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水稻籼粳亚种间杂种花粉不育基因的精细定位及进化分析

作　者: 钟铮铮
导　师: 王春明
学　校: 南京农业大学
专　业: 遗传学
关键词: 水稻 籼粳亚种 杂种半不育 精细定位 进化分析
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


栽培稻(Oryza Sativa)籼粳亚种间F1杂种具有较强的生物学优势。利用这些优势,有可能使水稻的产量得到显著地提高。然而,籼粳亚种间的杂种一代普遍存在不育性,阻碍了籼粳杂种优势的利用。广亲和基因的发现为克服籼粳亚种间育性障碍提供了途径。上世纪80年代广亲和基因S5n发现为籼粳杂种优势的利用提供了新的机遇。但是,仅仅依靠广亲和基因S5n并不能完全解决籼粳亚种间杂种半不育问题。更广泛的研究亚种间杂种不育,发现更多的亚种间亲和基因对杂种优势的充分利用至关重要。本研究所用亲本之一Ketan Nangka为携带S5n和S15n的爪哇稻广亲和品种,N22为籼型的广亲和品种,但Ketan Nangka和N22的杂种F1表现花粉半不育。本研究通过构建染色体分子标记连锁图谱,对杂种半不育的基因位点进行搜索,检测到qPS-1位点,对其进行了精细定位。与此同时本实验室在02428和云南杂草稻的回交群体中也检测到qPS-1位点,其精细定位区间与本研究一致。随后,本文通过对Sa位点包含的两个功能SNP的研究,对SaM、SaF基因的进化问题进行了分析,进一步探讨了亚洲栽培稻籼粳亚种间分化问题。主要结果如下：以栽培稻粳型广亲和品种Ketan Nangka为母本,与籼型广亲和品种N22进行杂交,F1杂种出现花粉不育。通过1%I2-KI染色,观察、统计花粉育性为52.4±2.4%,败育类型为典败。回归分析表明,小穗育性和花粉育性正相关。因此认为花粉半不育是小穗半不育的主要原因。以Ketan Nangka/N22杂种F1为母本,与Ketan Nangka进行回交,得到BC1F1定位群体。构建BC1F1群体的遗传图谱,并利用BC1F1群体的遗传图谱检测到一个位于第一染色体上的主效杂种花粉不育QTL,命名为qPS-1。将qPS-1位点精细定位到110kb的区域,在此区域中存在杂种花粉不育位点Sa,通过对两亲本中Sa位点进行测序,证实qPS-1位点与Sa位点一致。随后,本文选取114个水稻品种用于SaM、SaF基因的进化问题的研究,通过对Sa位点中两个功能SNP位点的研究,发现该基因在籼稻、野生稻和杂草稻中发生了分化,而在粳稻中却没有发生分化。本研究还选取了96个水稻品种做聚类分析,这些品种包括4个测验品种、杂草稻、野生稻和一些典型的籼粳地方品种。聚类分析结果表明,SaM, SaF基因在水稻籼粳亚种间存在明显的分化,为籼粳亚种间的生殖隔离问题提供了参考。解决籼粳亚种间的生殖隔离问题,是更好的利用水稻杂种优势的关键。

全文目录


摘要  6-8ABSTRACT  8-10第一章 文献综述  10-36  1 水稻生殖发育阶段与籼粳杂种不育  10-17    1.1 水稻配子体发育及传粉授精  11    1.2 水稻籼粳杂种F_1不育的原因  11-17  2 籼粳杂种半不育遗传机理  17-22    2.1 细胞质与细胞核之间不协调导致籼粳杂种F_1不育  17-18    2.2 染色体结构差异导致籼粳杂种F_1不育  18    2.3 基因控制的亚种间杂种不育模式  18-22    2.4 杂种F2不育的遗传模式  22  3 籼粳杂种不育基因的定位及克隆  22-29    3.1 雌配子不育基因的定位与克隆  22-26    3.2 雄配子不育基因的定位与克隆  26-29  4 广亲和基因与籼粳杂种优势利用  29-31    4.1 广亲和品种的鉴定及转育  29-31    4.2 广亲和基因在籼粳杂种优势利用中的应用  31  5 植物分子数量性状研究进展  31-33  6 基因精细定位的策略与图位克隆的应用  33-35    6.1 基因精细定位采用的策略  33    6.2 图位克隆的应用  33-34    6.3 生物信息学在基因精细定位与图位克隆中的应用  34-35  7 本研究目的意义  35-36第二章 水稻籼粳杂种花粉不育基因qPS-1的初步定位及精细定位  36-50  1 材料和方法  37-39    1.1 实验材料及田间种植  37    1.2 花粉、小穗育性的调查以及相关性分析  37    1.3 总DNA的提取(SDS法)及检测  37-38    1.4 PCR分析及SSR标记的设计  38    1.5 构建分子标记连锁图谱及QTL分析  38-39  2 结果与分析  39-47    2.1 亲本、F_1花粉育性  39    2.2 亲本、F1以及BC1F1群体小穗育性  39-40    2.3 第1染色体分了标记连锁图谱构建  40-41    2.4 花粉育性的QTL分析  41-42    2.5 小穗育性的QTL分析  42    2.6 花粉育性与小穗育性回归分析  42-43    2.7 qPS-1位点上复等位基因的确定  43    2.8 qPS-1位点的初步定位  43-44    2.9 qPS-1位点的精细定位  44-46    2.10 目标区域候选基因的测序与序列分析  46-47  3 讨论  47-50第三章 qPS-1基因的进化分析  50-58  1 材料与方法  51-53    1.1 植物材料  51    1.2 总DNA提取(SDS法)以及检测  51    1.3 PCR及SSR标记检测  51-53    1.4 SSR谱带记录与数据分析  53  2 结果与分析  53-56    2.1 聚类分析  53    2.2 qPS-1基因的进化研究  53-56  3 讨论  56-58第四章 全文结论  58-60参考文献  60-70附录  70-72在读期间发表的论文  72-74致谢  74

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 稻
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