水稻精米蛋白质和氨基酸含量QTL定位及遗传基础研究

摘要

蛋白质在稻米中的含量仅次于淀粉。作为主食之一的大米，是人们摄取蛋白质的主要来源之一。稻米蛋白质含量和氨基酸含量为数量性状，利用分子标记研究相关性状的遗传基础和QTt，定位，可以为稻米营养品质的遗传改良提供理论依据；采用传统育种方法很难对其进行研究，而分子标记辅助选择技术的发展为改良稻米蛋白质和氨基酸含量提供了有利途径。本研究利用来自珍汕97B和德陇208杂交组合的重组自交系群体(珍汕97B/德陇208群体)对稻米蛋白质、17种氨基酸含量和氨基酸总含量等共19个性状进行系统研究，综合分析2004年和2005年数据，得出以下几个主要结果： 1、t测验(t-test)表明，两个亲本的蛋白质、17种氨基酸和总氨基酸含量存在显著差异(p=0.01)。珍汕97B的蛋白质、17种氨基酸和总氨基酸含量在2004年和2005年均高于德陇208，重组自交系表现出双向超亲分离，近似于正态分布。 2、同一性状在2004和2005年两年间的相关系数都达到了显著水平。其中蛋白质含量的相关性最小，其次为酪氨酸和甘氨酸，而总氨基酸、苏氨酸、丙氨酸和谷氨酸的相关系数较大。这说明稻米蛋白质含量与氨基酸含量相比，遗传力相对较低，更容易受到环境条件的影响。氨基酸含量与蛋白质含量间的相关性分析表明，所有氨基酸含量与蛋白质含量间均呈极显著相关。 3、2004年和2005年分别检测到49个和65个QTL，单个QTL的贡献率为4.0-43.7％。由于大多数的QTL都成簇分布，故初步将其归纳为29个染色体区域，即29个染色体簇。两年均检测到的QTL簇有3个，分布于第1、7、9染色体。其中第1染色体RM493-RM562和第7染色体MRG186-MRG4499的QTL，簇几乎同时影响所有的性状，两个QTL簇中的珍汕97B等位基因分别起减效和增效作用；两年都检测到位于第9染色体RM328-RMl07的QTL影响赖氨酸含量，其中德陇208等位基因起增效作用。 4、综合考察两年数据，将蛋白质和总氨基酸含量遗传基础分解为主效QTL、上位性QTL和QTL与环境间的互作。结果表明：稻米蛋白质和氨基酸含量主要受主效QTL控制，上位性QTL对表型也起重要作用，其遗传效应会受到环境条件的影响，遗传效应会因遗传背景和外界环境的差异而发生改变。 5、将本研究定位的蛋白质和氨基酸含量QTL与氨基酸代谢途径相关基因位置比较，发现有很多QTL所在区间与编码氨基酸代谢途径的酶的基因所在区间一致。在定位的29个QTL区域中，有7个区域与编码氨基酸代谢途径的酶的基因相对应。这样的酶基因共有15个，其中2个与氮的吸收和转运相关，7个与氨基酸合成途径相关，还有6个与贮藏蛋白质合成相关。在有些QTL位置上可发现多个对应的基因。由于氨基酸合成途径为蛋白质的合成提供原料，也为氨的固定提供骨架，转运提供载体，因此氨基酸合成途径可能影响到种子中的蛋白质含量(总氨基酸含量)。

目录

论文说明：缩略词表

声明

摘要

1文献综述

1.1稻米蛋白质的研究进展

1.1.1稻米蛋白质的种类

1.1.2稻米蛋白质的性质

1.1.3稻米蛋白质的组成和利用

1.1.4蛋白质含量与抽穗期间的关系

1.1.5影响稻米蛋白质的非遗传因素

1.2作物数量性状的遗传研究进展

1.2.1 QTL的定位

1.2.2 QTL与环境互作

1.2.3 QTL与遗传背景

1.3稻米蛋白质与氨基酸的QTL定位

1.4蛋白质和氨基酸含量与氨基酸代谢途径基因的关系

1.5本研究的意义、目的和创新之处

2材料与方法

2.1供试水稻材料

2.1.1水稻品种与来源

2.1.2群体材料

2.2田间种植和性状考察

2.2.1田间实验

2.2.2性状考察

2.3群体基因型分析、遗传图谱构建和QTL定位

2.3.1群体基因型分析和遗传图谱的构建

2.3.2 QTL定位和效应分析

3结果与分析

3.1分子标记和遗传连锁图谱

3.2亲本和群体的性状表现

3.3精米蛋白质和氨基酸含量的相关分析

3.4精米蛋白质含量的QTL定位

3.4.1 2004年蛋白质含量的QTL

3.4.2 2005年蛋白质含量的QTL

3.4.3 2004年和2005年蛋白质含量的QTL比较

3.5精米氨基酸含量的QTL定位

3.5.1 2004年氨基酸含量的QTL

3.5.2 2005年氨基酸含量的QTL

3.5.3 2004年和2005年氨基酸含量的QTL比较

3.6精米蛋白质含量和氨基酸含量的QTL比较

3.7精米蛋白质含量的QTL、上位性效应及环境互作分析

3.8精米总氨基酸含量的QTL、上位性效应及环境互作分析

4讨论

4.1本研究定位结果与前人所定位结果的比较

4.2蛋白质和氨基酸含量QTL与氨基酸代谢途径相关基因位置比较

4.3氨基酸含量QTL定位相对于蛋白质含量QTL定位的优越性

4.4蛋白质和氨基酸含量与千粒重间的关系

4.5蛋白质和氨基酸含量与抽穗期间的关系

4.6蛋白质和氨基酸含量与蒸煮食味品质间的关系

4.7蛋白质含量与赖氨酸含量的关系

4.8本研究在稻米营养品质遗传改良上的作用

4.9性状表型与遗传基础的关系

4.10 QTL与环境

4.11 QTL的真实性与利用

参考文献

致谢