水稻苗期耐旱性基因位點的發(fā)掘.pdf

1、水稻是重要的糧食作物，全球一半以上的人以大米為主食;同時水稻也是單子葉遺傳研究的模式植物。而干旱是限制水稻高產的一個重要因素，如今，淡水資源不斷減少和旱災頻頻發(fā)生，水稻抗旱育種已成為當前研究熱點，培育節(jié)水抗旱稻或提高水稻抗旱性，減少干旱造成產量損失，是水稻育種一項艱巨而長期的任務。水稻抗旱性具有復雜的機制，耐旱性是其機制之一，受微效多基因控制。本研究以珍汕97B/IRAT109的重組自交系(RILs)為研究材料，通過PEG-6000模擬

2、干旱處理，進行苗期表型和生理生化指標鑒定，運用傳統(tǒng)QTL定位方法和基于二代測序技術(NGS)及混合分離分析法(BSA)進行QTL定位兩種研究方法，對水稻苗期耐旱基因位點進行發(fā)掘。本研究主要內容包括：
　?、耪渖?7B(ZS97B)和IRAT109苗期耐旱鑒定。在濃度為18％的PEG-6000脅迫條件下分別考察ZS97B、IRAT109苗高和根長。脅迫處理后，IRAT109的苗高和根長生長受到極顯著抑制，而ZS97B在脅迫后根長生長

3、不受抑制。生理生化指標檢測結果表明:脅迫后過氧化氫酶(CAT)活性、過氧化氫(H2O2)與脯氨酸(Pro)含量在兩材料中均存在極顯著上升，但ZS97B中Pro含量的增幅更大;在正常和脅迫處理條件下，兩材料葉片中總抗氧化能力(AOC)表現(xiàn)下降趨勢，但均未達顯著;ZS97B葉片中丙二醛(MDA)含量極顯著上升，IRAT109葉片中H2O2含量顯著下降，推測ZS97B的滲透調節(jié)能力優(yōu)于IRAT109。
　?、芞S97B/IRAT109的

4、RILs(F9)苗高、根長及葉卷曲QTL定位。通過對正常和PEG-6000(18％)脅迫處理條件下的苗高和根長調查，以LOD=2.5為閾值，采用198個SSR，分別在第1、2、3、4、5、7、10、11和12號染色體上定位到17個QTLs;在正常與脅迫條件下定位到的苗高QTLs分別是6個和4個，根長QTLs分別7個和4個。在正常和脅迫處理條件下，第7染色體上RM18-RM478區(qū)間重復定位到影響根長的qRL-7-2，貢獻率分別為10.4

5、5％和10.89％。第1和5染色體的RM472-RM104和RM459-RM161區(qū)間重復定位到影響苗高的QTL（qPH-1和qPH-5-2），貢獻率分別為34.31％和30.78％，17.61％和9.87％;其中，第1染色體的RM472-RM104區(qū)間在脅迫處理條件下還定位到影響根長的qRL-1-3，貢獻率為9.08％。在第1和4染色體RM302-RM476B和RM261-RM471區(qū)間上定位到兩個葉卷曲QTL（qLR-1和qLR-4

6、），貢獻率分別為10.74％和12.27％。
　?、荶S97B/IRAT109的RILs(F9)生理生化指標QTL定位。分別在第1、2、3、4、6、8、9、10、11和12染色體上定位到26個QTLs，在正常條件下定位到13個QTLs，其中，第6染色體RM508-RM435區(qū)間定位到影響總抗氧化能力(AOC)和H2O2含量的QTL(qAOC-6和qH2O2-6)，貢獻率分別為12.2％和7.90％。在脅迫條件下定位到16個QTLs

7、。第10染色體RM216-RM311區(qū)間定位到影響AOC和H2O2含量的QTLs(qAOC-10和qH2O2-10)，貢獻率分別為14.14％和9.13％;第11染色體RM206-RM144區(qū)間上定位到H2O2和SP含量相關的QTL(qH2O2-11和qSP-11-2)，貢獻率分別為15.42％和16.02％;第12染色體RM463-RM235區(qū)間上定位到Pro和SP含量相關的QTL（qPro-12和qSP-12），貢獻率分別為64.2

8、5％和17.97％。此外，第1染色體上RM220-RM490區(qū)間上在正常條件下定位到影響CAT活性和可溶性蛋白(SP)含量的QTLs（qCAT-1-1和qSP-1-1），貢獻率分別為11.22％和9.77％，在脅迫條件下定位到H2O2含量相關的QTL（qH2O2-1-1），貢獻率為22.82％。
　　⑷ZS97B/IRAT109的RILs極端株系的QTL-seq。測序共獲得大約320M reads，其中耐旱池和敏感池reads分別

9、約為154M和166M。兩池均約有92％的reads單一匹配到基因組，覆蓋基因組約為98％，覆蓋深度分別為29×和31×，共篩選出2535464個SNP。通過QTL-seq分析共得到15個區(qū)域，其中包含非同義突變SNP位點的基因共69個、同義突變SNP位點的基因共74個、移碼突變的基因共14個。
　?、蒕TL連鎖定位與QTL-seq定位結果的對比分析。將QTL-seq分析獲得的差異顯著區(qū)與連鎖定位QTL區(qū)段進行對比，發(fā)現(xiàn)在第1、4