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稻种资源稻米品质评价及可溶性淀粉合酶基因序列多态性和关联分析

作　者: 池彦衡
导　师: 朱昌兰
学　校: 江西农业大学
专　业: 遗传学
关键词: 稻种资源品质可溶性淀粉合酶基因多态性连锁不平衡关联分析
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,我国水稻高产育种取得了巨大的成绩。但是与高产育种相比,我国水稻品质育种进展相对缓慢,尚难以满足国内消费和参与国际竞争的需求。因此,加快稻米品质改良已成为当前我国水稻育种的最重要目标之一。我国具有丰富稻种资源,充分掌握这些稻种资源的品质状况,发掘优异品质资源和基因等位变异,对于稻米品质育种具有重要的意义。本文评价了131份稻种资源的稻米品质状况,并以25个水稻品种为材料,在本实验室已有研究基础上,对水稻可溶性淀粉合酶基因(SSⅠ、SSⅡa、SSⅢa)序列多态性及其与稻米支链淀粉结构和食味品质的关联性进行了分析,主要结果如下：1、131份稻种资源经品质分析后得出：糙米率达到国家一级标准的品种有77个,其中籼稻49个,粳稻28个。整精米率达到国家一级标准的品种有78个,其中籼稻58个,粳稻20个。垩白粒率达国家一级标准的品种有9个,其中籼稻8个,粳稻1个。粒长粒宽比达国家一级标准的品种有34个,全部是籼稻品种。直链淀粉含量达国家一级标准的品种有20个,其中籼稻12个,粳稻8个。胶稠度达国家一级标准的品种有51个,其中籼稻39个,粳稻12个。食味品尝分以70分为标准,食味较好的品种有12个,其中籼稻8个,粳稻4个。糯稻品种普遍食味较好。综合分析后,整精米率、垩白粒率、直链淀粉含量和食味品质4项指标均达到国家一级标准的品种没有,达到国家2级的品种有3个(昌恢121、大棉旱糯、矮城804)。2、SSⅠ基因的最终序列对应模板的950-7994位碱基,总长度7071bp。在之前研究没有完成测序的第1、4、10和14内含子上,共含有101个SNP位点和49个InDel位点,发现了50个新的SNP位点和10个新的InDel位点,编码区的遗传多态性低于非编码区。SSⅠ基因的核苷酸多样性指数(π)为0.00553,多态性指数(θ)为0.00385,核苷酸差异的平均数目(k)为38.8667, Tajima’sD为1.7293没达到显著水平,Fu&Li’sD和Fu&Li’sF值分别为1.6519和1.9722,均达到极显著水平。检测到了12个单体型,明显高于之前的研究结果。3、SSⅡa基因总长度4844bp,共含有30个SNP位点和4个InDel位点,未发现新的SNP位点和InDel位点。SSⅡa基因核苷酸多样性指数为0.00152,多态性指数为0.00168,核苷酸差异的平均数目(k)为7.3723, Tajima’sD、Fu&Li’sD和Fu&Li’sF检验值分别为-0.3441、0.9000和0.5968。说明为中性进化基因,基本符合之前的研究结果。检测到了8个单体型,高于之前研究结果。4、SSⅢa基因总长度9633bp片段的碱基中,共含有107个SNP位点和37个InDel位点,其中有7个全新的SNP位点。核苷酸多样性指数为0.00381,多态性指数为0.00295,核苷酸差异的平均数目(k值)为30.493, Tajima’sD、Fu&Li’sD和Fu&Li’sF检验值分别为0.3002、0.9738和0.8924,均未达到显著水平。与之前的研究结果相同。共检测到了19个单体型,明显高于之前研究结果。5、将可溶性淀粉合酶基因多态性与稻米支链淀粉结构和稻米食味品质进行关联性分析,在SSⅠ基因中未发现与稻米支链淀粉结构相关联的位点；SSⅡa中发现4个与稻米支链淀粉结构极显著关联的位点,分别为3894(G/A)、3998(T/G)、4424(G/T)和4425(C/T),并发现3894和4425位点为错义SNP位点,共包括(GC、AC、AT)三种单体型,其中GC具有增加∑DP28～34和∑DP39-49长链的作用,AC具有减少∑DP6-11短链、增加∑DP13～24中等长度链和降低ACR的作用；SSⅢa基因中发现了8个与支链淀粉结构极显著关联的位点,8个位点均为本次试验新发现的多态性位点,分别为66(T/A)、688(G/A)、730(G/A)、4623(T/C)、5761(T/C)、6200(C/T)、6202(T/A)、6203(A/-)。