水稻第4染色体抗旱性相关基因的定位与挖掘

【摘要】干旱是对我国粮食生产影响面最大、程度最严重的灾害之一,粮食需求日益增大和缺水情况难以短时期改善,使得抗旱研究变得尤为关键和紧迫。水稻是我国最主要粮食作物之一,生产中耗水量最大同时也最容易受干旱影响。因此节水抗旱稻的研究和培育对发展现代节水农业,保证粮食安全有着重大的现实意义和长远影响。对抗旱相关性状进行QTL定位、基因克隆是当前水稻抗旱研究的重要手段,也是研究热点。已报道的定位结果主要集中于生理性状、根系性状以及产量和产量相关性状,并且获得了大量的QTL。由于抗旱性表型鉴定的复杂性,进行大规模群体的鉴定难度很大,外加鉴定结果极易受到鉴定环境影响的原因,抗旱QTL的后续精细定位进展非常缓慢。本实验室早在2004年就利用以珍汕97B和IRAT109为亲本构建的RIL群体（F9）进行了抗旱QTL定位,在Chr4的RM273-RM255区间内定位到PL、PN、PH、SNP、GY、BY等多个产量相关性状QTL。将该QTL聚集区段为IRAT109来源的株系与轮回亲本ZS97B进行连续回交和自交,获得回交导入系群体（BC4F4）。利用该群体在该区段内精细定位了PL、PN、SNP的QTL。但该回交导入系群体基因型主要分为两类,一类是目标区段大部分为IRAT109来源,另一类则相反。因此,目标区段中重组交换较少、仍存在大片段的连锁,这可能会影响定位的结果。针对这一问题,本研究旨在通过再次与ZS97B回交并自交,在F2大群体中筛选目标区段不同位点的重组个体用于精细定位。研究结果如下：1.构建新导入系定位群体。筛选Chr4目标区段的多态性分子标记。利用ZS97B和IRAT109的基因组测序数据,共设计合成SSR和InDel标记115对,结合已公布的分子标记,最后筛选出20对可在琼脂糖凝胶电泳检测,32对可在聚丙烯酰胺凝胶电泳检测出多态性。通过标记结果选择出目标区段为IRAT109染色体大片段导入的株系C98与ZS97B回交并自交得到F2（BC5F2）群体7000株。利用20对多态性标记检测F2大群体,共筛选到527株材料在Chr4目标区段内不同位点发生重组交换,最终选取其中115个单株组成Chr4目标区段的导入系,用于抗旱QTL的定位研究。2.干旱胁迫和田间表型调查。2013年在水旱两种处理下分别对导入系群体的产量及相关性状进行鉴定。所调查的各性状除了正常水分下的株高、抽穗期、结实率、每穗颖花数、相对含水量、一次枝梗数和干旱胁迫下的产量、穗长、实粒数、抽穗期、百粒重以外,在亲本之间均表现显著差异,其中两种处理下亲本间的抽穗期差异均不显著。群体的所有性状在水、旱处理间均表现出极显著差异。采用通径分析的方法将产量相关性状对产量的作用大小和作用途径进行对比分析。正常水分条件下各相关性状与产量的直接通径系数大小顺序为：DGN>HGW>FBN>BY>TN>PH>SNP>PL>PN>SF>SBN,而由于水分胁迫影响,产量构成因素的直接通径系数顺序有所变化：DGN>HGW>PH>FBN>BY>PL>SF>SNP>TN>PN>SBN。3.Chr4目标区段抗旱相关QTL定位。根据F2群体基因型数据和F2：3家系材料（BC5F3）的抗旱表型数据,在LOD≥2.0的水平检测到正常水分下穗长、穗长胁迫指数、百粒重、每穗颖花数、二次枝梗、包颈性状相关的QTL。干旱胁迫下则检测到分蘖数、有效穗数、实粒数、空粒数和穗长、株高胁迫指数相关的QTL,定位结果显示定位到的QTL集中于M13-M20-M21-RM241区段,此次定位结果与2009定位结果吻合。区段内找到注释基因273个,在已构建的水稻抗旱基因网络中筛选得到26个抗旱性相关的关键基因（hubgene）,其中LOC0s04g44670编码含AP2结构域的转录因子,该家族蛋白已被证明在抗旱等逆境起作用；LOC0s04g43420编码PTAC5蛋白,有报道称可能与耐热反应相关；LOC0s04g45210能够促进过氧化物酶体分裂增殖,可能与耐旱性有关；LOC0s04g46450编码锌指蛋白,有报道称可能与提高植物对干旱盐渍等逆境抗性有关。
【作者】张卓一；
【导师】罗利军；刘鸿艳；
【作者基本信息】华中农业大学，作物生物技术，2014，硕士
【关键词】水稻；抗旱性；染色体导入系；数量性状位点；完备区间作图；

【参考文献】
[1]刘丽.从《汤姆·索耶历险记》看文学作品的作者与读者间的交际[D].大连海事大学,外国语言学及应用语言学,2004,硕士.
[2]孟极.地震区中小跨径桥梁支座及桥墩选型研究[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[3]李婷.妊娠期亚临床甲状腺功能减退症患者血清叶酸、维生素B_(12)、同型半胱氨酸水平测定及临床意义[D].福建医科大学,内科学,2014,硕士.
[4]谢丹.沈阳用友软件公司薪酬体系设计与实施[D].哈尔滨理工大学,工商管理,2012,硕士.
[5]田军.钻孔灌注桩后压浆法地基加固施工技术的研究及应用[D].河北工程大学,建筑与土木工程,2012,硕士.
[6]史鸿飞.野生大豆染色体片段代换系群体中斜纹夜蛾抗性、叶片茸毛密度相关QTL/片段的定位及茸毛发育相关基因GmTTG1的克隆[D].南京农业大学,作物遗传育种,2013,硕士.
