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植物在生长过程中会遇到各种变化的环境条件。其中,低温胁迫是影响作物生长、产量和限制作物地理分布的主要逆境环境因素之一。水稻是世界上最主要的粮食作物之一,世界上一半人口以大米为主食。水稻起源于热带和亚热带地区,相对于大麦、小麦等其它农作物,水稻对低温胁迫更为敏感,高纬度和高海拔地区的水稻也更容易遭受冷害的影响。即使在温度适宜区种植水稻,连续数天的低温也会对水稻的生长和产量造成重要影响。因此,发掘重要的水稻耐冷资源,并剖析其耐冷机制,有利于指导水稻耐冷分子设计育种。本研究利用全基因组关联分析方法,鉴定到一个主效的苗期耐冷QTL,并利用图位克隆方法对qCT11进行精细定位。主要结果如下:1.鉴定了550份来自53个国家的水稻种质苗期的耐冷性。结果表明大多数籼稻品种不耐冷,粳稻品种较耐冷。也发现了部分极耐冷的籼稻种质和极不耐冷的粳稻种质。水稻种质的耐冷性为育种等研究提供重要参考依据。2.过滤后用于GWAS分析的SNPs共有20,000个。SNP间距平均为18.6 kb,远远小于水稻的LD衰退值。利用Kinship计算的亲缘关系值表明,550份水稻种质中绝大多数种质的亲缘关系较远。群体结构对GWAS分析的影响较小。3.运用EMMAX中混合线性模型分析方法,在11号染色体上检测到一个与苗期耐冷性的关联位点,包含52个极显著的SNPs,SNP区间为23,863,396bp-24,281,415bp。4.利用苗期不耐冷的明恢86和苗期耐冷性强的SL11-2构建的F2群体,在标记C11-2与标记C11-4之间的3.1Mb区间内定位一主效耐冷QTL,该定位区间包含了GWAS分析关联到的位点。qCT11的LOD值为25.2,能解释叶片存活率表型变异的46.3%,其增效等位变异来自SL11-2,加性效应值为18.9%。5.利用图位克隆的方法,将qCT11定位在标记CT11-120和CT11-66之间的30.0kb内,含有5个开放读码框。编码区测序发现,5个候选基因在双亲间均存在差异。除LOCOs11g40140外LOCOs11g40130、LOCOs11g40150、LOCOs11g40160和LOCOs11g40170的氨基酸序列在双亲中存在差异。6.转录组分析发现,NIL-3442在低温处理2h和低温处理前相比,共有1673个差异表达基因,上调基因有916个,下调基因有757个。NIL-MH86在低温处理2h和低温处理前相比,共有1501个差异表达基因,上调基因有778个,下调基因有723个。植物激素信号转导和苯丙氨酸代谢途径在NIL-3442的低温耐受性上发挥着重要作用。7.将3442基因型的qCT11通过连续回交导入到培矮64s后,改良的培矮64s qCT11苗期耐冷性显著提高。同时,培矮64s qCT11与93-11杂交后,杂交种2YP9 qCT11苗期的耐冷性与两优培九比也显著提高。qCT11是水稻苗期耐冷性的主效QTL,对改良籼稻不育系苗期耐冷性有重要应用价值。