水稻耐淹涝生理与分子机理研究

摘要

本论文首先以耐淹涝能力不同的19份品种为材料，优化了水稻分蘖期耐淹能力的评价指标体系，并对19份材料进行了分蘖期耐淹能力评价。同时，比较研究了杂交稻与常规稻在不同淹涝强度处理后的生理生化变化。然后，以最耐淹材料和最敏感材料基础，应用mRNA差异显示技术，探讨耐淹基因的差异表达，并分离、克隆了差异基因。最后，以最耐淹材料和最敏感材料为亲本进行杂交，获得F1和F2代群体，进行了遗传学和SSR分子标记研究。主要研究结果如下： (1)水稻分蘖期耐淹能力研究及不同淹涝强度对一些农艺性状的影响。结果表明：淹后叶片相对成活率和茎蘖耐淹能力评分可以作为评价水稻分蘖期耐淹能力的指标，19个品种可划分为耐淹、中性、敏感3种类型，确立了供试品种中最耐淹涝的材料是FR13A，最敏感的材料是IR39595-503-2-1-2。随着淹涝强度的增加，淹后株高一般表现出矮-高-矮的变化，始穗期推迟的幅度为：敏感品种＞中性品种＞耐淹品种，对产量性状的影响为：敏感品种＞中性品种＞耐淹品种。 (2)在分蘖期对当前湖南省普遍栽培的16个杂交稻和常规稻品种进行不同淹涝强度处理后生理生化性状的比较研究。结果表明：从叶片相对成活率的高低来看，杂交稻的耐淹涝能力明显高于常规稻，随着淹涝天数的增加，杂交稻和常规稻的株高都呈现出低-高-低变化规律，杂交稻出现最高株高的天数在淹涝处理4天，常规稻出现在淹涝处理2天。随着淹涝天数的增加，杂交稻和常规稻的始穗期推迟的天数都增大，杂交稻推迟的天数幅度小于常规稻。随着淹涝天数的增加，有效穗、实粒数、千粒重、单株产量都降低，杂交稻下降的幅度小于常规稻。随着淹涝天数的增加，杂交稻相对电导率上升的幅度小于常规稻。杂交稻丙二醛含量呈逐步上升，常规稻为先升高后急剧降低的变化趋势。杂交稻脯氨酸含量上升的趋势大于常规稻。 (3)运用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR)对耐淹材料FR13A和敏感材料IR39595-503-2-1-2在淹涝胁迫下的基因差异表达状况进行分析。结果显示：从40对引物中共扩增出1428条片段，筛选到102条在耐淹涝材料和敏感材料间差异明显的基因片段，差异率为7.1﹪。其中有42条差异片段来自耐淹涝材料，有7个差异片段已通过Northern杂交验证在耐淹涝材料FR13A中表达，进一步克隆测序并进行数据库比对分析表明：有4个与受到水分胁迫时产生的应答反应和生理生化变化有关，其中一个与ATP结合蛋白的高度同源，3个与异柠檬酸酶脱氢酶，NADH2脱氢酶和乙醛酸转移酶部分序列高度同源。其余3个为新的cDNA片段。同时，通过本实验室的快速银染法和改良的煮沸法回收差异片段技术优化了mRNA差异显示技术，使其更快速，更有效。 (4)应用耐淹涝材料FR13A和淹涝敏感材料IR39595-503-2-1-2为亲本做正反交获得F1和F2代群体。对正反交的F1群体的耐淹涝性状进行遗传分析，发现正反交的F1代群体在耐淹涝性状上没有显著差异，说明耐淹涝性状是核基因控制。从两次淹涝处理中F2代群体的分离情况来看，来源于FR13A的耐淹特性表现出数量-质量性状遗传的特点。当淹涝胁迫压力比较轻时表现为数量性状遗传，具有微效多基因的作用。当淹涝胁迫压力增大时，表现为主效基因控制的质量性状。在SSR分析中，187对SSR引物中有73对引物在两亲本间有明显的差异，差异率为39﹪。用这73对差异引物，对F2群体进行多态筛选，结果筛选到一个与耐淹涝性状连锁的标记RM219，验证了耐淹涝性状确实由主效基因Sub1控制，因此，RM219在水稻耐淹涝育种中具有利用价值。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一篇文献综述

第一章水稻耐淹涝的研究进展

第二章mRNA差异显示技术的研究进展

第三章微卫星标记在水稻遗传育种中的应用研究进展

第四章前言

第二篇研究报告

第一章水稻分蘖期耐淹能力评价及不同淹涝强度对重要农艺性状的影响

第二章不同淹涝胁迫强度对杂交稻和常规稻农艺性状和生化特性的影响

第三章分蘖期水稻淹涝胁迫下基因的差异表达分析

第四章水稻耐淹涝性状的遗传规律分析与SSR分子标记研究

第五章全文总结及创新之处

附件一 7个序列的BLAST结果1

附件一 7个序列的BLAST结果2

附件二水稻SSR引物序列（共187对）

致谢

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