水稻核心种质抗倒特性及其主要农艺性状的全基因组关联分析

【摘要】水稻是重要的粮食作物,而倒伏是限制其稳产高产的重要因素之一,因此开展水稻核心种质资源抗倒性的研究及对抗倒相关性状进行定位具有重大意义。本实验采用533份水稻核心种质资源为供试材料进行盆栽实验,于2012年4月至11月和2013年4月至11月在华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室盆栽场进行。2012年实验主要测定了245份水稻核心种质资源蜡熟末期基部两个伸长节间的相关性状,并对测定的农艺性状进行简单统计和全基因组关联分析。2013年实验在水稻齐穗后25天进行512份水稻核心种质资源抗倒相关性状的测定,以倒伏指数作为评价水稻抗倒能力的指标。采用快速聚类法对533份水稻核心种质资源的抗倒性进行分级,并对测定的农艺性状进行简单统计和方差分析。然后采用相关分析和通径分析研究水稻抗倒相关性状与倒伏指数之间的关系。最后对测定的农艺性状进行全基因组关联分析,定位相关性状的QTLs。1、2012年的水稻核心种质资源株高的变动幅度为57.75-213.25cm,平均为132.96cm；有效分蘖数的变动幅度为6.5-37.75个,平均为17.2个；基部第1伸长节间长度的变动幅度为1.18-17.28cm,平均为5.58cm；基部第2伸长节间长度的变动幅度为2.84-31.5cm,平均为11.8cm；基部第1伸长节间长轴、短轴和壁厚的变动幅度分别为2.64-8.28mm(平均数为5.38mm)、2.1-6.64mm(平均数为4.13mm)和0.41-1.62mm(平均数为0.9mm)；基部第2伸长节间长轴、短轴和壁厚的变动幅度分别为2.08-8.22mm(平均数为5.1mm)、1.57-6.95mm(平均数为4.26mm)和0.32-1.36mm(平均数为0.7mm)；群体内材料的基部第1伸长节间的长度的变异系数最大,为58.65%,其次是基部第2伸长节间的长度,变异系数为50.44%,株高和有效分蘖数的变异系数也都较高,分别为26.12%和31.84%。基部第1伸长节间长轴、短轴和壁厚和基部第2伸长节间长轴、短轴和壁厚的变异系数也都超过了16%。2、通过对512份水稻核心种质资源进行聚类分析,将其分为四种类型：高抗型(倒伏指数为0.24-0.52)、中抗型(倒伏指数为0.53-0.93)、中间型(倒伏指数为0.94-1.5)和易倒型(倒伏指数为1.52-6.66)。3、通过对不同抗倒类型水稻核心种质资源的农艺性状进行简单统计和方差分析发现：水稻基部茎秆10cm处抗折力变异系数最大,其次是基部茎秆折断处到穗顶的鲜重和穗鲜重,株高、穗长和基部茎秆5cm处长轴、短轴、壁厚、茎秆粗的变异系数相对较小,但也都超过了14%。株高和基部茎秆10cm处抗折力在四种抗倒类型间存在极显著差异,并且发现高秆中也存在抗倒性强的品种。4、通过对水稻抗倒相关性状与倒伏指数的相关分析和通径分析表明,与水稻倒伏指数相关的性状中,基部茎秆10cm处抗折力与倒伏指数相关系数最大(r=-0.45761**),其次是株高(r=0.21108**),穗鲜重、基部茎秆折断处到穗顶的鲜重、基部茎秆5cm处壁厚以及基部茎秆5cm处粗与倒伏指数的相关性也达到极显著水平。由通径分析结果可以看出基部茎秆强度与倒伏指数的直接通径(P=-0.71809**)最大,其次是基部茎秆折断处到穗顶的鲜重(P=0.31484**)和株高(P=0.23105**),水稻的穗鲜重(P=0.03339*)和基部茎秆5cm处壁厚(P=-0.04298*)也与倒伏指数的直接通径达到显著水平,茎秆粗度与倒伏指数的直接通径系数(P=-0.01692)则不显著。