水稻RIL群体SSR标记遗传图谱构建和稻米镉含量QTL的初定位

摘要

我国南方水稻种植区稻米镉超标成为社会关注的热点。研究表明不同水稻品种稻米镉含量差异显著，因此选育低镉水稻品种是降低稻米镉含量的有效途径。但有关水稻调控镉离子吸收和转运分子机制研究还很不深入，利用分子标记辅助育种培育低镉水稻品种的研究还没有真正开展，因此探讨水稻调控吸镉和籽粒镉积累的分子机制，建立培育低镉水稻的分子标记，是目前低镉水稻育种的重要研究方向。本研究利用日本晴与9311杂交重组自交系(Recombinant inbred lines，RIL)为材料，进行微卫星标记(SSR)与水稻稻米镉含量的连锁和关联分析，旨在为培育水稻稻米低镉品种提供分子标记。其主要结果如下:
　　1、选用614对覆盖水稻12条染色体的SSR标记，对日本晴和9311进行多态性检测，发现有48.5％（278对）的标记在亲本日本晴和9311间具有差异。最终筛选出了123个标记，构建了以日本晴与9311衍生的RIL群体为基础的分子连锁遗传图谱，覆盖水稻的12条染色体，图谱总遗传距离达到2424.01 cM，标记间平均距离为19.71cM。
　　2、检测到3个与水稻稻米镉含量有关的QTLs，分别位于第6号染色体的标记RM1370与RM4608之间，第7号染色体的标记F14与F21之间，以及第9号染色体的标记ST6062处。连锁分析表明，稻米镉含量是一个由多基因控制的数量性状。
　　3、对7个水稻镉相关基因进行克隆测序，找到了每个基因在日本晴和9311间的多个差异性位点，以及对应的碱基突变状态和氨基酸突变状态。并对24个水稻RIL群体材料进行了以测序为基础的基因分型。
　　4、从生物信息学角度直接分析了10个水稻镉相关的基因在日本晴和9311间的多个差异性位点，据此设计了特异性引物，对96个水稻RIL群体材料进行了基因分型。并发现基因OsHMA3和OsNRAMP5与稻米镉含量的相关性较高。
　　5、相关性分析检测到13个与水稻稻米镉含量紧密关联的SSR标记，分布在第2、3、5、6、7、8、9、10号染色体上。其中，对水稻稻米镉含量正效应最大的标记是RM3805，效应值为0.225。负效应最大的标记是S7-25049，效应值为-0.083。

目录

摘要

1 文献综述

1．1 前言

1．2 镉污染

1．2．1 人体镉来源

1．2．2 食物中镉来源

1．2．3 降镉方案

1．3 水稻吸收、转运、积累镉的因素

1．3．1 水稻吸收、转运、积累镉的环境因素

1．3．2 水稻吸收、转运、积累镉的遗传因素

1．4 QTL分析

1．4．1 标记遗传图谱构建

1．4．2 水稻稻米镉含量QTL

1．4．3 影响水稻稻米镉含量QTL的因素

1．5 本研究的目的与意义

2 水稻稻米镉含量QTLs初定位及其与SSR标记的关联分析

2．1 材料、试剂与仪器

2．1．1 试验材料

2．1．2 稻米镉含量的测定

2．1．3 仪器与设备

2．1．4 缓冲液与试剂及配制

2．2 实验方法

2．2．1 水稻总DNA的提取

2．2．2 SSR-PCR扩增及琼脂糖凝胶电泳

2．2．3 重组自交系群体多态性分析

2．2．4 连锁分析与图谱构建

2．2．5 QTL定位

2．2．6 SSR分子标记与水稻稻米镉含量的关联分析算法

2．3 结果与分析

2．3．1 水稻RIL群体稻米镉含量统计分析

2．3．2 不同年份不同实验基地水稻RIL群体稻米镉含量的统计分析

2．3．3 亲本以及RIL群体的SSR标记分析

2．3．4 连锁分析与图谱构建

2．3．5 QTL定位

2．3．6 SSR分子标记与水稻稻米镉含量的关联分析

2．3 讨论

2．3．1 遗传图谱的构建

2．3．2 水稻稻米镉含量QTL定位

3 水稻镉相关基因突变状态及其与稻米镉含量的关联分析

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 稻米镉含量的测定

3．1．3 水稻镉相关基因克隆测序

3．2 结果与分析

3．2．1 六个水稻镉相关基因碱基突变状态分析

3．2．2 七个水稻镉相关基因氨基酸突变状态分析

3．2．3 基于基因克隆测序对24份重组自交系材料的基因型分析

3．3 水稻稻米镉含量与镉相关基因的关联分析

3．3．1 双亲间特异性引物的筛选

3．3．2 基于基因差异碱基序列对24份重组自交系材料的基因型分析

3．3．3 两种基因分型结果的比较分析

3．3．4 水稻稻米镉含量与镉相关基因的连锁分析

3．3．5 水稻稻米镉含量与镉相关基因的关联性分析

3．3 讨论

3．3．1 水稻稻米镉含量与镉相关基因的关联分析

3．3．2 研究的创新点

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

声明