水稻是最重要的糧食作物之一,提高水稻產量改善其品質是目前育種的主要目標。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量。除此之外,粒型還是一項重要的外觀品質性狀,同時直接影響稻米的加工品質。因此研究水稻粒型的遺傳及分子機理,有助于高產優(yōu)質稻米的選育。本課題包含兩個部分,第一部分,我們利用一個由金23B與青谷矮構建的BC₃F₁回交群體,對粒型等相關性狀進行了QTL檢測,共檢測到10個粒型相關QTL,通過驗證發(fā)現(xiàn)其中有3個位點是未被克隆的新位點。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,并對其功能進行了解析。主要結果如下:1.考察高世代回交群體BC₃F₂和BC₃F_2:3連續(xù)兩年的粒型相關性狀,并對其進行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這三個位點被重復兩年檢測到,分別利用BC₃

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學位級別】：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展
        1.1.1 質量性狀與數(shù)量性狀
        1.1.2 基因克隆
            1.1.2.1 正向遺傳學
            1.1.2.2 反向遺傳學
            1.1.2.3 正向遺傳學和反向遺傳學的比較
        1.1.3 圖位克隆
            1.1.3.1 QTL的定位群體
            1.1.3.2 分子標記
            1.1.3.3 QTL檢測
            1.1.3.4 QTL的精細定位與基因克隆
            1.1.3.5 圖位克隆的應用
            1.1.3.6 圖位克隆的發(fā)展
        1.1.4 關聯(lián)分析進行基因定位與克隆
        1.1.5 利用MAGIC群體進行QTL定位與克隆
    1.2 水稻粒型的研究進展
        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 水稻粒型調控機理
            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遺傳效應分析
    2.3 近等基因系的構建
    2.4 菌株和載體信息
    2.5 載體的構建
        2.5.1 互補載體的構建
        2.5.2 超表達載體的構建
        2.5.3 CRISPR敲除載體的構建
        2.5.4 啟動子融合GUS的時空表達載體的構建
        2.5.5 亞細胞定位載體的構建
    2.6 水稻的遺傳轉化
    2.7 田間試驗
    2.8 表型考察
    2.9 RNA的抽提、RT-PCR以及Real-time PCR
    2.10 亞細胞定位
    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 群體粒型相關性狀的考察
        3.1.2 粒型QTL的初步定位
        3.1.3 粒型QTL的驗證以及遺傳分析
    3.2 粒長基因GL3.3 的圖位克隆
        3.2.1 qGL3.3在BC₄F₂ 分離群體中的效應驗證
        3.2.2 qGL3.3 的精細定位
        3.2.3 qGL3.3 候選區(qū)段的比較測序及分析
        3.2.4 GL3.3 的遺傳轉化與功能驗證
            3.2.4.1 GL3.3 互補和超表達載體的構建與轉化
            3.2.4.2 GL3.3 能互補gl3.3 表型
            3.2.4.3 超量表達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
            3.2.5.1 GL3.3 的時空表達譜分析
            3.2.5.2 GUS染色分析
        3.2.6 GL3.3 蛋白的亞細胞定位
        3.2.7 GL3.3 影響影響穎殼細胞大小
            3.2.7.1 GL3.3 負調控穎殼細胞長度
            3.2.7.2 GL3.3 正調控穎殼外表面縱向細胞數(shù)目
            3.2.7.3 GL3.3 影響細胞周期相關基因的表達
        3.2.8 GL3.3與BR的關系
            3.2.8.1 近等基因系中BR相關基因的表達情況
            3.2.8.2 近等基因系和GL3.3 敲除材料均能正常響應BR信號
        3.2.9 GL3.3 與生長素的關系
        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 是一個負調控水稻粒長的基因
    4.3 GL3.3 與植物激素的關系
    4.4 GL3.3 的自然變異
    4.5 GL3.3與GS3 的關系
    4.6 GL3.3 在育種上的應用探討
參考文獻
附錄
    附錄 Ⅰ:本研究用到的引物
        附表1:qGL3.3 的精細定位與載體構建相關的引物
        附表2:本研究中用來檢測表達量的引物
        附表3:RIL群體GL3.3與GS3 基因型與表型
    附錄 Ⅱ:部分實驗的操作步驟
    附錄 Ⅲ:作者簡介
致謝



本文編號：3999376