5、2012年全基因组关联分析共检测到48个SNPs在染色体水平上(闽值为1.21×106)与6个水稻种质资源农艺性状(株高、基部第1伸长节间长度、基部第2伸长节间长度、基部第1伸长节间短轴、基部第1伸长节间壁厚、有效分蘖数)显著相关,其他2012年测得的性状相关的SNPs位点没有在染色体水平上找到,其中位于第1条染色体上定位的株高的一个显著位点在著名的矮秆基因sd1附近。2013年全基因组关联分析有74个SNPs与8个水稻核心种质资源农艺性状(株高、穗长、基部茎秆5cm长轴、基部茎秆5cm短轴、基部茎秆5cm壁厚、基部茎秆10cm抗折力、分蘖角、齐穗时间)显著相关。在第1条染色体上定位的株高的一个显著位点在著名的矮秆基因sd1附近。与分蘖角显著相关的位于第1条染色体上的SNP附近有已经克隆的基因log,该基因与水稻茎秆的分蘖有关；位于第9条染色体的SNP附近有已经克隆的基因TAC1,TAC1是分蘖角度的控制基因。在第1条染色体上定位的齐穗期相关的一个显著位点附近有已经克隆的基因OsMADS51,OsMADS51与水稻短日条件下开花时间有关,在第6条染色体上定位的齐穗期相关的一个显著位点附近有已经克隆的基因OsMADS5,它与花器官的形成有关。
【作者】姚玉莹；
【导师】陈国兴；
【作者基本信息】华中农业大学，作物栽培学与耕作学，2014，硕士
【关键词】水稻；核心种质；抗倒；农艺性状；关联分析；

【参考文献】
[1]王洪俊.吉林市滨水绿地群落结构与生态效益及优化对策研究[D].东北林业大学,园林植物与观赏园艺,2014,博士.
[2]刘晓美.特殊本原有向图的scrambling指数与不可幂定号有向图的基[D].中北大学,应用数学,2014,硕士.
[3]王大中.岩佐茂生态环境思想探究[D].吉林大学,国外马克思主义研究,2014,硕士.
[4]代兴龙.协同提高冬小麦籽粒产量和氮素利用率的群体构建途径研究[D].山东农业大学,作物栽培学与耕作学,2014,博士.
[5]祁郁.女性主义规约下的小说创作[D].安徽大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[6]钱丽莎.毛泽东文化观中的人民性思想及当代启示研究（1919-1957）[D].华中师范大学,马克思主义中国化研究,2014,硕士.
[7]鲍晓辉.金融中介发展与经济增长波动的联系[D].浙江工商大学,金融学,2012,硕士.
[8]刘丽苹.基于顺应论的英语商务谈判中模糊限制语研究[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[9]李江涛.现代性大背景下的中国女性绘画视角分析[D].河北师范大学,美术学,2012,硕士.
[10]张颖.决策评价方法在大学生综合素质测评中的应用[D].西安科技大学,应用数学,2014,硕士.
[11]徐庆伟.计算机辅助设计AutoCAD在陶瓷生产制图中的运用研究[D].景德镇陶瓷学院,艺术学,2014,硕士.
[12]陈文杰.百老汇音乐剧《悲惨世界》中“芳汀”的角色塑造和演唱分析[D].西南大学,音乐（专业学位）,2014,硕士.
[13]宋娜.叙事的文体渊源与文体的叙事力量[D].河北大学,中国现当代文学,2003,硕士.
[14]刘懿.OFDM光纤传输系统性能研究[D].湖南科技大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[15]杨志国.公安院校手枪射击“心技结合”训练研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[16]张默.中药治疗非糜烂性胃食管反流病的meta分析[D].北京中医药大学,中医内科学,2014,硕士.
[17]邓婕.内部控制有效性与审计定价相关性研究[D].安徽大学,会计学,2014,硕士.
[18]于美光.商业智能技术及其应用[J].宝钢技术,2003,S1:51-54+58.
[19]田家齐.论中国影子银行监管的法律完善[D].北京外国语大学,国际法,2014,硕士.
