富锌水稻种质资源筛选及籽粒锌含量的遗传分析和QTL定位

摘要

水稻是我国第一大粮食作物，稻米中微量元素的营养研究已成为当下功能型稻米研究的热点。锌是生物体不可或缺的微量元素，它对动植物的生长发育、生理代谢有着重要的作用，同时锌也是人体最易缺乏的营养元素之一，尤其在儿童和孕妇群体中常见。因此，通过育种手段提高稻米中锌元素的含量，对改善人们锌缺乏具有重要意义。本研究通过对富锌水稻种质资源筛选及籽粒锌含量的QTL定位研究，旨在为开发富锌水稻功能型稻米提供一定的理论基础。
　　本试验通过对102份水稻种质资源进行锌含量的测定，筛选出富锌水稻种质;分析了水稻籽粒锌含量与粒形、铁含量等性状的相关性;构建富锌水稻品种“宁大62”与低锌水稻品种“宁粳40号”F2群体，对其后代籽粒锌含量进行遗传分析;利用F2代分离群体构建连锁遗传图谱，采用区间作图法对籽粒锌含量进行QTL定位。主要结果如下:
　　1.利用原子吸收光谱法测定102份宁夏水稻种质资源籽粒中的锌含量。结果表明:不同基因型水稻籽粒锌含量存在明显差异。102份水稻种质资源籽粒锌含量的平均值为19.51mg/kg，变异范围为12.75～36.00mg/kg。筛选出杨和白皮稻、常规稻-5、宁大62等五份高锌水稻品种，吉粳44、宁粳35号、小粒糯等五份低锌水稻品种。
　　2.24份宁夏本地品种籽粒锌含量平均为20.12mg/kg，变异范围在14.58～36.00mg/kg，78份外引水稻品种的籽粒锌含量平均为19.32mg/kg，变异范围为12.75～29.50mg/kg。本地品种稻米锌含量变异幅度大且平均含量略高于外引品种。对本地品种与外引品种籽粒锌含量做方差分析，结果表明本地品种籽粒锌含量和外引品种籽粒锌含量无显著差异。
　　3.102份宁夏水稻种质资源籽粒锌含量与粒长存在极显著正相关，相关系数为0.382，与长宽比呈显著正相关，与粒宽、千粒重呈正相关，与粒厚呈负相关;籽粒中锌、铁含量存在显著正相关。
　　4.对杂交组合“宁大62/宁粳40号”F2群体籽粒锌含量进行遗传分析，亲本“宁大62”和“宁粳40号”锌含量分别为27mg/kg和18.5mg/kg，F1代锌含量为20.32 mg/kg，190个F2单株籽粒锌含量平均为18.97mg/kg，介于两亲本之间，偏向低锌亲本“宁粳40号”，变异范围为15～26mg/kg。F2群体籽粒锌含量基本符合正态分布。由此可推断水稻籽粒锌含量是受多基因控制的数量性状遗传。
　　5.从1250对SSR引物中筛选出152对亲本间多态性的引物，以“宁大62/宁粳40号”F2群体为作图群体，构建了一张包含130个SSR标记，覆盖水稻基因组约1682.7cM，标记间平均距离为12.94 cM的遗传连锁图谱。
　　6.对F2群体水稻籽粒锌含量进行QTL定位分析，共检测到与籽粒锌含量相关的QTL位点6个，分别分布在水稻第2、4、6、9、12号染色体上，贡献率的分布范围为7％～13％，其中位于6号染色体上的QTL位点“qZn-6”贡献率最大，为13％。6个QTLs的加性效应均为正值，增效等位基因来自锌含量高的亲本。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 锌对植物生长的作用

1．1．1 锌在植物中的形态与分布

1．1．2 锌在植物成长发育中的作用

1．2 锌对人体健康的作用

1．2．1 锌在人体中的分布

1．2．2 锌与人体健康

1．3 水稻籽粒锌含量的研究进展

1．3．1 高锌水稻品种的筛选

1．3．2 不同基因型水稻籽粒锌含量的差异

1．3．3 水稻不同部位问籽粒锌含量的差异

1．3．4 水稻籽粒锌含量与粒形、粒色及其他微量元素的相关性

1．4 水稻籽粒锌含量的QTL定位研究进展

1．5 分子标记

1．5．1 RFLP(限制性片段长度多态性，Restriction Fragmem Length Polymorphism)

1．5．2 RAPD(随机扩增多态性DNA，Random Amplification Polymorphism DNA)

1．5．3 AFLP(扩增片段长度多态性，Amplified Fragment Length Polymorphism)

1．5．4 SSR(简单序列重复，Simple Sequence Repeat)

1．5．5 SNP(单核苷酸多态性，Single Nucleotide Polymorphism)

1．6 遗传图谱的构建及QTL定位

1．6．1 连锁遗传图谱的构建

1．6．2 QTL定位的作图方法

1．6．3 QTL的精细定位及克隆

1．7 本研究的目的与意义

第二章 富锌水稻种质资源的筛选

2．1 试验材料

2．2 锌含量测定方法

2．2．1 主要仪器和试剂

2．2．2 样品处理

2．2．3 试样消解及样品测定

2．2．4 数据处理

2．3 结果与分析

2．3．1 宁夏水稻种质资源高锌含量的筛选

2．3．2 宁夏本地品种与外引品种锌含量的比较

第三章 水稻籽粒锌含量的遗传与粒形等性状的相关分析

3．1 试验材料

3．2 试验方法

3．2．1 主要仪器及试剂

3．2．2 步骤与方法

3．2．3 数据分析

3．3 结果与分析

3．3．1 水稻籽粒锌含量的遗传分析

3．3．2 宁夏水稻种质资源籽粒锌含量与粒形性状的相关分析

3．3．3 宁夏水稻种质资源籽粒锌、铁含量相关性分析

第四章 遗传图谱构建和QTL定位

4．1 试验材料

4．1．1 供试材料

4．1．2 试验仪器和试剂

4．2 试验方法

4．2．1 DNA提取及检测

4．2．2 SSR引物合成

4．2．3 PCR扩增

4．2．4 聚丙烯酰胺凝胶电泳检测

4．2．5 数据分析和图谱构建

4．3 结果与分析

4．3．1 亲本间多态性引物筛选

4．3．2 多态性引物在F2群体中的扩增

4．3．3 连锁遗传图谱的构建

4．3．4 水稻籽粒锌含量的QTL分析

第五章 讨论

5．1 水稻籽粒锌含量分布的差异性

5．2 水稻籽粒锌含量与粒形、粒色的相关性

5．3 水稻籽粒锌、铁含量相关性

5．4 水稻籽粒锌含量的遗传分析

5．5 水稻籽粒锌含量的QTL分析

第六章 结论

参考文献

致谢

个人简介