[7]刘伟.Antiflammin-1抑制博来霉素诱导的肺纤维化及其机制研究[D].中南大学,生理学,2014,博士.
[8]秦泽西.全球价值链分工体系下我国出口贸易技术外溢效应分析[D].北京交通大学,2014.
[9]唐敖民.金属—有机配位聚合物的制备及电性能研究[D].上海工程技术大学,2012.
[10]樊笑辰.顾客心理授权对服务失误归因的影响研究[D].东北大学,企业管理,2010,硕士.
[11]杨宝田.胚胎干细胞来源的畸胎瘤干细胞研究[D].浙江理工大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[12]郝智红,胡广大,李华德.基于谱分解的中立型延时系统控制器设计[J].自动化学报,2010,04:615-619.
[13]蒋旭桐.基于企业核心竞争力的CK公司人力资源管理变革研究[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[14]王春颖.自适应的人工蜂群算法[D].东北师范大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[15]白玉华.红河国家农业科技园区发展模式与运行机制[D].中国农业大学,种植,2004,硕士.
[16]刘美萍.全新世查干淖尔古湖面波动与环境演化[D].内蒙古师范大学,自然地理学,2013,硕士.
[17]谢博婕.汇率制度与人民币汇率传递效应研究[D].对外经济贸易大学,金融学,2014,博士.
[18]文娟娟.纳米压印制作P（VDF-TrFE）铁电微纳图形[D].复旦大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[19]王振华,RODRIGUESM,THEILLIOLD,沈毅.离散时间线性时变系统的传感器故障估计滤波器设计(英文)[J].自动化学报,2014,10:2364-2369.
[20]任晓娜.WiMAX系统中初始测距算法研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[21]陶标.WTO环境下的企业财务风险研究[D].武汉理工大学,企业管理,2003,硕士.
[22]何平.南五味子及海洋真菌肉色曲霉化学成分的研究[D].河北大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[23]T.W.斯潘塞,马在田.在不可分辨的周期性地层中地震波的衰减[J].石油地球物理勘探,1979,01:70-83.
[24]顾怡.基于教师专业发展的科学教育专业课程设置优化策略研究[D].上海师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[25]周震.基于移动流媒体技术的中小学教师研修资源设计研究[D].浙江工业大学,2011.
[26]李国平,赵月华,张挨表.列车尾部安全防护装置集中管理系统的研究[J].中国铁路.2000(11)
[27]李敏.基于规则和SVM的教育资源分类技术研究[D].新疆大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[28]赵曼曼.市民参与CSA意愿及其影响因素的研究[D].南京农业大学,企业管理,2012,硕士.
[29]何伟.GSM系统中七号信令集中监测系统的技术研究[D].重庆大学,2004.
[30]李继平.欠驱动机械手结构与参数的优化设计[D].东北大学,机械设计及理论,2010,硕士.
[31]曾勇,唐小我,曹长修.最优证券组合的结构特征研究[J].控制与决策,1995,06:486-491.
[32]袁秉衡.什么是全三维地震解释[J].石油地球物理勘探,1996,06:751-754+906.
[33]何海源.急性肢体动脉栓塞的治疗和预后分析[D].广西医科大学,肝胆血管外科（专业学位）,2013,硕士.
[34]张建敏.现代服务业与农村城市化关系的研究[D].南京农业大学,农业推广,2012,硕士.
[35]孙旸.高校隐性德育研究[D].中国地质大学（北京）,马克思主义理论,2014,硕士.
[36]崔瑞杰.我国银行保险发展现状实证研究[D].西南财经大学,工商管理,2003,硕士.
[37]马宏忠,张正东,时维俊,陈继宁,陈涛涛.基于转子瞬时功率谱的双馈风力发电机定子绕组故障诊断[J].电力系统自动化,2014,14:30-35.
[38]张严.大湘西地区旅游经济时空差异研究[D].湖南师范大学,人文地理学,2014,硕士.
[39]赵晓伟,赵平,朱丽薇,倪广艳,曾小平,牛俊峰.木荷树干夜间水分补充的季节动态及其与树形特征和叶片生物量的关系[J].植物生态学报,2013,03:239-247.
[40]刘剑光.低错误平层LDPC码译码性能研究[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2011,硕士.
[41]郭瑾瑾.我国对老挝矿业投资风险评价研究[D].中国地质大学（北京）,会计（专业学位）,2014,硕士.
[42]孙毅.二尖瓣置换与成形术后左心功能及瓣膜下游流场中切应力的体内定量研究[D].昆明医科大学,外科学,2014,博士.
[43]高微.Sc、Co元素掺杂对Mg_2Ni表面结构和性质影响的理论研究[D].河北师范大学,物理化学,2012,硕士.
[44]任慧娟.民族地域文化在景观设计中的应用与研究[D].西安建筑科技大学,艺术设计,2013,硕士.
[45]祖美玲.消费者自我一致与店铺惠顾意向的关系研究[D].吉林大学,企业管理,2013,硕士.
[46]丁峰.工业锅炉新型石油焦富氧燃烧器冷态实验与数值模拟[D].浙江大学,工程热物理,2013,硕士.
[47]耿艳宇.基于RFID中间件的整车物流信息管理系统的设计与实现[D].吉林大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[48]姜薇.太平洋牡蛎类FUT2基因的克隆与时空表达[D].中国海洋大学,食品科学,2014,硕士.
[49]梁文科.低红移Ia型超新星光度与寄主星系的相关性研究[D].中国科学院研究生院（云南天文台）,天体物理,2013,硕士.
[50]许威.轴流泵空化流场数值仿真研究[D].华中科技大学,车辆工程,2013,硕士.