超级稻春优84重组自交系遗传图谱构建及其籽粒和叶片性状QTL定位

摘要

水稻（Oryza sativa L.）是世界主要粮食作物之一，世界上一半以上的人口以此为主食。开展水稻农艺性状QTL(Quantitative trait loci)研究，对克隆调控水稻农艺性状关键基因、揭示产量构成、探索株型、粒型与稻米产量相关性具有重要的理论意义和应用价值。本研究利用超级杂交稻春优84的两个植株及籽粒形态差异较大的亲本，晚粳保持系春江16B(CJ16B)和中籼恢复系C84进行杂交，利用单粒传法连续自交7代构建了188个株系组成的重组自交系群体(Recombinant inbred lines，RILs)，利用158对在双亲中存在多态性差异的分子标记，构建了一套水稻遗传连锁图谱。对植株叶片形态和籽粒形态性状进行相关性分析及两地的表型值考察，用于水稻主要株型及粒型农艺性状的初定位分析。主要研究结果如下:
　　1.利用CJ16B和C84为亲本构建的含188个单株的RILs，选择在染色体上分布均匀且多态性好的分子标记158个，构建了一张水稻分子连锁遗传图谱。该图谱总遗传距离为1428.40cM，标记间距平均为9.04cM，图距介于0.2cM-43.3cM之间;各标记位置及顺序和日本晴参考序列基本一致，符合QTL作图的基本要求。
　　2.利用该连锁图谱对杭州及海南两地籽粒的粒长、粒宽、粒厚、长宽比和千粒重等5个性状进行QTL定位。两地共检测到籽粒相关主效QTL30个，单位点贡献率介于3.51％-17.25％之间。其中粒长、粒宽、粒厚和长宽比QTL位点数分别为9、5、5和6，千粒重QTL位点5个。经基因座位比对，发现有5个QTL区间与已克隆的调控粒型基因座位相近，通过对双亲目标基因的测序并根据差异位点设计dCAPs分子标记进行验证，表明该遗传图谱可以用于籽粒形态遗传分析和主效QTL定位。
　　3.利用该连锁图谱对两地RIL群体的株高、分蘖数、上三叶叶长、叶宽等8个性状进行QTL定位，两地共检测到株型相关QTL27个，其中株高QTL4个、分蘖QTL1个，剑叶长、宽，倒二叶长、宽，倒三叶长、宽QTL位点数分别为2、2、6、4、5和3个，解释遗传效应介于1.85％-82.09％之间，为株型和叶片形态发育调控相关新基因的克隆及遗传网络的研究奠定了基础。
　　4.第9染色体上RM3700-B9-11区间内存在1个叶长性状贡献率达82.09％的QTL qLL9，该位点同时被株高、分蘖、倒二叶宽、倒三叶宽检测到，贡献率介于20.75％～82.09％之间，且位置重叠或相连，预测该区间内可能存在多个与株型调控相关的紧密连锁基因或一个能同时影响株叶形态发育的具“一因多效”主效QTL。为进一步确认，从与该标记区间相关的株系中挑选杂合单株形成剩余杂合体，利用剩余杂合体对qLL9进行精细定位，最终将qLL9定位在水稻第9染色体上两个InDel标记Chr9-1638和Chr9-1642之间约35.56kb区间内，该区间包含7个开放阅读框。

目录

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摘要

第一章 引言

1．1 水稻遗传图谱构建

1．1．1 DNA分子标记分类与选择

1．1．2 常用QTL作图群体类型选择及群体大小

1．1．3 作图群体的构建

1．1．4 水稻分子遗传图谱研究进展

1．2 QTL定位

1．2．1 QTL定位原理及方法

1．2．2 水稻QTL定位

1．2．3 QTL精细定位与克隆

1．3 水稻重要株型性状遗传研究

1．4 水稻粒型性状遗传研究

1．5 研究的目的及意义

第二章 水稻分子遗传连锁图谱构建

2．1 实验材料

2．2．1 水稻叶片DNA提取

2．2．2 PCR扩增反应及凝胶电泳检测

2．2．3 SDS-PAGE(聚丙烯酰胺凝胶)电泳检测

2．2．4 多态性筛选及基因分型

2．2．5 遗传图谱构建与分析

2．2．6 遗传连锁图谱作图

2．3 结果及分析

2．3．1 2016年杭州、海南两地双亲及RIL群体重要株型性状贫析

2．3．2 2016年杭州、海南两地双亲及RIL群体粒型相关性状比较

2．3．3 双亲多态性分析

2．3．4 基因型数据分析

2．3．5 RIL分子遗传连锁图谱构建

2．4 结论与讨论

2．4．2 讨论

第三章 水稻粒型性状QTL定位

3．1 实验材料

3．1．1 供试材料

3．1．2 实验涉及试剂与相关仪器设备

3．1．3 材料种植及处理

3．2 实验方法

3．2．1 农艺性状调查

3．2．2 QTL定位方法

3．2．3 差异位点dCAPs分子标记引物设计

3．3 结果与分析

3．3．1 2016年杭州、海南两地RIL群体粒型性状分布

3．3．2 2016年杭州、海南两地RIL群体粒型性状相关性分析

3．3．3 粒型相关性状QTL检测

3．3．4 双亲已克隆粒型主效QTL等位基因序列差异分析及分子标记验证

3．4 结论与讨论

3．4．1 结论

3．4．2 讨论

第四章 水稻株型和叶片形态QTL定位及叶长调控基因qLL9的精细定位

4．1 实验材料

4．1．1 供试材料

4．1．2 实验涉及试剂与相关仪器设备

4．1．3 材料种植及处理

4．2 实验方法

4．2．1 农艺性状调查

4．2．2 Indel标记引物设计

4．2．3 RNA的提取

4．2．4 水稻叶片RNA反转录成cDNA

4．2．5 实时定量PCR(RT-PCR)检测候选基因的表达量

4．3 结果与分析

4．3．1 2016年杭州、海南两地RIL群体株型性状分布

4．3．2 2016年杭州、海南两地R且群体株型性状相关性分析

4．3．3 株型相关性状的QTL检测

4．3．4 叶长主效QTL qLL9的精细定位

4．3．5 候选基因的预测

4．4 结论与讨论

第五章 全文结论

5．1 水稻分子遗传连锁图谱构建

5．2 水稻粒型性状QTL定位

5．3 水稻株型,nnt片形态QTL定位

5．4 叶长主效QTLqLL9的精细定位

参考文献

附录

致谢

作者简历