東鄉(xiāng)野生稻耐低磷性狀的遺傳與分子機(jī)制研究.pdf

1、土壤有效磷含量嚴(yán)重匱乏和磷礦石資源即將耗竭是限制水稻生產(chǎn)的重要因素。挖掘與利用近緣野生稻磷高效利用基因，培育耐低磷新品種是解決磷資源短缺的最重要途徑，具有重要的理論和實踐價值。
　　本研究以東鄉(xiāng)野生稻耐低磷漸滲系IL171及其雙親（栽培稻協(xié)青早B和東鄉(xiāng)野生稻）為試材，采用cDNA-AFLP（cDNA-amplifiedfragment length polymorphism）技術(shù)分析其幼苗期應(yīng)答低磷脅迫的差異表達(dá)譜特征，用實時熒光

2、定量 PCR分析驗證差異表達(dá)基因的表達(dá)特性。并以東鄉(xiāng)野生稻為供體親本，協(xié)青早B為受體親本構(gòu)建的BC1F10群體為研究對象，利用SSR標(biāo)記對本課題組原有遺傳圖譜進(jìn)行進(jìn)一步加密，并結(jié)合新一代高通量測序技術(shù)和高性能計算分析技術(shù)，發(fā)掘水稻耐低磷性狀相關(guān)的基因組區(qū)域及其相關(guān)基因的分析，為探究東鄉(xiāng)野生稻耐低磷脅迫的分子機(jī)制、發(fā)掘耐低磷相關(guān)的基因，以及為相關(guān)性狀的QTL定位及其它研究提供參考。本研究主要結(jié)果如下：
　　(1)基于17對擴(kuò)增效果較

3、好的cDNA-AFLP引物分析發(fā)現(xiàn)，不同脅迫時間的參試材料與其對照組（正常磷水平）相比，具有大量（20~159個）上調(diào)或下調(diào)表達(dá)的差異片段。與協(xié)青早B相比，IL171中特異性上調(diào)的差異帶有36條，下調(diào)表達(dá)的61條；東鄉(xiāng)野生稻中分別有79條和136條。此外，IL171和東鄉(xiāng)野生稻共有的上調(diào)差異帶有13條，下調(diào)的有15條?；厥占兓渲?0條特異性差異表達(dá)的條帶，最終克隆測序獲得50個差異表達(dá)基因片段TDFs（Transcript-deriv

4、ed fragments）。通過BLAST比對和功能分析，可將TDFs分為八類，包括能量與代謝，基因表達(dá)調(diào)控，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄因子等。用實時熒光定量PCR驗證其中6個TDFs發(fā)現(xiàn)，各差異片段的熒光定量PCR的表達(dá)模式與cDNA-AFLP結(jié)果一致，表明本文的cDNA-AFLP差異表達(dá)結(jié)果可靠，東鄉(xiāng)野生稻的部分耐低磷相關(guān)基因已成功導(dǎo)入到漸滲系中，是發(fā)掘利用東鄉(xiāng)野生稻耐低磷相關(guān)基因、探究其耐低磷分子機(jī)制的重要資源。
　　(2)利用57個S

5、SR標(biāo)記對親本協(xié)青早B和東鄉(xiāng)野生稻進(jìn)行多態(tài)性篩選，獲得12個親本多態(tài)性SSR標(biāo)記，多態(tài)性頻率為21.1％。應(yīng)用MAPMAKER/EXP3.0，將12個SSR分子標(biāo)記全部加入到各自連鎖群中。加密后的連鎖圖譜共有155個標(biāo)記，每個連鎖群上的標(biāo)記數(shù)介于7-20個之間；總圖距為1604.6cM，標(biāo)記間平均圖距為10.35cM，圖距范圍為0cM-34.8cM。通過轉(zhuǎn)錄譜測序數(shù)和QTL定位結(jié)果做交集，得到東鄉(xiāng)野生稻擴(kuò)增得到的差異表達(dá)片段為4953個

6、。在葉中差異表達(dá)基因有2494個，其中上調(diào)值大于2的有167個，占6.69%，其中下調(diào)值大于2 的有113個，占4.53%；在根中差異表達(dá)基因有2457個，其中上調(diào)值大于2的有117個，占4.76%，其中下調(diào)值大于2的有179個，占7.28%，這些基因位于1、3、5、8、9、11等六條染色體上。根、葉中共表達(dá)差異基因上調(diào)值和下調(diào)值大于2的為36個，在根、葉中上調(diào)值大于2的共表達(dá)基因有22個；在根、葉中下調(diào)值大于2的共表達(dá)基因有