【摘 要】
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通过人工选择将野生植物驯化为栽培作物以满足人类的需求是人类发展历史中的重要事件,这一过程中植物发生形态性状和生理特性的改变。高产是水稻选择驯化的主要驱动力。在产量选择过程中,野生稻由多年生匍匐生长转变为栽培稻的一年生直立生长,水稻腋芽的再生性被逐步选择弱化。发掘腋芽再生相关基因将为多年生稻分子育种提供新基因资源。腋芽再生的基础是腋芽的形成和伸长生长,主要受基因、植物激素和环境的共同调控。然而现在对
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通过人工选择将野生植物驯化为栽培作物以满足人类的需求是人类发展历史中的重要事件,这一过程中植物发生形态性状和生理特性的改变。高产是水稻选择驯化的主要驱动力。在产量选择过程中,野生稻由多年生匍匐生长转变为栽培稻的一年生直立生长,水稻腋芽的再生性被逐步选择弱化。发掘腋芽再生相关基因将为多年生稻分子育种提供新基因资源。腋芽再生的基础是腋芽的形成和伸长生长,主要受基因、植物激素和环境的共同调控。然而现在对于腋芽的研究多集中于第一轮生活周期的分蘖芽。本研究利用613份水稻自然群体和F2分离群体,对腋芽再生性状进行全基因组关联分析和混池分离群体分析。主要研究结果如下:1、腋芽再生性状分为低位再生腋芽、高位再生腋芽和总再生腋芽,在黄熟期收获后20 d对腋芽再生数量进行调查。表型数据统计结果表明,早稻季高位再生腋芽的变异系数最大为64.92%,总再生腋芽的变异系数最小为41.42%。晚稻季的低位腋芽再生数的变异系数为74.21%,大于早稻季的变异系数。晚稻季低位腋芽再生数量极显著低于早稻季低位腋芽再生数量。2、根据MAF＞0.05、缺失率小于20%的标准过滤原始SNP,最后获得均匀分布在12条染色体上的456,257个高质量SNP。利用混合线性模型进行全基因组关联分析（Genome-wide association study,GWAS）,显著性阈值采用Bonferroni矫正为p＜1.09×10-7。在该阈值筛选条件下,分别对腋芽再生表型数据及开平方处理的表型数据进行关联分析,结果显示,低位腋芽再生数在早稻和晚稻季都没有检测出显著性SNP位点,高位腋芽再生数在两次关联分析中均在10、11号染色体关联到与腋芽再生相关的显著SNP位点,总腋芽再生数在两次关联分析中均在2、6、10、11、12号染色体关联到与腋芽再生相关的显著SNP位点。3、基于G’value和ED算法,混池分离群体分析（Bulk segregation analysis,BSA）共同检测到20个QTL与腋芽再生相关,分别位于1、3、4、5、6、7、8、10、11、12号染色体上。4、GWAS分析以及BSA分析共同定位区间作为挖掘腋芽再生基因的重要候选区间,位于10号染色体的区间1,822,860-2,022,860 bp和位于11号染色体的区间5,287,869-5,400,000 bp。5、对候选区间内基因进行注释,一共注释到38个基因。对注释到的基因进行表达模式分析,共筛选出7个基因Os10g0130500、Os11g0205500、Os11g0205900、Os11g0206200、Os11g0206400、Os11g0206600、Os11g0207000,在分生组织中高表达。6、候选基因功能预测表示,Os11g0205900可能通过参与形成SCF,从而参与激素调控途径调控腋芽再生。Os11g0206200、Os11g0206400、Os11g0206600可能通过调控细胞器基因的表达以及腋芽分生组织形成及激活调控腋芽再生。Os11g0207000可能参与腋芽分生组织的形成和特化,是一个整合光温信号调控腋芽再生的中心调控因子。
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