水稻成熟胚组织培养能力遗传机制的相关研究
植物组织培养和遗传转化是转基因育种技术发展和应用的重要基础，而植物离体培养能力的高低是决定转基因效率的关键。已有诸多证据表明，基因型是决定植物组织培养能力的主要因素。水稻是人类的主要粮食作物之一，对水稻组织培养能力遗传机制的研究具有举足轻重的意义。
93-11和日本晴分别是籼、粳稻的代表性品种，也是转基因难易程度高低的两个典型范例。本研究对93-11以及源自于日本晴×93-11的重组自交系群体(RIL)进行了成熟胚组织培养能力的详细评估，结合基于SNP的群体深度测序的基因型数据对组培再生相关性状进行了QTL定位，并对部分主效QTL区段注释基因进行了表达水平分析，缩小了候选基因的筛选范围。同时对亲本日本晴和93-11各生长时期的愈伤展开了抗氧化能力方面的生理生化分析。结果如下:
1.通过不同愈伤诱导培养基（MS和NBm诱导培养基）和植株再生培养基（MSB、MSW、NBm和DL3）对93-11成熟种子胚进行组织培养能力的考察，发现:(1) NBm诱导培养基更适于对93-11愈伤的诱导;(2)以每粒愈伤平均出苗数(NRS)考察分化能力时，17天的93-11愈伤再生能力最强，之后随继代培养时间的延长逐渐下降，其中DL3再生培养基对于培养40天以内的93-11愈伤具有最好的植株再生表型，但对于50天的愈伤已无优势;而以植株再生率(RR)考察时，不同培养基对不同培养时间的93-11愈伤的再生能力影响不大。
2.将愈伤诱导、分化和植株再生过程分解为十个性状(ICC、ICS、ICF、ICR、CIR、CPA、CBA、CGA、NRS和RR)对RIL进行组培能力考察，结果表明:(1)本实验的表型鉴定过程具有良好的可重复性，且各性状评价指标之间大都存在显著或极显著的相关性;(2)群体各株系组培能力表现各异，大部分性状各株系表型差异呈现连续分布状态，且均出现超亲分离现象，其中CBA、CGA、NRS、RR呈现出严重偏态分布，预示着控制相关性状的主效基因的存在。
3.结合SNP为基础的bin图谱和RIL的九个表型进行QTL定位，共找到25个QTL，分布在除1，4，8，11以外的其它8条染色体上，LOD值介于3.12和9.09之间，表型贡献率从5.99％至21.91％，两个亲本对部分表型都有不同程度的贡献，以第7号染色体上QTL区域效应值最高。此外，还发现了8组QTL共定位现象。
4.通过对与性状CGA、NRS和RR相关定位在Chr.7上的主效QTL共定位区域（95％置信区间）内的注释基因进行RNA表达水平分析，发现27个基因在日本晴和93-11间有明显差异表达，大大缩小了候选基因的范围。
5.对日本晴和93-11不同时期愈伤的酶活性水平进行测定，包括:总抗氧化能力(T-AOC)、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性。结果表明，T-AOC受基因型影响，93-11愈伤分化后期T-AOC活性的大幅增加与这时期愈伤的褐化死亡有关。
水稻;组织培养;QTL定位;候选基因;遗传机制
浙江大学
博士
作物学
钱前;陶跃之
2012
中文
S511
128
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）