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特异耐高温水稻N22开花期耐高温遗传基础研究

作　者: 张标金
导　师: 曾汉来
学　校: 华中农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 水稻种质资源长期低温种质库遗传稳定性耐热性数量性状位点(QTL) SSR分子标记
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着全球气候变暖,极端高温天气的频繁出现,高温热害已成为水稻生产的一个重要威胁。在高温条件下,水稻的生长发育、产量、品质等都受到严重影响,而开花期遇高温易导致结实率大幅下降严重影响产量,是当前最受关注的特性之一,培育开花期高温结实稳定性好的水稻新品种是减轻高温对产量影响的重要途径。特异耐高温水稻资源的筛选及其耐高温性的遗传基础研究可为高温生态适应性育种提供材料和理论支持。本研究以从国际水稻研究所（IRRI）种质基因库引进的不同年份收集保存的N22和国内优良恢复系蜀恢527、绵恢725、桂99为材料,以结实率为指标进行开花期耐热特性评价和利用SSR分子标记进行遗传差异分析,从中筛选出较好的材料;以桂99和N22-2006为亲本构建了300余株的F₂分离群体,用人工光温生长箱以相对结实率（高温处理结实率÷相应大田结实率×100）为指标进行开花期高温鉴定,采用分离集团混合分析法（BSA法）,结合349个SSR分子标记,对水稻开花期耐热性相关QTL进行初步定位。主要研究结果如下:1.不同年份收集与保存的N22种质资源及国内常用恢复系耐高温性鉴定。开花期在33℃平均温度的植物生长箱中处理后的结实率方差分析表明:各材料耐高温性由大至小依次排列为:N22-2006、蜀恢527、N22-1996、绵恢725、桂99。不同年份的N22之间表现出了生长势、生育期和耐热性的差异,N22-1984生长势弱,开花期延后10天以上,没有参加高温鉴定,N22-1996的结实率比N22-2006低,但差异没有达到显著水平。2.利用349个SSR分子标记分析N22-1984、N22-1996、N22-2006间的DNA多态性,其中有76个标记在材料间表现出差异,差异率为21.8%。再利用这76个标记分析三份材料种植一代后多态性的变化情况,发现:N22-1984与N22-1996、N22-2006间的差异不变,N22-1996与N22-2006间的差异恢复。初步认为N22-1984存在种质差异,N22-1996与N22-2006间属通过自交可恢复的贮藏变异。3.在植物生长箱中32℃平均温度条件下处理亲本桂99、N22—2006（以下称为N22）及其F₂群体,桂99相对结实率平均值为0.6831%,N22为14.0121%,它们间差异达到极显著水平;F₂群体单株相对结实率表现为连续分布,介于0.00%～70.19%之间,平均值为4.89%,偏斜度3.23,峰度14.89,偏向于母本桂99。4.利用349个SSR分子标记分析桂99和N22间的多态性,有166个标记表现出差异性,具有多态性的比例为47.6%。其中有41个标记在抗、感池间检测到稳定的多态性。采用作图软件Mapmaker/EXP（version 3.0b）进行标记间连锁分析,构建遗传连锁图谱,41个标记中有16个未能连锁,另25个标记分成6个连锁群。5.利用区间作图软件Mapmaker/QTL（version 1.1b）对水稻开花期耐热性相关QTL进行初步定位,共检测到6个QTLs,分布于第1、2、3、6、10号等5条染色体上,各QTL对表型变异的贡献率在6.6%～63.3%之间。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-11
1 前言  11-22
  1.1 种质资源保存与遗传稳定性  11-13
    1.1.1 水稻种子低温储藏的活力衰退  11-13
    1.1.2 水稻自交繁殖的遗传变异  13
  1.2 SSR分子标记及其在品种资源评价与遗传分析中的应用  13-16
    1.2.1 SSR标记的原理和特点  13-15
    1.2.2 SSR标记在品种资源评价与遗传分析中的应用  15-16
  1.3 水稻耐热性研究进展  16-20
    1.3.1 高温胁迫对水稻的影响  16-19
      1.3.1.1 高温胁迫对水稻生长发育、产量、品质的影响  16-18
      1.3.1.2 高温胁迫对水稻生理生化特性的影响  18-19
    1.3.2 水稻对高温的适应性、鉴定评价及栽培对策  19-20
    1.3.3 水稻耐高温QTL定位  20
  1.4 研究目的与意义  20-22
2 不同N22种质资源的耐高温性与遗传差异分析  22-30
  2.1 材料与方法  22-24
    2.1.1 实验材料  22
    2.1.2 实验方法  22-24
      2.1.2.1 各材料的耐热性差异鉴定  22
      2.1.2.2 水稻基因组DNA的提取  22-23
      2.1.2.3 SSR分子标记分析  23
      2.1.2.4 数据分析  23-24
  2.2 结果与分析  24-28
    2.2.1 不同年份N22的发芽率与生长特性  24
    2.2.2 材料间耐热性差异比较  24-26
    2.2.3 三个年份N22材料间SSR分析差异比较  26-28
  2.3 讨论  28-30
    2.3.1 水稻耐热性鉴定与评价  28
    2.3.2 本研究中人工光温处理结实率偏低的原因分析  28-29
    2.3.3 不同N22资源的差异原因  29-30
3 N22耐热性遗传与基因定位  30-43
  3.1 材料与方法  30-32
    3.1.1 实验材料  30
    3.1.2 实验方法  30-32
      3.1.2.1 开花期耐热性鉴定  30
      3.1.2.2 水稻基因组DNA的提取和抗感池的构建  30-31
      3.1.2.3 SSR分子标记分析  31
      3.1.2.4 遗传连锁图谱的构建和QTL定位分析  31-32
  3.2 结果与分析  32-38
    3.2.1 亲本和F_2群体的耐热性表现  32-35
    3.2.2 SSR分子标记多态性分析  35
    3.2.3 遗传连锁图谱的构建  35-36
    3.2.4 水稻耐热性QTL定位分析  36-38
  3.3 讨论  38-43
    3.3.1 作图群体的选择和本研究中F_2群体分析  38-39
    3.3.2 QTL定位方法与定位准确性  39-41
    3.3.3 水稻耐热性QTL的定位  41-43
4 全文小结  43-44
参考文献  44-53
附录  53-57
  附录1 水稻叶片总DNA提取(CTAB法)  53-54
  附录2 聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)  54-56
  附录3 植物生长箱高温处理温度曲线  56-57
致谢  57

特异耐高温水稻N22开花期耐高温遗传基础研究

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