水稻耐低氮胁迫相关性状QTL定位和一个黄叶基因的遗传分析
作者单位：南京农业大学
学位级别：硕士
导师姓名：王春明
授予年度：2016年
主 题：水稻 耐低氮胁迫 QTL定位 黄叶突变体 基因定位 遗传分析 叶绿体发育
摘 要：本研究包含两项课题内容,即水稻耐低氮胁迫相关性状QTL定位和一个黄叶基因的遗传分析。世界人口的增多导致对粮食的需求越来越大,因此肥料的施用量也越来越多,肥料的低效利用对环境造成了巨大的污染。因此,提高氮素利用效率,培育新型氮高效品种被认为是解决这一问题最有效的方法。本研究利用粳稻品种Asominori和籼稻品种IR24为亲本构建的共计178个家系的重组自交系材料,进行水稻田间低氮胁迫下生长性状的QTL定位。主要进行了在两个不同的氮素水平下的株高、分蘖数、有效穗数以及性状相对值的QTL定位。1.分子遗传图谱挑选出水稻12条染色体上785个SSR标记中172个具有多态性的标记(多态百分率为21.91%),筛选出的标记在水稻12条染色体上基本均匀分布,覆盖水稻整个基因组2139.8cM,标记之间的平均遗传距离约为12.44cM。2.相关性状的QTL定位使用Windows QTL Cartographer v2.5软件计算QTL,采用复合区间(CIM)作图方法来检测与目标性状关联的QTL及其加性效应值和对应性状总变异的贡献率。借助已有的水稻遗传图谱,将LOD等于2.5作为阈值。共检测出了两年三个性状共20个位点,分布在共计8条染色体上。检测到与株高性状有关的QTL共7个,LOD值从2.66到5.55。其中在相对株高指标上,14年qRPH的LOD值是3.17,位于第1号染色体标记,表型值总变异的贡献率为8.29%,加性效应值为1.75%;15年以qRPH的LOD值为5.55,对表型值总变异的贡献率为11.8%,加性效应值为1.77%。此外在14年中还检测到了在第5号染色体的一个相对株高指标的qRPH,LOD值为2.99,表型值总变异的贡献率为8.5%,加性效应值为1.13%。其中连续两年检测到一个位于第1号染色体的QTLqRPH,将进行该QTL的精细定位。与有效穗数性状有关的QTL共7个,LOD值从2.96到4.08。其中在相对有效穗数指标上,14年qRPN的LOD值是3.53,位于第1号染色体,表型值总变异的贡献率为7.97%,加性效应值为4.83%;15年qRPN的LOD值为3.1,位于第4号染色体,对表型值总变异的贡献率为11.3%,加性效应值为4.46%。与分蘖数性状有关的QTL共6个,LOD值从2.24到4.12。检测出的14年qRTN的LOD值为2.67,位于第2号染色体,对表型值总变异的贡献率为9.61%,加性效应值为6.52cM。15年中没有超过阈值的QTL。水稻叶片作为重要的光合器官,是形成水稻产量的基础。叶色突变体不仅可以作为育种过程中重要的标记,还是研究叶绿体发育和培育新型高光效水稻品种的先决条件之一。从籼稻品种9311的60Co-γ射线辐射诱变突变体库中筛选获得了一个水稻黄叶突变体yl。本研究明确了YLC1参与叶绿素的合成,为叶绿体色素合成和叶绿体发育的研究提供了理论依据。1.与野生型植株相比,yl突变体的幼叶表现出明显的黄化,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素的含量分别下降了 77.3%,69.1%,68.4%。透射电镜观察发现突变体叶绿体中类囊体片层结构排列松散。此外农艺性状调查结果显示,yl突变体较野生型在每穗粒数、结实率和千粒重上分别下降了 13.3%,12.9%和14.0%。2.遗传分析结果显示该性状受一对隐性核基因控制。利用突变体与粳稻品种宁粳4号进行杂交构建的F2群体进行基因定位,初步定位于第九染色体长臂上,进一步开发分子标记把定位区间缩短在了14.5-kb内,该区域包含3个候选基因。经测序比对分析发现,yl突变体的第三个ORF的第五外显子发生碱基突变(2131CTA→G),从而造成蛋白第233位氨基酸发生改变并导致翻译提前终止,形成了 一个包含原有232个氨基酸和16个新形成氨基酸残基的蛋白,该基因是一个已报道的水稻黄叶基因YLC1功能丧失的新等位基因。
同方学位论文库