發(fā)布時間：2020-11-14 23:31

　　 水稻是典型的短日照植物,在馴化與人工選擇下使得某些水稻品種光周期敏感性漸漸下降,水稻的地域適應(yīng)性得到提高,擴大了水稻的種植范圍。為充分利用各個地域的光溫條件以獲得水稻最優(yōu)產(chǎn)量,育種家需要根據(jù)不同生態(tài)區(qū)的光溫情況對水稻抽穗期進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。通過本室前期研究發(fā)現(xiàn),水稻抽穗期長短與開花期基因型組合有關(guān),尤其Ghd7、Ghd8、Hd1這三個基因型組合均為強功能型(SSF)時會出現(xiàn)極度晚花甚至不開花的情況,具有該基因型組合的水稻品種只適合在熱帶地區(qū)栽種。雜種生育期由親本基因組共同決定。水稻光溫敏不育系湘陵628S配制的雜種F1抽穗期常大幅度延遲甚至不抽穗。日益積累的功能基因組研究成果和基因編輯技術(shù)的快速發(fā)展為植物育種提供了許多新思路。利用具有快速、精確、成本低廉的CRISPR/Cas9系統(tǒng)用于水稻育種可避免常規(guī)育種中耗時長、易出現(xiàn)連鎖累贅等缺點。兩系法雜種優(yōu)勢在秈稻生產(chǎn)上發(fā)揮了巨大作用,而兩系雜交稻在粳稻生產(chǎn)方面幾乎沒有被利用。本研究以628S為對象,利用基因診斷辦法對獲取該品種的主效開花期基因信息,再對主要恢復(fù)系的開花基因進(jìn)行診斷,找到導(dǎo)致628S雜種F1晚花的原因,通過CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)對628S進(jìn)行定向改良;并創(chuàng)建粳型光溫敏不育系材料,減緩育種難度并加快育種進(jìn)程。主要結(jié)果如下:1.通過基因診斷628S及部分不育系和恢復(fù)系材料的主效開花期基因,發(fā)現(xiàn)628S配制的雜種F1的Ghd7Ghd8Hd1三基因組合型為SSH,其中的Hd1是致使628S雜種F1花期延遲甚至不能正常開花結(jié)實的開花期基因。破壞Hd1的功能,產(chǎn)生SSN(Ghd7Ghd8hd1)的組合理論上可以獲得生育期合適的高產(chǎn)組合。因此,運用基因編輯手段CRISPR/Cas9系統(tǒng)對Hd1進(jìn)行精準(zhǔn)高效編輯,目前獲得628S的Hd1敲除材料628SM。為驗證創(chuàng)建材料628SM是否解決了628S配組后F1花期晚的問題,則對628S和628SM與恢復(fù)系材料9311、華占(HZ)、MH63進(jìn)行配組獲得F1和m F1,對628SM和m F1在長、短日照下進(jìn)行抽穗期考察驗證。2.將光溫敏基因pms3、tms5和廣親和基因ORF4-j通過CRISPR/Cas9技術(shù)進(jìn)行基因編輯,并且選擇粳稻中花11(Oryza sativa L.ssp.japonica CV.Zhonghua 11)(即ZH11)作為轉(zhuǎn)化載體,快速創(chuàng)建粳型水稻光溫敏不育系材料,獲得了pms3+orf4-j敲除突變體和tms5+orf4-j敲除突變體材料。目前已對T0代進(jìn)行測序鑒定,并在海南種植T1代進(jìn)行繁種,同時與秈型恢復(fù)系配組獲得F1。
【學(xué)位單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S511
【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略詞表
1.前言
    1.1 .問題來源
    1.2 .文獻(xiàn)綜述
        1.2.1 .植物開花調(diào)控
        1.2.2 .基因診斷
        1.2.3 .水稻兩系的發(fā)展與光溫敏雄性不育基因的挖掘
        1.2.4 .水稻秈粳雜交育種現(xiàn)狀及S5 的研究進(jìn)展
        1.2.5 .基因編輯技術(shù)
    1.3 .研究的目的與意義
2.材料與方法
    2.1 .研究材料
    2.2 .材料種植及相關(guān)性狀考察
    2.3 .使用的菌株及載體
    2.4 .DNA抽提
    2.5 .目的基因測序
    2.6 .單倍型分析
    2.7 .CRISPR-Cas9 載體構(gòu)建
    2.8 .農(nóng)桿菌介導(dǎo)的水稻遺傳轉(zhuǎn)化
    2.9 .轉(zhuǎn)基因植株的陽性檢測及靶位點鑒定
3.結(jié)果分析
    3.1 .利用基因編輯對628S的抽穗期定向改良
        3.1.1.628 S及部分不育系和恢復(fù)系材料中主要抽穗期基因分子診斷
        3.1.2 .Hd1的CRISPR敲除載體構(gòu)建及遺傳轉(zhuǎn)化
        3.1.3.628 SM在長、短日照下的開花期性狀考察
    3.2 .利用基因編輯創(chuàng)建兩系不育系光溫敏材料
4.討論
    4.1 .Hd1 敲除突變體628SM材料及其配組mF1在長短日照下的抽穗期..
    4.2 .Hd1 敲除突變體628SM的育性
    4.3 .利用基因編輯技術(shù)創(chuàng)建粳型不育系的思考與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附表1 實驗所用引物列表
    附錄A 作者簡介
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2884069