[20]展文蕊.农村初中学生英语课堂沉默现象分析及对策研究[D].西安外国语大学,英语课程与教学论,2014,硕士.
[21]蔡月飞.熔石英亚表面微裂纹对其损伤增长行为的影响[D].哈尔滨工业大学,物理电子学,2013,硕士.
[22]姜翔.连续梁拱组合桥梁施工控制研究[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[23]黄盛鑫.趋化因子ELR~+CXC家族基因及受体的表达与肝癌术后复发的相关性研究[D].广西医科大学,肿瘤学,2013,硕士.
[24]孙海松.职业技术学院教学资源平台的设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[25]余子牛.平面二维数值模型与桥墩壅水问题的研究[D].清华大学,水力学及河流动力学,1996,硕士.
[26]宁和平.铁路新线建设工程管理问题及解决方案研究[D].西南交通大学,交通运输工程,2012,硕士.
[27]张骞.试论西方的“女性写作”理论——兼论中国现当代文学的女性写作[D].吉林大学,文艺学,2004,硕士.
[28]朱双宁.保险代理公司信息交换平台的开发及应用研究[D].湖南大学,软件工程,2014,硕士.
[29]陈亮.新型支挡结构—倒Y型支挡结构力学性能与工程应用分析[D].重庆交通大学,道路与铁道工程,2012,硕士.
[30]苏庆新.区域电力系统超短期负荷预测及网络建模分析[D].东华大学,2008.
[31]顾健.嗅鞘细胞移植修复大鼠面神经缺损的研究[D].第二军医大学,耳鼻咽喉科学（专业学位）,2013,硕士.
[32]王记增,陈伟球,詹世革,张攀峰.第六届全国固体力学青年学者学术研讨会报告综述[J].力学学报,2015,02:372-380.
[33]丁宏波.基于颜色和纹理的图像检索的研究与实现[D].北京交通大学,2008.
[34]张汉荣.新疆八一钢厂连铸机铸流顺次关闭计算方法[J].冶金自动化,2001,03:23-25.
[35]杨帅.动态空间中运动区间与静止区间统一表达模型的研究[D].吉林大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[36]张立仕.辽宁省清原县下大堡金矿床地质特征及成因探讨[D].吉林大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[37]王实.(Sm,Pr)Co_5/Fe纳米复合磁性材料的制备及磁性能研究[D].燕山大学,化学工程,2014,硕士.
[38]丁凯.碱减量印染废水剩余污泥减量化工艺研究[D].东华大学,环境工程,2004,硕士.
[39]汤钟明.长沙市城市生活垃圾管理系统温室气体排放及其减排策略研究[D].湖南大学,环境工程,2014,硕士.
[40]刘鹏.肾移植术后HCMV激活感染与淋巴细胞亚群及肾功能的相关性[D].青岛大学,病原生物学,2013,硕士.
[41]吴锐.自然场景中文本识别技术研究及实现[D].哈尔滨工业大学,2010.
[42]孟宪军,杜世通.地震资料的测井约束多项式拟合外推反演[J].石油地球物理勘探,1995,03:363-372+442.
[43]侯龙伟.基于视频的自动乘客计数算法研究[D].长安大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[44]徐众群.我国信息存储空间服务“避风港”规则研究[D].安徽大学,法律,2013,硕士.
[45]冯海燕.合成白藜芦醇月桂酸酯的工艺研究[D].重庆大学,化学工程与技术,2014,硕士.
[46]胡巧滨.新农村建设进程中农民思想道德教育研究[D].广西民族大学,思想政治教育,2013,硕士.
[47]李猛.基于PCA-DEA方法的关于城市交通可持续发展评价研究[D].北京交通大学,应用统计（专业学位）,2013,硕士.
[48]苑世卿.焦炉消火车与拦焦车对正装置[J].冶金自动化,1980,04:63.
[49]何屹.石墨烯在室温和普通光照下可产生电流[N].科技日报,2011-10-12002.
[50]王雅萍.工业控制系统安全评估的研究与系统实现[D].重庆大学,软件工程（专业学位）,2014,硕士.