其中位点688(G/A,位于第一外显子)为错义突变,可能是决定∑DP28-34合成和表型变异的功能多态性位点；SSⅠ基因有4个与稻米品尝品质极显著关联的位点,分别为104(A/C)、5375(A/-)、6051(C/T)、6869(C/T)、SSⅡa基因中仅有位点2876(C/T)与稻米品尝品质呈显著关联；SSⅢa基因有10个与稻米品尝品质呈极显著关联位点,分别为66(T/A)、688(G/A)、730(G/A)、2040(A/T)、4623(T/C)、5761(T/C)、6200(C/T)、6202(T/A)、6203(A/-)、8207 (CCCA/-)其中除位点2040(A/T),8207 (CCCA/-)外其余8个与决定稻米支链淀粉结构和组成的8个相关位点完全相同。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
缩略词及英汉对照  10-11
第一章文献综述  11-24
  1 稻米的主要成分  11
  2 稻米淀粉的组成和结构  11-12
    2.1 直链淀粉  11-12
    2.2 支链淀粉  12
    2.3 稻米淀粉的结构  12
  3 稻米品质  12-15
    3.1 碾磨品质  13
    3.2 外观品质  13
    3.3 蒸煮食味品质  13-14
    3.4 营养品质  14-15
  4 淀粉合成及其相关基因和酶  15-19
    4.1 ADP葡萄糖焦磷酸化酶  15-16
    4.2 淀粉合成酶  16
    4.3 颗粒结合型淀粉合成酶  16-17
    4.4 可溶性淀粉合酶  17-18
    4.5 淀粉分支酶  18-19
    4.6 淀粉脱支酶  19
  5 连锁不平衡与关联分析  19-22
    5.1 核苷酸多态性  19-20
    5.2 水稻基因组中的核苷酸多态性  20-21
    5.3 连锁不平衡  21
    5.4 连锁不平衡的影响因素  21
    5.5 连锁不平衡与单体型  21-22
    5.6 关联分析  22
      5.6.1 关联分析的概念  22
      5.6.2 关联分析与连锁不平衡  22
  6 本研究的目的与意义  22-24
第二章 131份稻种资源稻米品质分析  24-40
  1 材料与方法  24-29
    1.1 试验材料  24-25
    1.2 试验方法  25-29
      1.2.1 供试材料的种植  25
      1.2.2 碾磨品质的测定  25
      1.2.3 外观品质的测定  25
      1.2.4 胶稠度的测定  25-26
      1.2.5 糊化温度的测定  26-27
      1.2.6 直链淀粉含量的测定  27
      1.2.7 稻米食味品质测定  27-29
  2 结果与分析  29-38
    2.1 131份稻种资源稻米品质概况分析  29-35
    2.2 131份稻种资源稻米品质分类分析  35-38
  3 小结与讨论  38-40
第三章可溶性淀粉合酶基因的序列多态性及其与稻米支链淀粉结构和食味品质的关联分析  40-61
  1 材料与方法  40-46
    1.1 材料  40-41
    1.2 可溶性淀粉合酶基因的扩增和测序  41-46
      1.2.1 DNA提取  41-42
      1.2.2 PCR扩增  42-46
  2 结果与分析  46-60
    2.1 可溶性淀粉合酶基因(SSⅠ、SSⅡα、SSⅢα)的序列多态性分析  46-53
      2.1.1 SSⅠ基因  46-48
      2.1.2 SSⅡα基因  48-50
      2.1.3 SSⅢα基因  50-53
    2.2 可溶性淀粉合酶基因的连锁不平衡分析  53-57
      2.2.1 SSⅠ基因  53-54
      2.2.2 SSⅡα基因  54-56
      2.2.3 SSⅢα基因  56-57
    2.3 可溶性淀粉合酶基因的关联分析  57-60
      2.3.1 SSⅠ基因  57
      2.3.2 SSⅡα基因  57-58
      2.3.3 SSⅢα基因  58-60
  3 小结与讨论  60-61
第四章全文总结  61-63
参考文献  63-69
附录一  69-70
附录二  70-71
致谢  71

稻种资源稻米品质评价及可溶性淀粉合酶基因序列多态性和关联分析

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