水稻是最重要的糧食作物之一,提高水稻產(chǎn)量改善其品質(zhì)是目前育種的主要目標(biāo)。水稻粒型包括粒長、粒寬、粒厚以及長寬比四個方面,會直接影響稻米的重量從而影響水稻的產(chǎn)量。除此之外,粒型還是一項(xiàng)重要的外觀品質(zhì)性狀,同時直接影響稻米的加工品質(zhì)。因此研究水稻粒型的遺傳及分子機(jī)理,有助于高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)稻米的選育。本課題包含兩個部分,第一部分,我們利用一個由金23B與青谷矮構(gòu)建的BC₃F₁回交群體,對粒型等相關(guān)性狀進(jìn)行了QTL檢測,共檢測到10個粒型相關(guān)QTL,通過驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)其中有3個位點(diǎn)是未被克隆的新位點(diǎn)。第二部分,我們利用圖位克隆的方法克隆到了一個位于第3染色體長臂末端控制粒長的QTL qGL3.3,并對其功能進(jìn)行了解析。主要結(jié)果如下:1.考察高世代回交群體BC₃F₂和BC₃F_2:3連續(xù)兩年的粒型相關(guān)性狀,并對其進(jìn)行QTL檢測,共檢測到10個QTL,其中位于第1染色體的qGW1、第3染色體的qGS3和第7染色體的qGS7這三個位點(diǎn)被重復(fù)兩年檢測到,分別利用BC₃

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略詞表
1 前言
    1.1 植物基因克隆研究進(jìn)展
        1.1.1 質(zhì)量性狀與數(shù)量性狀
        1.1.2 基因克隆
            1.1.2.1 正向遺傳學(xué)
            1.1.2.2 反向遺傳學(xué)
            1.1.2.3 正向遺傳學(xué)和反向遺傳學(xué)的比較
        1.1.3 圖位克隆
            1.1.3.1 QTL的定位群體
            1.1.3.2 分子標(biāo)記
            1.1.3.3 QTL檢測
            1.1.3.4 QTL的精細(xì)定位與基因克隆
            1.1.3.5 圖位克隆的應(yīng)用
            1.1.3.6 圖位克隆的發(fā)展
        1.1.4 關(guān)聯(lián)分析進(jìn)行基因定位與克隆
        1.1.5 利用MAGIC群體進(jìn)行QTL定位與克隆
    1.2 水稻粒型的研究進(jìn)展
        1.2.1 水稻粒型的介紹
        1.2.2 水稻粒型的遺傳及分子機(jī)理研究現(xiàn)狀
            1.2.2.1 GS3 的定位與克隆
            1.2.2.2 GW5 的定位與克隆
            1.2.2.3 GW2 的定位與克隆
            1.2.2.4 GS5 的定位與克隆
            1.2.2.5 qGL3 的定位與克隆
            1.2.2.6 GW8 的定位與克隆
            1.2.2.7 GS2/GL2 的定位與克隆
            1.2.2.8 GL7/GW7 的定位與克隆
            1.2.2.9 GLW7 的定位與克隆
            1.2.2.10 突變體材料克隆的粒型基因
        1.2.3 水稻粒型調(diào)控機(jī)理
            1.2.3.1 植物激素途徑
            1.2.3.2 泛素-蛋白酶體途徑
            1.2.3.3 G蛋白途徑
            1.2.3.4 其它途徑
        1.2.4 水稻粒型基因的馴化與應(yīng)用
        1.2.5 水稻粒型研究的挑戰(zhàn)以及展望
    1.3 本研究的目的與意義
2 材料與方法
    2.1 水稻親本及遺傳群體
    2.2 群體基因型檢測和QTL遺傳效應(yīng)分析
    2.3 近等基因系的構(gòu)建
    2.4 菌株和載體信息
    2.5 載體的構(gòu)建
        2.5.1 互補(bǔ)載體的構(gòu)建
        2.5.2 超表達(dá)載體的構(gòu)建
        2.5.3 CRISPR敲除載體的構(gòu)建
        2.5.4 啟動子融合GUS的時空表達(dá)載體的構(gòu)建
        2.5.5 亞細(xì)胞定位載體的構(gòu)建
    2.6 水稻的遺傳轉(zhuǎn)化
    2.7 田間試驗(yàn)
    2.8 表型考察
    2.9 RNA的抽提、RT-PCR以及Real-time PCR
    2.10 亞細(xì)胞定位
    2.11 GUS染色
    2.12 GL3.3 序列、單倍型和遺傳多態(tài)性分析
3 結(jié)果與分析
    3.1 金23B與青谷矮1 號的回交群體遺傳連鎖分析
        3.1.1 BC₃F₂ 以及BC₃F_2:3 群體粒型相關(guān)性狀的考察
        3.1.2 粒型QTL的初步定位
        3.1.3 粒型QTL的驗(yàn)證以及遺傳分析
    3.2 粒長基因GL3.3 的圖位克隆
        3.2.1 qGL3.3在BC₄F₂ 分離群體中的效應(yīng)驗(yàn)證
        3.2.2 qGL3.3 的精細(xì)定位
        3.2.3 qGL3.3 候選區(qū)段的比較測序及分析
        3.2.4 GL3.3 的遺傳轉(zhuǎn)化與功能驗(yàn)證
            3.2.4.1 GL3.3 互補(bǔ)和超表達(dá)載體的構(gòu)建與轉(zhuǎn)化
            3.2.4.2 GL3.3 能互補(bǔ)gl3.3 表型
            3.2.4.3 超量表達(dá)gl3.3能增加粒長
            3.2.4.4 CRISPR敲除GL3.3 能增大粒長
        3.2.5 GL3.3 的時空表達(dá)
            3.2.5.1 GL3.3 的時空表達(dá)譜分析
            3.2.5.2 GUS染色分析
        3.2.6 GL3.3 蛋白的亞細(xì)胞定位
        3.2.7 GL3.3 影響影響穎殼細(xì)胞大小
            3.2.7.1 GL3.3 負(fù)調(diào)控穎殼細(xì)胞長度
            3.2.7.2 GL3.3 正調(diào)控穎殼外表面縱向細(xì)胞數(shù)目
            3.2.7.3 GL3.3 影響細(xì)胞周期相關(guān)基因的表達(dá)
        3.2.8 GL3.3與BR的關(guān)系
            3.2.8.1 近等基因系中BR相關(guān)基因的表達(dá)情況
            3.2.8.2 近等基因系和GL3.3 敲除材料均能正常響應(yīng)BR信號
        3.2.9 GL3.3 與生長素的關(guān)系
        3.2.10 GL3.3 的自然變異
        3.2.11 GL3.3與GS3 存在上位性互作
        3.2.12 GL3.3 對水稻農(nóng)藝性狀的影響
4 討論
    4.1 粒型QTL的定位與克隆
    4.2 GL3.3 是一個負(fù)調(diào)控水稻粒長的基因
    4.3 GL3.3 與植物激素的關(guān)系
    4.4 GL3.3 的自然變異
    4.5 GL3.3與GS3 的關(guān)系
    4.6 GL3.3 在育種上的應(yīng)用探討
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄 Ⅰ:本研究用到的引物
        附表1:qGL3.3 的精細(xì)定位與載體構(gòu)建相關(guān)的引物
        附表2:本研究中用來檢測表達(dá)量的引物
        附表3:RIL群體GL3.3與GS3 基因型與表型
    附錄 Ⅱ:部分實(shí)驗(yàn)的操作步驟
    附錄 Ⅲ:作者簡介
致謝



本文編號：3999376