水稻红色种皮的遗传分析与功能性分子标记的设计

摘要

水稻是世界上重要的农作物之一。有色米是由于色素沉积在种皮中而显示出特定的颜色，是一种特殊的稻种资源，其微量元素和营养物质大都富集在种皮内的色素中，且该色素可作为一种安全的天然色素食品添加剂。因此，有色米的色素形成机理、遗传机制、基因定位及功能性分子标记的设计应用等研究日益受到重视。本研究以红米品种培杂191做育种亲本，建立了R527/培杂191、明恢2155/培杂191、培杂191/明恢2155、培杂191/南恢851这4个组合的F2代遗传分离群体，研究培杂191红色种皮的遗传特性，应用SSR分子标记对培杂191的红色种皮基因进行定位，通过对红色种皮基因的测序比对找出红米与白米品种间基因序列的差异，设计出可以用于鉴定水稻红色种皮性状的功能性分子标记，为分子标记辅助选育红米新品种、提高红米品种选育的准确性和选择效率提供科学依据。本研究的主要结果如下:
　　(1)红米品种培杂191的红色种皮性状受一对显性基因控制，暂命名为Rc-1。
　　(2)将Rc-1基因定位于第7号染色体上RM21197-RM5672区间，两标记间的遗传距离为5.8cM。已知的红色种皮基因Rc也位于这一区间内。
　　(3)Rc基因序列分析表明，大多数白米品种的Rc基因的第6外显子上有14bp的缺失，引起氨基酸序列的变化，导致花青素无法合成，种皮呈现白色。推断培杂191的红色种皮基因Rc-1与Rc基因是等位基冈。
　　(4)设计出可以准确鉴定水稻红色种皮性状并区分基因的显隐性的3对红色种皮功能特异性分子选择标记HS-1、HS-2和HS-3，其中HS-2具有扩增较为稳定、带型较为清晰的特点，是较为理想的红色种皮特异性分子标记。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1 有色米资源

1．1 有色米的起源及历史发展

1．2 有色米的种质资源

2 有色米中的微量元素

3 有色米的营养保健功效

4 有色米色素的成分及合成调控

4．1 有色米色素的成分

4．2 花青素的发现及合成过程

4．3 花青素合成的调控机制

4．4 花青素的作用

5 有色米种皮颜色基因的遗传及定位克隆

5．1 有色米种皮颜色基因的遗传分析

5．2 有色米种皮颜色基因的定位及克隆

6 分子标记辅助选择育种

6．1 分子标记辅助选择技术

6．2 几种常用的分子标记

6．3 分子标记辅助育种技术的四大优点

6．4 分子标记辅助育种在水稻育种中的应用

6．5 有色米的育种

7 本研究的目的和意义

第二章 材料和方法

1 研究材料和田间种植

2 研究方法

2．1 水稻红色种皮性状遗传群体的构建

2．2 水稻红色种皮性状的遗传分析

2．3 水稻DNA提取

2．4 SSR引物合成与分析

2．5 PCR扩增产物检测

2．6 应用BSA法快速寻找与红色种皮基因紧密连锁的SSR标记

2．7 构建局部遗传连锁图与红色种皮基因定位

2．8 目的基因的扩增及测序

2．9 水稻红色种皮基因的功能性分子标记设计

第三章 结果与分析

1 水稻红色种皮性状的遗传分析

2 应用BSA法寻找与水稻红色种皮基因连锁的分子标记

3 水稻红色种皮性状的基因定位

4 Rc-1基因的测序及分析

5 水稻红色种皮基因的功能性分子标记设计

5．1 水稻红色种皮基因的功能性分子标记的设计

5．2 水稻红色种皮基因功能性分子标记应用的准确性检验

第四章 讨论

1 水稻红色种皮性状的遗传特性

2 水稻红色种皮性状的基因定位

3 水稻红色种皮功能性分子标记的应用

4 展望

5 结论

附录

参考文献

致谢