染色体片段置换系定位水稻种子萌发相关qtl
高活力水稻种子具有发芽快速、幼苗健壮、寿命长、耐逆性等特点，解析水稻种子活力遗传机制，培育高活力水稻品种具有重要意义。本研究以粳稻韭菜青和籼稻IR26作为亲本材料在正常条件下进行种子活力比较，发现籼稻IR26种子发芽速度显著高于粳稻韭菜青。利用其构建的染色体片段置换系（CSSLs）群体进行种子萌发相关QTL定位，以2d发芽率（GR）、3d成苗率（SR）及发芽指数（GI）为指标共定位到4个QTLs qGR3、qGR8、qSR3、qGI3，分布在3号和8号染色体上。其中， qGR3、qSR3和qGI3共定位于3号染色体标记RM315上，可能是同一基因。与以往报道相比，本研究定位的QTLs都曾经报道过，但未有候选基因克隆。研究结果有助于后期开展种子萌发相关的QTLs精细定位与克隆，为分子标记辅助选择培育高活力水稻品种提供基础。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料准备与方法3
1.1 材料准备 3
1.2 田间种植 3
1.3 种子活力鉴定3
1.4 QTL定位3
1.5数据分析3
2结果与分析3
2.1亲本种子活力分析3
2.2 CSSL群体活力分析4
2.3 QTL定位5
3.3讨论6
3.3.1种子活力特征6
3.3.2亲本及CSSL群体种子活力分析6
3.3.3水稻发芽速度QTLs检测6
致谢6
参考文献7
基于染色体片段置换系定位水稻种子萌发相关QTL
引言
引言
种子萌发（seed germination）是种子植物生命周期的起始阶段，决定植物后期能否正常的生长，及其生长状态[1,2]。种子萌发始于成熟干种子的吸水，止于胚根突破种皮。成熟的种子通过休眠或解除休眠后，给予适宜的环境条件，快速吸水，恢复代谢，最终发育成为具有正常根、茎、叶的幼苗[3]。
种子萌发是一个复杂的生理过程，根据吸水率及重量的变化可分为三个阶段：第一阶段是干种子的快速吸水过程，
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
即吸胀过程。吸胀开始后，种子内部启动各种生理生化过程，生物大分子、细胞器开始修复。当细胞内部水分达到一定饱和时，吸水逐渐停止，此时进入第二阶段，即吸水滞缓期。这个阶段，种子虽然吸水停滞，但种子内部代谢活跃，种子物质开始储备动员、代谢活化、转录和翻译激活，同时体内的植物激素如GA、ABA等发生变化[2]。与此同时，种胚细胞迅速分裂和伸长，种胚体积增大，胚根向外生长到一定程度后，顶端就突破种皮向外伸，即露白。种子露白后再次加速吸水过程，这个阶段为种子发芽的第三阶段。这个阶段胚根、胚芽鞘伸长加快，当胚根和胚芽达到一定程度时，就称为发芽，之后形成幼苗，完成种子发芽的全过程。生理学上将第一阶段和第二阶段称为发芽（germination），将第三阶段为后萌发阶段（postgermination）或成苗阶段（seedling establishment）[25]。农业生产中，种子发芽过程则也将第三阶段包含在内[6,7]。
水稻是典型的单子叶模式植物，了解水稻种子发芽调控机制有助于水稻生产和新品种的培育，同时对其他作物种子活力的研究也具有借鉴意义。You等[8]利用珍汕97和IRAT109构建的重组自交系群体（RILs），通过施加外源ABA来探究种子萌发过程中ABA敏感的机制，并以相对发芽活力（RGV）和相对发芽率（RGR）为指标，利用复合区间作图法（CIM）和混合线性模型分析方法（MCIM）定位了5个ABA敏感的加性QTLs和6对上位性QTLs。Wang等[9]以种子发芽率（GR）和发芽指数（GI）为指标，采用多区间作图法（MIM）对大关稻和IR28构建的RIL群体进行QTL分析，共检测到10个位点。Li等[10]利用日本晴与珍汕97构建的以珍汕97为背景染色体片段置换系（CSSL）定位了4个种子发芽相关的QTL位点，其中一个主效位点qGR2被精细定位到10.4 kb的区间内。Dang等[11]以根长（RL）、芽长（SL）、芽干重（SDW）为种子活力指标，采用关联分析的定位方法对540份水稻品种两年的种子活力表现进行QTL分析，共定位了27个QTLs，其中16个为新位点，可为提高水稻种子活力提供育种价值。Liu等[12]利用RIL群体，以发芽率（GR）、发芽势（GP）、发芽指数（GI）和T50为指标，动态分析三个不同成熟时期种子的活力，共检测到24个加性QTLs和9对上位性QTLs，并发现种子活力的位点多与籽粒大小、种子休眠、低温发芽力等性状连锁。Xie等[5]利用珍汕97与明恢63构建的重组自交系群体（RIL），对萌发和成苗阶段种子活力进行两种温度条件下QTL定位分析，检测到8个QTL位点，其中5个控制成苗阶段种子活力，3个控制萌发阶段水稻种子活力，并对控制幼苗形成的qSV1和控制发芽的qSV5c进行了精细定位，最终分别定位在1.13 Mb和400 kb的区域内。然而，调控种子萌发相关的基因鲜有克隆，挖掘和克隆新的种子萌发相关基因仍具有重要价值。
