水稻特殊营养品质基因标记的开发

摘要

随着社会经济的发展，人们的保健意识不断加强，从而对含有特殊营养物质的水稻需求也越来越大。水稻特殊营养物质主要是指在水稻种子中积累的一类有利于人们健康的营养物质，包括维生素、油脂、活性多糖、自由基清除剂、黄酮类化合物、甾醇类化合物、必需微量元素、矿质元素、γ-氨基丁酸(GABA)、绿原酸类、含有特定必需氨基酸的谷蛋白、膳食纤维和特定含量的淀粉等成分。这些特殊营养物质的形成和积累过程受到自身遗传物质的调控。本研究通过分析代谢组与全基因组关联分析的数据，结合生物信息学分析筛选了大量影响水稻特殊营养品质代谢的候选基因，利用基因序列多态性的信息设计候选基因的基因标记，然后利用水稻代换系衍生分离群体和核心种质对部分候选基因进行功能验证，最后利用功能基因标记开展辅助选择育种，改良水稻品种中的特殊营养品质。
　　主要研究结果如下:
　　1.利用水稻代谢组与全基因组关联分析数据分析筛选了特殊营养物质代谢的候选基因共52个，并根据每个基因可能的功能位点设计了对应的分子标记，得到了其中41个候选基因的基因标记。
　　2.对水稻花青素与原花青素的代谢途径中的关键基因包括Ra、Rc、Rd等设计了一套功能基因标记，不仅可用于水稻黄酮类物质代谢的研究，也能用于分子辅助选择改良稻米颜色。
　　3.利用日本晴导珍汕97B的染色体片段代换系材料衍生的F2分离群体，定位到影响水稻种子胚中亚油酸与亚麻酸含量比值的一个候选基因LOC_Os11g01340。并且针对基因LOC_Os11g01340，设计了相应基因标记OSFA-5。
　　4.利用基因标记OSFA-5可有效地检测到水稻核心种质群体的不同单倍型。不同单倍型中的亚油酸与亚麻酸含量及比值呈显著差异。
　　5.利用目标功能基因标记开展分子辅助选择改良水稻品系2-33中的脂肪酸含量、甾醇含量、香味品质和花青素含量等特殊营养品质，获得了包括16W RR2-3-12在内的20个品质优良的家系。

目录

声明

摘要

缩略词表

前言

1 文献综述

1．1 分子标记辅助选择育种

1．2 常见分子标记类型

1．2．1 限制性片段长度多态性标记

1．2．2 随机扩增多态性DNA标记

1．2．3 DNA扩增片段长度多态性标记

1．2．4 简单重复序列多态性标记

1．2．5 插入缺失序列多态性标记

1．2．6 酶切扩增多态性序列标记

1．2．7 单核苷酸多态性标记

1．3 水稻特殊营养品质相关基因研究进展

1．3．1 水稻花青素和原花青素及其合成途径相关基因

1．3．2 水稻脂肪酸类代谢物及其相关基因的研究进展

1．3．3 水稻香味品质性状及其相关基因的研究

1．3．4 稻米特定淀粉品质性状及其相关基因的研究

1．3．5 水稻黄酮类代谢物含量品质性状相关基因研究

1．3．6 水稻维生素类含量与相关基因研究

1．3．7 水稻其它代谢物相关基因研究进展

1．4 课题的目的与意义

2 材料与方法

2．1 材料

2．1．1 水稻种质材料

2．1．2 本研究中用到的试剂及配制方法

2．2 实验方法

2．2．1 DNA抽提方法

2．2．2 引物设计

2．2．3 PCR扩增

2．2．4 基因型鉴定

2．2．5 脂肪酸表型测定

2．2．6 RNA抽提方法

2．2．7 反转录

2．2．8 荧光实时定量PCR进行表达谱分析

2．2．9 数据分析

3 结果与分析

3．1 水稻特殊营养品质基因标记设计

3．1．1 水稻花青素与原花青素基因标记

3．1．2 水稻脂肪酸代谢相关基因标记设计

3．1．3 水稻黄酮类代谢相关基因标记设计

3．1．4 水稻甾醇类代谢相关基因标记设计

3．1．5 水稻绿原酸类代谢相关基因标记设计

3．1．6 水稻其它代谢相关基因与品质相关基因标记设计

3．2 水稻种子亚油酸与亚麻酸基因的鉴定

3．2．1 不同亲本间水稻种子脂肪酸含量

3．2．2 脂肪酸代谢途径中候选基因序列分析

3．2．3 导入系衍生的分离群体验证候选基因

3．2．4 利用标记OSFA-5分析核心种质的OsFAD3．2基因型

3．3 利用分子标记辅助选择改良水稻品质实践

4 结论与讨论

4．1 特殊营养品质的分子标记开发

4．2 水稻种子脂肪酸代谢途径候选基因的鉴定

4．3 品种2-33特殊品质的改良

参考文献

附表

致谢