【摘 要】
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水稻作为最重要的粮食作物之一,是全球一半以上人口主要食物来源。然而,水稻种子在贮藏过程中由于贮藏条件、环境因素、遗传因素等会严重降低种子活力及稻谷品质,影响水稻生产和国家粮食安全贮备。因此种子耐贮藏性是一种重要的农艺性状和商品特性,提高种子耐贮藏性具有重要的现实和科学意义。本研究利用一套以粳稻日本晴的片段为供体覆盖籼稻珍汕97B全基因组的导入系群体扫描水稻种子耐贮藏性QTLs。针对第4染色体上的效
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水稻作为最重要的粮食作物之一,是全球一半以上人口主要食物来源。然而,水稻种子在贮藏过程中由于贮藏条件、环境因素、遗传因素等会严重降低种子活力及稻谷品质,影响水稻生产和国家粮食安全贮备。因此种子耐贮藏性是一种重要的农艺性状和商品特性,提高种子耐贮藏性具有重要的现实和科学意义。本研究利用一套以粳稻日本晴的片段为供体覆盖籼稻珍汕97B全基因组的导入系群体扫描水稻种子耐贮藏性QTLs。针对第4染色体上的效应区段构建次级分离群体,进行QTL定位。通过对q SL4的候选基因分析预测,构建候选基因的转基因材料,进行候选基因表型验证。主要结果如下:1.利用146份NIP/ZS97染色体片段代换系材料,在自然老化12个月和20个月条件下分别检测耐贮性QTL。在12个月条件下分别在第1、2、7、10染色体上定位到4个与水稻耐贮藏性相关的QTLs;在20个月条件下分别在第4、6、7、8、10、12染色体上定位到6个与水稻耐贮藏性相关的QTLs。来源于日本晴的导入片段导致耐贮藏性下降。2.利用一份寡片段导入系NQ133与亲本回交后衍生的F2群体,对第4染色体的QTL(q SL4)进行效应验证和定位。以自然老化和人工老化两种老化方式,均验证了第4染色体上的导入片段有耐贮性效应,并使用三个耐贮性指标(Gmax、T50、AUC)将其定位在ID04Y3199到ID04Y3242之间,其解释的变异分别为32.9%,33.7%,28.2%,。该区间物理距离为417 Kb。3.对该区间进行候选基因分析,从中选择LOC_Os04g53740和LOC_Os04g54340进行转基因功能验证。在LOC_Os04g53740过表达转基因材料中,由于LOC_Os04g53740的表达量结果与表型结果没有相关共线型,否定了其对水稻种子耐贮藏能力的影响;而LOC_Os04g54340的过量表达的耐贮藏能力下降,并且其敲除材料的耐贮藏能力上升,确定该基因能够调控种子的耐贮藏性。4.对ZS97和NIP两亲本LOC_Os04g54340基因结构分析和启动子进行预测。5’UTR和3’UTR有Indel结构变异,而编码区的SNP变异为同义突变。启动子顺式作用元件预测结果表明,两个亲本在该基因上游3 Kb左右区域有13个可能的顺式作用元件有序列差异,这些顺式作用元件可能导致该基因的表达差异,从而导致表型差异。5.对LOC_Os04g54340基因进行进化选择分析,推测出该基因与短柄草亲缘关系最近,并且该基因没有受到瓶颈效应和平衡选择,是遗传分化很低的位点,也很可能是自然选择的一个位点。
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