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《南京农业大学》 2010年
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水稻不同品种耐镉性鉴定及耐镉胁迫相关性状的QTL定位

陈志德  
【摘要】:水稻是我国最主要的粮食作物,也是我国城乡居民口粮消费的主体。水稻易从土壤中吸收重金属,尤其对镉(Cd)胁迫较为敏感,因此,开展水稻不同品种对Cd胁迫响应特性研究具有重要的现实意义。 本研究分析了不同浓度Cd胁迫对水稻种子萌发和幼苗生长的影响;分析了Cd胁迫和对照条件下不同品种植株器官中Cd的积累特性及浓度差异;利用韭菜青×IR26杂交后代构建的重组自交系群体(Recombinant inbred lines, RILs)及其分子遗传图谱,在5 mg/kg的Cd胁迫下,以幼苗相对苗高、相对最长根长、单株相对鲜重、单株相对干重为指标进行水稻幼苗耐Cd胁迫的QTL分析;以糙米中Cd浓度为指标进行糙米Cd浓度的QTL分析。旨为筛选或选育植株不同器官、尤其是籽粒中Cd低积累水稻品种提供依据,也为开展水稻耐Cd性的遗传分析、利用分子标记辅助技术选育籽粒中Cd低吸收或低积累水稻品种提供参考。主要研究结果如下: 1、通过水培试验,比较对照以及2 mg/kg、5 mg/kg和10 mg/kg不同浓度Cd胁迫对水稻种子萌发和幼苗生长的影响,发现不同浓度Cd胁迫对水稻种子发芽势、发芽率和发芽指数等种子发芽特性没有显著影响,而对幼苗最长根长、苗高和幼苗单株鲜重有明显的抑制效应,其中对最长根长和苗高的抑制效应随胁迫浓度的增高而增强,对幼苗单株鲜重的抑制效应与胁迫浓度的关系不明显。Cd胁迫对幼苗单株干重的影响比较复杂,多数品种幼苗的单株干重随胁迫浓度的增加而有所增加。可见,种子发芽势、发芽率和发芽指数不能准确反映水稻耐Cd能力的强弱,在筛选耐Cd水稻品种时,同时选用幼苗最长根长、苗高和单株鲜重等多个指标进行综合评判较合理和可靠。 2、通过人工污染土壤的盆栽试验方法,比较5 mg/kg的Cd胁迫和对照条件下不同水稻品种器官中Cd浓度的差异,发现胁迫条件下不同品种对Cd的积累能力存在明显差异,其中籼稻品种对Cd的积累能力较粳稻品种强;IR28对Cd的积累能力较强,南粳41对Cd的积累能力较弱,南粳41可能是一个对Cd低吸收或低积累的品种。胁迫条件下根系中Cd的平均浓度为6.414 mg/kg,变幅在3.357-12.723mg/kg之间,分别是茎叶和糙米平均浓度的4.9倍和29.8倍,因此,根系是水稻Cd积累的主要部位。胁迫条件下根系与茎叶、茎叶与糙米中Cd浓度的相关系数达到极显著水平。不同器官中Cd浓度的高低与其幼苗耐Cd能力强弱的关系并不明显,不能通过幼苗耐Cd能力的强弱预测其器官中Cd浓度的高低,也不能通过不同器官中Cd浓度的高低来判断其幼苗耐Cd能力的强弱。 3、利用韭菜青×IR26杂交衍生的一个重组自交系群体(RILs)及其构建的分子遗传图谱,在5 mg/kg Cd胁迫下,以幼苗生长的相对性状为指标进行水稻幼苗耐Cd胁迫的QTL分析。2007年共检测到3个与幼苗耐Cd胁迫相关的QTL,分别是1个控制幼苗相对苗高的位点qRSH-7和2个控制幼苗单株相对干重的位点qRDW-11a和qRDW-11b, qRSH-7位于第7染色体,qRDW-11a和qRDW-11b均位于第11染色体。2008年检测到6个与幼苗耐Cd胁迫相关的QTL,分别位于第1、2、7染色体,其中包括3个控制单株相对干重的位点qRDW-1、qRDW-2和qRDW-7,1个控制相对苗高的位点qRSH-2,2个控制单株相对鲜重的位点qRFW-2和qRFW-7。在定位的9个QTL中, qRDW-7和qRFW-7都位于第7染色体的标记RM6872与RM11之间,加性效应分别为4.89和5.44,表型变异贡献率超过15.0%;qRSH-7和qRDW-1的加性效应分别为5.09和3.64,表型变异贡献率介于10.0-15.0%之间;其余位点的表型变异贡献率低于10.0%。 4、利用韭菜青×IR26杂交衍生的一个重组自交系群体(RILs)及其分子遗传图谱,以糙米中Cd浓度为指标,在5 mg/kg Cd胁迫下进行糙米Cd浓度的QTL定位。本研究共检测到2个控制糙米中Cd浓度的QTL,均位于第11染色体,其中,qCCBR-11a对表型变异的贡献率为11.17%,加性效应0.089,qCCBR-11b对表型变异的贡献率为7.66%,加性效应0.075。控制糙米中Cd低积累或低吸收的有利等位基因来自韭菜青。糙米中Cd浓度的高低与品种本身的株高、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率和千粒重等性状不存在显著的相关性,糙米中的Cd浓度可能是一个由基因控制的遗传性状。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S511

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【参考文献】
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