2.2 基于連鎖不平衡的關(guān)聯(lián)分析22-27
• 1.2.3 QTL的連鎖與連鎖不平衡聯(lián)合作圖27-28
• 1.3 水稻耐鹽性QTL研究進(jìn)展28-32
• 1.4 研究的目的與意義32-34
• 1.5 技術(shù)路線圖34-35
• 2 材料與方法35-40
• 2.1 試驗(yàn)材料35
• 2.2 試驗(yàn)方法35-37
• 2.2.1 耐鹽相關(guān)性狀的測定35-37
• 2.2.2 基因型分析37
• 2.3 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析37-40
• 2.3.1 表型數(shù)據(jù)分析37-38
• 2.3.2 遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建及QTL分析38
• 2.3.3 遺傳多樣性、群體結(jié)構(gòu)、親緣關(guān)系及連鎖不平衡分析38-39
• 2.3.4 耐鹽性狀與SSR標(biāo)記的關(guān)聯(lián)分析39
• 2.3.5 優(yōu)異等位變異挖掘39-40
• 3 結(jié)果與分析40-95
• 3.1 粳稻回交導(dǎo)入系群體及自然群體耐鹽性鑒定40-47
• 3.1.1 粳稻芽期與幼苗前期耐鹽性鑒定40-42
• 3.1.2 粳稻苗期耐鹽性鑒定42-44
• 3.1.3 粳稻大田生育期耐鹽性鑒定44-47
• 3.2 粳稻回交導(dǎo)入系群體耐鹽性QTL分析47-55
• 3.2.1 遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建47-48
• 3.2.2 芽期與幼苗前期耐鹽相關(guān)性狀的QTL分析48-50
• 3.2.3 苗期耐鹽相關(guān)性狀的QTL分析50-53
• 3.2.4 大田生育期耐鹽相關(guān)性狀的QTL分析53-55
• 3.3 粳稻耐鹽性與SSR標(biāo)記的關(guān)聯(lián)分析55-79
• 3.3.1 遺傳多樣性、群體結(jié)構(gòu)、親緣關(guān)系及連鎖不平衡分析55-62
• 3.3.2 粳稻芽期與幼苗前期耐鹽相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)分析62-66
• 3.3.3 粳稻苗期耐鹽相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)分析66-72
• 3.3.4 粳稻大田生育期耐鹽相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)分析72-79
• 3.4 優(yōu)異等位變異及載體材料79-87
• 3.4.1 芽期及幼苗前期耐鹽性優(yōu)異等位變異79-80
• 3.4.2 苗期耐鹽性優(yōu)異等位變異80-82
• 3.4.3 大田生育期耐鹽性優(yōu)異等位變異82-87
• 3.5 粳稻耐鹽性雜交組合預(yù)測87-95
• 3.5.1 芽期及幼苗前期耐鹽性雜交組合預(yù)測87-89
• 3.5.2 苗期耐鹽性雜交組合預(yù)測89-90
• 3.5.3 大田生育期耐鹽性雜交組合預(yù)測90-92
• 3.5.4 全生育期耐鹽性雜交組合預(yù)測92-95
• 4 討論95-102
• 4.1 試驗(yàn)群體的選擇95
• 4.2 QTL的成簇分布與性狀相關(guān)性95-96
• 4.3 連鎖與連鎖不平衡聯(lián)合作圖96-97
• 4.4 粳稻不同時期耐鹽性的遺傳重疊97-98
• 4.5 不同研究中耐鹽性QTL的比較98-99
• 4.6 與耐鹽性QTL共分布的耐鹽響應(yīng)基因99-100
• 4.7 聚合優(yōu)異等位變異提高水稻耐鹽性100-102
• 5 結(jié)論102-103
• 6 創(chuàng)新點(diǎn)103-104
• 致謝104-105
• 參考文獻(xiàn)105-117
• 附錄117-133
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文133

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 龔繼明,何平,錢前,沈利爽,朱立煌,陳受宜;水稻耐鹽性QTL的定位[J];科學(xué)通報;1998年17期

2 薛亞光;楊建昌;;水稻超高產(chǎn)生理特性與栽培技術(shù)[J];作物雜志;2009年06期

3 CHAI Lu;ZHANG Jian;PAN Xiao-biao;ZHANG Fan;ZHENG Tian-qing;ZHAO Xiu-qing;WANG Wen-sheng;Ali Jauhar;XU Jian-long;LI Zhi-kang;;Advanced Backcross QTL Analysis for the Whole Plant Growth Duration Salt Tolerance in Rice(Oryza sativa L.)[J];Journal of Integrative Agriculture;2014年08期

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本文編號：984049