关联分析挖掘水稻产量及抗旱性状相关QTL和基因

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干旱是影响水稻高产稳产的重要限制原因之一,挖掘产量及抗旱相关基因对于水稻高产、稳产、优质育种十分重要。生产实践证明,培育和种植节水抗旱水稻品种是减少干旱损失最经济有效的措施。本研究选用3K基因组项目中的582份核心种质资源和250份生育期相对一致的核心种质资源为材料,分别测定了 9个产量相关性状和水旱条件下的产量性状,利用全基因组关联分析(GWAS)方法挖掘水稻优异产量抗旱基因资源和产量抗旱相关性状的优良基因,研究结果对转基因或者分子育种技术加快节水抗旱新品种的选育具有重要意义。本文的研究内容主要分为两部分:1、在2016年和2017年两个年度,对582份水稻种质资源的9个产量相关性状进行表型鉴定,结合全基因组测序数据,通过全基因组关联分析,共检测到49个相关性状的QTLs,其中包括GS3、GW5、HTD2、DEP2和sd1等已知功能基因,而且基于生物信息学分析及单倍型分析,共鉴定出2个重要QTL区间(qGW1.3和qTN2)的4个控制水稻产量性状的候选基因分别为Os01g0906300、Os01g0908100、Os02g0761300和Os02g0762200。2、在2017年度对250份材料分别在水田和旱田条件下种植,通过水、旱条件下的产量相关性状差异进行关联分析,挖掘水稻响应干旱胁迫的产量相关QTL和候选基因,共检测到21个QTLs,其中定位到两个已知抗旱基因OsbZIP03和OsCOIN,鉴定出5个重要QTL区间(qPL1、qGN1、qPL6、qGL7.2和qSP8.1)的4个与水稻抗旱相关的候选基因Os01g01 04600、Os06g0255700、Os0 7g0410100和Os08g0187800,并对其中两个基因Os06g0255700和Os07g0410100进行初步的转基因功能验证,转基因材料的表型验证以及实时荧光定量PCR都表明这两个基因可能参与水稻响应干旱胁迫,具体的作用机理还需要进一步的深入研究。
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