水稻發(fā)育和農(nóng)藝性狀基因在不同時空差異表達的分子剖析.pdf

1、解析基因表達是發(fā)育遺傳學(xué)的研究目標之一。根據(jù)發(fā)育遺傳學(xué)理論，在生長發(fā)育過程中所有性狀的遺傳特性是動態(tài)變化的，基因具有時空表達特性。而復(fù)雜性狀可看作是一系列連續(xù)地簡單特性(成分)構(gòu)成的一個發(fā)育過程的終點。研究數(shù)量性狀的發(fā)育遺傳動態(tài)，能有效地檢測出特定時段內(nèi)基因表達的凈遺傳效應(yīng)、發(fā)育性狀的動態(tài)變化和特定時段內(nèi)基因的表達情況。 本研究以典型的秈稻品種窄葉青8號(ZYQ8)/粳稻京系17(JX17)DH群體或珍汕97/明恢63的RIL群

2、體及以它們的親本為遺傳材料，利用水稻分子標記連鎖圖譜，采用條件遺傳效應(yīng)分析方法，對雙氮環(huán)境下株高和分蘗、穗發(fā)芽發(fā)育行為和產(chǎn)量性狀進行條件和非條件QTL定位，以闡明水稻株高和分蘗、穗發(fā)芽在不同發(fā)育時期或不同環(huán)境下基因表達的規(guī)律；剖析不同成分控制的產(chǎn)量QTL，并探討運用分子標記輔助選擇改良發(fā)育數(shù)量性狀的可能性。主要結(jié)果如下： 1.共檢測到7個條件產(chǎn)量位點，分別位于第1、2、3、5、7和10染色體。其中3個QTL只有在兩個產(chǎn)量因子共同

3、作用下檢測到。其余4個(yd1a、yd2b、yd7和yd10)條件產(chǎn)量QTL是只在單個產(chǎn)量因子作用時檢測到。條件產(chǎn)量QTL比非條件產(chǎn)量QTL多4個。 在不同產(chǎn)量因子作用下，產(chǎn)量基因表達是有差異的。yd2b(RM207-RM208)的效應(yīng)來自TP、yd10(RG239-C1633)的效應(yīng)來自GN、yd7(RG128-C1023)的效應(yīng)來自PSS和GW、yd1b(R532-G359)的效應(yīng)來自GN、PSS和GW、yd1a(C2340

4、-C86)的效應(yīng)來自PSS。 通過成分QTL分析，影響最終產(chǎn)量的成分QTL比直接產(chǎn)量QTL定位能提供更有用的信息。(YD|YC)的條件QTL顯示不同產(chǎn)量因子怎樣影響產(chǎn)量的形成。例如，如果想從大穗的途徑提高產(chǎn)量，我們通過MAS或圖位克隆技術(shù)能直接用yd10或yd1a基因，增加粒數(shù)。因為這個QTL其他成分沒有明顯的負效應(yīng)。類似的，yd7能通過GW途徑提高產(chǎn)量，yd2b則通過多穗途徑提高產(chǎn)量。 2.在雙氮環(huán)境下檢測到8個株高和

5、6個分蘗的條件基因。在低氮環(huán)境下，ph-2和ph-10兩個位點只能在1個時期檢測到，而其他位點則能在2個或2個以上測定時期測到顯著的株高條件QTL。在高氮環(huán)境下，ph-10和ph-12兩個位點只能在1個時期測定時期，而其他位點則能在2個或2個以上測定時期測到顯著的株高條件QTL。由于各時段均有新基因的表達和持續(xù)表達，所以，后期測到的QTL的非條件加性值也不斷增大，其值從1.5cm增加到3.6cm。ph-1、ph-4、ph-5和ph-12

6、及pt-3、pt-4、pt-8和pt-9等位點有的時段內(nèi)表達，有的時段保持沉默。因而發(fā)育過程中基因表達的時序和位置都是不同的。同時，還檢測到只在低氮水平凈表達的QTL，如ph-1和ph-4等位點。條件QTL分析對于了解在脅迫環(huán)境下單個基因的凈遺傳效應(yīng)的動態(tài)表達，及發(fā)掘脅迫環(huán)境下表達的基因(氮高效相關(guān)基因)是一條有效的途徑。 3.種子收獲后第1天到第15天的條件QTL皆檢測到4個種子休眠性(SD)QTL，位于第1、2、3和11染色