本研究利用粳稻品种韭菜青和籼稻品种IR26构建的染色体片段置换系群体，在常温条件下对控制水稻种子发芽速度的相关基因进行定位分析，以期找到控制种子发芽速度的基因，为分子标记辅助选择育种培育高活力的水稻品种提供理论依据。
1.材料准备与方法
1.1材料准备
利用粳稻韭菜青和籼稻IR26杂交，以及由此两亲本构建含有94个家系组成的染色体置换系群体。
1.2田间种植
将两个亲本及94个家系于2015年5月种植于大学江浦试验站水稻田。每个亲本和家系各种2行，种植的行间距为17 cm×33 cm ，大田管理按照当地常规的水稻栽培管理方法。
1.3种子活力鉴定
收获的种子先在42℃烘箱中烘57 d，常温保存，以便进行发芽实验，实验设置3次重复。选取30粒饱满种子，用0.1%的HgCl2消毒15 min，自来水冲洗三次，将所有的种子均匀地置于铺有2层滤纸的9 cm的培养皿中，加入10 ml蒸馏水，然后将培养皿放置于40 cm×30 cm×18 cm的塑料中转箱中，用保鲜膜盖住中转箱以防止水分蒸发。然后将中转箱转入30℃的恒温光照培养箱中，设置为黑暗和光照各12 h，进行种子萌发6 d，每天统计萌发数和发芽数。
种子发芽以种子胚根露出2 mm为准，种子成苗则以根长大于或等于种子长度且胚芽长大于或等于种子长度一半为准，统计每天的萌发数及成苗数。发芽率（GR）计算方法为发芽数除以实粒数，再乘以百分之百。成苗率（SR）计算方法为成苗数除以实粒数，在乘以百分之百。发芽指数（GI）的计算方法为GI=∑（Gt/t），其中Gt为第t天当天的成苗数。
1.4 QTL定位
以IR26为轮回亲本的染色体置换系（CSSL）群体遗传图谱的构建和定位分别使用QTL IciMapping V4.0（http://www.isbreeding.net/software/?type=detail&id=14）中的遗传图谱构建模块（map模块）和染色体片段置换系作图模块，具体操作方法详见该软件相关模块的说明书。QTL检测的参数设置为0.05水平下模拟运算1000次。
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摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料准备与方法3
1.1 材料准备 3
1.2 田间种植 3
1.3 种子活力鉴定3
1.4 QTL定位3
1.5数据分析3
2结果与分析3
2.1亲本种子活力分析3
2.2 CSSL群体活力分析4
2.3 QTL定位5
3.3讨论6
3.3.1种子活力特征6
3.3.2亲本及CSSL群体种子活力分析6
3.3.3水稻发芽速度QTLs检测6
致谢6
参考文献7
基于染色体片段置换系定位水稻种子萌发相关QTL
引言
引言
种子萌发（seed germination）是种子植物生命周期的起始阶段，决定植物后期能否正常的生长，及其生长状态[1,2]。种子萌发始于成熟干种子的吸水，止于胚根突破种皮。成熟的种子通过休眠或解除休眠后，给予适宜的环境条件，快速吸水，恢复代谢，最终发育成为具有正常根、茎、叶的幼苗[3]。
种子萌发是一个复杂的生理过程，根据吸水率及重量的变化可分为三个阶段：第一阶段是干种子的快速吸水过程，
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
即吸胀过程。吸胀开始后，种子内部启动各种生理生化过程，生物大分子、细胞器开始修复。当细胞内部水分达到一定饱和时，吸水逐渐停止，此时进入第二阶段，即吸水滞缓期。这个阶段，种子虽然吸水停滞，但种子内部代谢活跃，种子物质开始储备动员、代谢活化、转录和翻译激活，同时体内的植物激素如GA、ABA等发生变化[2]。与此同时，种胚细胞迅速分裂和伸长，种胚体积增大，胚根向外生长到一定程度后，顶端就突破种皮向外伸，即露白。种子露白后再次加速吸水过程，这个阶段为种子发芽的第三阶段。这个阶段胚根、胚芽鞘伸长加快，当胚根和胚芽达到一定程度时，就称为发芽，之后形成幼苗，完成种子发芽的全过程。生理学上将第一阶段和第二阶段称为发芽（germination），将第三阶段为后萌发阶段（postgermination）或成苗阶段（seedling establishment）[25]。农业生产中，种子发芽过程则也将第三阶段包含在内[6,7]。
