稻米品质特性的近红外定标模型构建与遗传关联分析研究

摘要

水稻品质理化和遗传特性对其品质改良育种等具有很重要的意义。水稻品质一般分为碾磨、外观、蒸煮食味和营养等四个方面，其中对营养和蒸煮品质也是日益重视。水稻蒸煮食用品质一般为直链淀粉含量、糊化温度和胶稠度;营养品质指标则为蛋白质含量、氨基酸组分含量。这些品质的化学法测定涉及多步骤、成本高、时间长、测定需要的量多，且对于小样本来说，很难保留原有样本再次进行种植，因此采用快速无损的近红外分析技术也是很重要迫切。同时了解水稻的品质遗传特性对其品质的改良育种的意义也一样重要。本研究采用797份水稻种质资源，其中具有独特性的香稻资源275份。材料收集于全国各地，利用近红外谷物分析仪，进行光谱扫描录入、并对谱带数据进行多种光谱前处理和多统计回归方法加以优化模型，最后确定同步测定水稻蒸煮品质和营养品质的最佳定标模型。在利用已建立的近红外品质模型基础上，测定了275份不同蒸煮和营养品质性状的种质资源，利用147对多态性的SSR标记进行基因型鉴定，并完成品质多特性如直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度、蛋白质含量，氨基酸含量与SSR标记之间的关联分析。
　　主要研究结果如下:
　　1)稻米品质特性模型的构建:结果标明，水稻米粉蛋白质含量和直链淀粉含量的近红外模型的定标结果最好，其定标模型的决定系数(coefficient ofdetermination，RSQ)分别为0.946和0.974，1-VR分别为0.951和0.963，校正标准方差(SEC，standard error of calibration)分别是0.303和1.338;其外部检验的工作标准误(standard error of performance，SEP)分别0.346和1.300，RPD＞4.0。RPD(corresponding residual predictive deviation)是采用样品的化学分析值的标准差与工作标准误的比值RPD(SD/SEP)，此指标也是衡量定标模型的好坏。一般大于4.0，则定标模型很好，且此两模型的定标决定系数(RSQ)与交叉验证决定系数（1-VR）均超过了0.950，说明模型预测性能较好，可以用于水稻品质的快速测定。而其他指标糊化温度（碱消值）、胶稠度、总氨基酸含量的模型的RSQ分别为0.768、0.745和0.578，SEP分别为0.788、12.443和1.034，RPD＜=3.0，则建模效果略差。
　　2)水稻品质特性的SSR关联分析研究:关联到与稻米品质性状的基因位点57个。其中与蛋白质含量相关的标记有2个，直链淀粉含量相关联的标记有5个，与胶稠度相关的标记有6个，与碱消值相关联的标记有3个，余下的是与总氨基酸和17种氨基酸的关联标记41个。其中有2个标记，分别在1号染色体上的RM129与胶稠度、蛋白质、氨基酸基因位点有关，2号染色体上RM5807与碱消值、胶稠度、氨基酸基因位点有关。有4个标记同时与两个品质性状基因位点相关联。如6号染色体上的RM6467与胶稠度、氨基酸基因位点有关联;9号染色体上的RM23916与直链淀粉、胶稠度有关;11号染色体上的RM7120与直链淀粉、胶稠度基因位点相关联。且RM27154同时与蛋白质、直连淀粉基因位点相关联。这些关联位点为育种材料品质特性的遗传机理提供参考。

目录

声明

致谢

摘要

英文缩略表

文献综述

1．1 构建近红外模型的理论墓础

1．1．1 近红外光谱的由来

1．1．2 近红外光谱定义

1．1．3 近红外光谱技术分类

1．1．4 近红外技术的研究对象

1．1．5 现代分析技术与近红外分析技术

1．2 近红外光谱分析技术的特点

1．3 影响近红外模型构建的主要因素

1．4 近红外模型主要的质量评价

1．5 近红外定标模型构建的关键步骤

1．6 近红外模型在稻米蒸煮品质与营养品质中研究进展

1．6．1 近红外光谱分析在稻米蒸煮品质中研究进展

1．6．2 近红外光谱分析在稻米营养品质中的研究进展

1．6．3 总结前人对近红外模型构建的研究

2．1 稻米的蒸煮品质、营养品质及其遗传研究进展

2．1．1 稻米的蒸煮品质

2．1．2 稻米的表观直链淀粉含量

2．1．3 稻米的碱消值

2．1．4 稻米的胶稠度

2．1．5 稻米的蛋白质含量

2．1．6 稻米的氨基酸含量

2．2 稻米品质的遗传研究进展

2．3 研究关联分析的基础

2．4 研究关联分析的方法

2．5 关联分析在水稻上的运用

2．6 近红外分析技术与关联分析技术在稻米品质遗传研究中的应用

第一部分：稻米品质的近红外模型构建

1 材料与方法

1．1 样品的收集

1．2 样品的制备

1．3 参比值分析测定

1．4 稻米品质氨基酸含量的测定

1．5 仪器参数及光谱收集

1．6 模型的建立、优化、验证

2 结果与分析

2．1 品质指标测定结果

2．2 米粉样本的近红外漫反射的光谱

2．3 内部交叉与外部校正结果

3 讨论

第二部分：稻米品质的的遗传关联分析研究

1 材料与方法

1．1 材料种植

1．2 DNA提取

1．3 SSR标记选取分析

1．4 香稻的DNA PCR扩增及分子产物的检测

1．5 231份香稻材料品质特性的表型数据测定

1．6 统计分析方法

2 结果与分析

2．1 香稻DNA扩增产物分析

2．2 群体遗传结构分析

2．3 231份香稻3个组群聚类图

2．4 利用近红外模型测得231份香稻品种品质性状含量

2．5 香稻品质性状与SSR标记的关联分析(GWS)结果

3 讨论

参考文献

附录

作者简历