水稻重组自交系遗传图谱的构建及粒长QTL分析毕业论文

 2021-04-20 11:04

摘 要

本实验以籼稻扎西玛与粳稻南粳46杂交并自交8代而获得的包含144个家系的重组自交系群体为实验材料,利用202个SSR分子标记构建了该群体的遗传图谱。图谱全长1,437.3cM,平均图距8.1cM,标记在水稻12条染色体上分布比较均匀,在图谱上的排列顺序与已发表的分子图谱具有较好的一致性,满足QTL定位的要求。考察了亲本和重组自交系群体的籽粒长度,发现该性状在重组自交系群体中呈连续分布,且双向超亲分离,表明该性状受多基因控制。利用QTL检测软件(QTL IciMapping V3.2)对粒长进行QTL分析,共检测到3个QTL,分别是位于第 7染色体的qGL-7,第9染色体的qGL-9和第10染色体的qGL-10。根据与前人研究结果对比,qGL-7为已报道位点,qGL-9qGL-10为新位点。

关键词:水稻;遗传图谱;重组自交系;粒长;QTL

Construction of Genetic Linkage Maps of Recombinant Inbred Lines and QTL analysis for Grain Length of Rice

ABSTRACT

A recombinant inbred line (RIL) consisting of 144 lines derived from the cross between Zhaxima, an indica variety and Nanjing 46, a japonica variety was used in this study. A molecular linkage map consisting of 202 SSR markers was constructed. The map spans a total of 1,437.3cM, with an average marker interval of 8.1cM. Marker order on the chromosomes agreed well with that of the published maps.The trait grain length was invesitigated,indicating quantitative-inherited.A total of 3 QTL were detected by the software QTL IciMapping V3.2 (qGL-7,qGL-9 and qGL-11). Compared with QTL previously reported for this trait, qGL-9 and qGL-11 were newly identified.

Key words:Rice; Genetic maps; Recombinant inbred lines; Grain length; QTL

目 录

1前言 - 1 -

1.1水稻遗传图谱构建研究概况 - 1 -

1.2 QTL定位的原理与方法 - 2 -

1.2.1作图群体的构建 - 2 -

1.2.2 QTL定位的方法 - 3 -

1.3水稻粒长QTL的研究进展 - 3 -

1.4实验的目的与意义 - 4 -

2 实验材料与方法 - 5 -

2.1 实验材料 - 5 -

2.2 试剂配制 - 5 -

2.2.1 DNA提取溶液配制 - 5 -

2.2.2 SSR标记检测试剂配制 - 6 -

2.3 实验仪器 - 6 -

2.4 实验方法 - 7 -

2.4.1 水稻总DNA的提取 - 7 -

2.4.2 PCR反应 - 7 -

2.4.3 PCR产物的检测 - 8 -

2.4.4 分子连锁图谱的构建 - 9 -

2.4.5 粒长性状考察 - 9 -

2.4.6 QTL分析 - 9 -

3 结果与分析 - 9 -

3.1亲本间多态性标记筛选 - 9 -

3.2连锁图谱的构建 - 10 -

3.3 亲本和群体粒长性状表现 - 12 -

3.4 控制粒长的QTL分析 - 13 -

4 讨论与结论 - 14 -

致 谢 - 15 -

参考文献 - 16 -

1前言

1.1水稻遗传图谱构建研究概况

水稻为二倍体植物,其基因组较小(约430Mb)。1998年,我国作为主要发起和参与国参加了国际水稻基因组测序计划(International Rice Genome Sequencing Project, IRGSP),并于2002年率先完成了粳稻品种日本晴第4号染色体的精确测定[1]和超级杂交稻亲本籼稻品种9311的全基因组草图[2]。水稻现已成为单子叶植物分子生物学研究的模式植物[3, 4]

遗传图谱(Genetic map)是指某一物种的染色体图谱,所显示的是每个基因或遗传标记在染色体上的相对位置,而非物理位置,是由遗传重组测试结果推算出来的座位直线排列图,可以直观地看出不同分子标记在染色体上的排列顺序和相对位置。构建遗传图谱的理论基础是染色体的交换与重组。非同源染色体上的基因相互独立,自由组合,同源染色体上的基因发生交换和重组,交换的频率随基因之间的距离增加而增大[5]。遗传图谱用厘摩(centi-Morgan,cM)为单位来表示遗传标记之间的相对距离,即图距。1cM的意思是指大小为1%的重组率。构建遗传连锁图谱是水稻基因组学研究的重要基础,是QTL定位与基因克隆必不可少的前提。

构建遗传图谱需要用到遗传标记。遗传标记是指与目标性状连锁、通该性状共分离的可识别的等位基因或DNA片段[6]。主要有四种类型:形态标记、细胞学标记、蛋白质标记和DNA标记。其中DNA分子标记在八十年代后期产生后,已全面取代其他标记。现在已研究出十余种常用的DNA标记技术,它们为分子标记辅助水稻遗传育种和其他植物、农作物育种提供了快捷、高效的解决办法。

世界上首张水稻遗传图谱是由美国康奈尔大学的McCouch等[7]利用IR34583(籼稻)×Bulu Dalam(爪哇稻)F2群体及135个RFLP标记构建的,总图距为1,389cM。自此以后,不断出现了不同密度的遗传图谱。1997年他们又利用Milyang23×Gihobyeo的重组自交系群体的164个株系构建了一张包含500多个标记的遗传图谱,总遗传距离1,814cM,平均图距3.4cM[8]。1998年,日本水稻基因组计划研究小组利用Nipponbare×Kasalath的182个单株F2群体构建了一张高密度的遗传图谱,包含2,275个遗传标记,覆盖水稻基因组1,521.6cM[9]。我国的分子生物学领域的科研工作者们也相继构建了不同的遗传群体,如南京农业大学万建民课题组前后构建了以不同群体类型和不同标记种类和数量的水稻遗传图谱,为广大水稻分子育种工作者提供了研究基础。

1.2 QTL定位的原理与方法

在遗传学研究中,通常把连续变化的一类性状统称为数量性状(quantitative trait)。这类性状由多个基因控制,且受环境影响较大,在群体中表现为连续变异,表型频率一般表现正态分布。控制这些数量性状的基因在染色体基因组中的位置称为数量性状基因座(Quantitative trait locus,QTL)。

QTL定位是基于摩尔根(Morgan)的连锁遗传定律结合现代分子生物学手段发展起来的,实质上就是分析在染色体上已知座位的分子标记与目标性状QTL之间的连锁关系,通过计算分子标记与QTL之间的交换率来确定QTL的位置,并分析其遗传效应。

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