水稻是典型的单子叶模式植物，了解水稻种子发芽调控机制有助于水稻生产和新品种的培育，同时对其他作物种子活力的研究也具有借鉴意义。You等[8]利用珍汕97和IRAT109构建的重组自交系群体（RILs），通过施加外源ABA来探究种子萌发过程中ABA敏感的机制，并以相对发芽活力（RGV）和相对发芽率（RGR）为指标，利用复合区间作图法（CIM）和混合线性模型分析方法（MCIM）定位了5个ABA敏感的加性QTLs和6对上位性QTLs。Wang等[9]以种子发芽率（GR）和发芽指数（GI）为指标，采用多区间作图法（MIM）对大关稻和IR28构建的RIL群体进行QTL分析，共检测到10个位点。Li等[10]利用日本晴与珍汕97构建的以珍汕97为背景染色体片段置换系（CSSL）定位了4个种子发芽相关的QTL位点，其中一个主效位点qGR2被精细定位到10.4 kb的区间内。Dang等[11]以根长（RL）、芽长（SL）、芽干重（SDW）为种子活力指标，采用关联分析的定位方法对540份水稻品种两年的种子活力表现进行QTL分析，共定位了27个QTLs，其中16个为新位点，可为提高水稻种子活力提供育种价值。Liu等[12]利用RIL群体，以发芽率（GR）、发芽势（GP）、发芽指数（GI）和T50为指标，动态分析三个不同成熟时期种子的活力，共检测到24个加性QTLs和9对上位性QTLs，并发现种子活力的位点多与籽粒大小、种子休眠、低温发芽力等性状连锁。Xie等[5]利用珍汕97与明恢63构建的重组自交系群体（RIL），对萌发和成苗阶段种子活力进行两种温度条件下QTL定位分析，检测到8个QTL位点，其中5个控制成苗阶段种子活力，3个控制萌发阶段水稻种子活力，并对控制幼苗形成的qSV1和控制发芽的qSV5c进行了精细定位，最终分别定位在1.13 Mb和400 kb的区域内。然而，调控种子萌发相关的基因鲜有克隆，挖掘和克隆新的种子萌发相关基因仍具有重要价值。
本研究利用粳稻品种韭菜青和籼稻品种IR26构建的染色体片段置换系群体，在常温条件下对控制水稻种子发芽速度的相关基因进行定位分析，以期找到控制种子发芽速度的基因，为分子标记辅助选择育种培育高活力的水稻品种提供理论依据。
1.材料准备与方法
1.1材料准备
利用粳稻韭菜青和籼稻IR26杂交，以及由此两亲本构建含有94个家系组成的染色体置换系群体。
1.2田间种植
将两个亲本及94个家系于2015年5月种植于大学江浦试验站水稻田。每个亲本和家系各种2行，种植的行间距为17 cm×33 cm ，大田管理按照当地常规的水稻栽培管理方法。
1.3种子活力鉴定
收获的种子先在42℃烘箱中烘57 d，常温保存，以便进行发芽实验，实验设置3次重复。选取30粒饱满种子，用0.1%的HgCl2消毒15 min，自来水冲洗三次，将所有的种子均匀地置于铺有2层滤纸的9 cm的培养皿中，加入10 ml蒸馏水，然后将培养皿放置于40 cm×30 cm×18 cm的塑料中转箱中，用保鲜膜盖住中转箱以防止水分蒸发。然后将中转箱转入30℃的恒温光照培养箱中，设置为黑暗和光照各12 h，进行种子萌发6 d，每天统计萌发数和发芽数。
种子发芽以种子胚根露出2 mm为准，种子成苗则以根长大于或等于种子长度且胚芽长大于或等于种子长度一半为准，统计每天的萌发数及成苗数。发芽率（GR）计算方法为发芽数除以实粒数，再乘以百分之百。成苗率（SR）计算方法为成苗数除以实粒数，在乘以百分之百。发芽指数（GI）的计算方法为GI=∑（Gt/t），其中Gt为第t天当天的成苗数。
1.4 QTL定位
以IR26为轮回亲本的染色体置换系（CSSL）群体遗传图谱的构建和定位分别使用QTL IciMapping V4.0（http://www.isbreeding.net/software/?type=detail&id=14）中的遗传图谱构建模块（map模块）和染色体片段置换系作图模块，具体操作方法详见该软件相关模块的说明书。QTL检测的参数设置为0.05水平下模拟运算1000次。
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