粳稻穗长QTLqpl9-2的精细定位开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

水稻是重要的粮食作物之一，为世界上l／2以上的人口提供食物和营养来源。水稻也是我国最重要的粮食作物，产量占我国粮食总产的1／2以上。由于人口的不断增长，水稻产量的提高也就成为水稻遗传育种学家追求的永恒目标。水稻产量的构成包括许多因子，其中穗长是影响水稻产量的重要因子之一。rao等对20个高产品种的产量与其各构成性状之间进行相关分析发现，穗长是对每个品种的产量具有最明显且直接影响的4个产量相关性状之一。因此，开展水稻穗长性状的遗传研究具有重要的理论意义和实际价值。

水稻穗长是典型的数量性状，遗传基础复杂，且易受环境的影响。不同的研究者，利用f，、dh和ril等不同的遗传群体，对控制穗长qtl进行了定位研究12～l。王智权等以asominori为受体亲本、ir24为供体亲本的染色体片段代换系对水稻的穗部性状进行了相关分析，检测到4个穗长相关的qtls。任德勇等㈡1以16个单片段代换系和15个双片段聚合系为研究材料，对穗长qtls进行鉴定并研究其加性及上位性效应，检测到6个穗长qtls和9对基因互作座位。ahamadi等叫利用ir64和taromemolaei的59个bc2f5系检测到8个穗长相关的qtls，分别位于第2(2个)、4(2个)、11(2个)、和12(2个)染色体上。何风华等利用52个以华粳籼74为遗传背景的单片段代换系定位到了2个穗长的qtl，分别位于第4、第7染色体上。方萍等利用ir64azucena的dh群体对穗长性状进行qtls鉴定，高氮水平下检测到2个控制穗长的qtls，分别位于第1和第4染色体上；低氮水平下检测到5个穗长qtls，分别位于第1、3(2个)、4、6染色体上。yamamoto等利用籼粳交的bc1f3群体定位了4个控制穗长的qtls。

目前，gramene数据库已收录了253个穗长相关qtls，这些qtls的鉴定大部分都使用f2，dh和ri等作图群体，这些作图群体一方面遗传背景比较复杂，对qtl定位研究有一定的影响；另一方面这类遗传材料难以快速建立次级分离群体，以进一步精细定位相关qtl。染色体片段代换系(chromosome segment substitution lines，cssls)是利用分子标记辅助选择技术建立起来的一套近等基因系，是在相同的遗传背景中导入供体亲本的染色体片段，因此，降低效应较大的qtl对效应较小的qtl的遮盖作用，减少了qtl之间的互作，从而使微效qtl被检测出来。利用单片段代换系能把复杂性状分解为简单的孟德尔性状，从而提高qtl鉴定的精确度和灵敏度，并且在初级定位基础上，可快速构建次级分离群体，并将qtl定位分析限定在较小的置换片段区域内，能大大加快精细定位的进程。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：利用一个以秀水79为遗传背景c堡为渐渗系的染色体片段置换系的bc3f2群体将已经初定位的一个关于水稻穗长的qtlqpl9-2进行精细定位并筛选候选基因。

研究内容：首先从秀堡染色体片段置换系中选择有初定位目标片段的家系，然后将这些家系共同种植在大田里，抽穗后收取叶片提取dna。等到其成熟后采集家系中每个单株的主茎穗进行性状调查、记录数据并分析。然后对初定位的染色体片段进行ssr标记加密，通过ssr鉴定来缩短目标片段的长度，最后筛选出候选基因。

拟解决的关键问题：对含有控制穗长的qpl9-2进行精细定位并筛选出候选基因。

3. 研究的方法与方案

研究方法：1、1.目标基因DNA的序列分析、引物设计和PCR扩增；2. DNA聚丙烯酰胺凝胶电泳；3. 水稻叶片DNA的提取；4、水稻穗长的测量；5、Windows QTL Cartographer 2.5、复合区间作图法(composite interval mapping，CIM)检测QTL。

技术路线：

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实验方案：1、从秀堡染色体片段置换系的BC3F1中选取含初定位目标片段的家系进行种植得到BC3F2。

2、对BC3F2群体的穗长进行测量并分析。

3、对已初定位的染色体目标片段利用SSR标记进行加密并鉴定，精确目标片段的位置，最后筛选候选基因。

可行性分析：（1）试验材料可靠。本实验所用材料是利用秀水79为遗传背景C堡为渐渗系构建的染色体片段置换系，从中选取了含有初定位目标片段的BC3F2群体共745株

（2）研究思路合理，实验技术成熟。本实验中关于水稻穗部性状的精细定位技术已被广泛应用。

（3）实验设备齐全。本实验依托南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室。实验室具有实施本项目所需要的仪器、设备和田间试验条件。

4. 研究创新点

利用CSSL群体进行精细定位更快捷，并且本实验中定位到的QTL是新发现的，之前并无报道。

5. 研究计划与进展

2013.7-2013.9课题相关理论知识及文献的学习，并在田间学习水稻种植技术。

2013．9-2013.11对实验材料相关性状进行测量和分析。