玉米dna诱导的13种水稻突变体特异序列分析

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1、第一章绪论1．1水稻育种研究概述水稻是重要的粮食作物，在世界粮食生产中占有至关重要的地位；水稻在我国的粮食生产和消费中占主导地位，我国有65％以上的人以水稻作为主食，因此，水稻生产直接关系到民生，关系到国家的粮食安全【l·3】。近些年来，随着我国经济迅速发展和城镇化进程的推进，我国耕地面积不断减少，相应地，我国水稻种植面积也呈现出减少趋势，加上土地质量的退化以及人口数量的增加，我国的粮食安全正面临着严峻的挑战㈣。目前，我国由于受水、耕地等资源的限制，依靠通过扩大水稻种植面积来提高水稻产量的空间很小，因此，唯有努力提

2、高水稻单产才能使我国水稻产量进一步提高，这就要求水稻育种在理论和技术上不断创新【7．9】。纵观我国水稻育种发展历程，曾有两次重要突破，一次是五六十年代发展起来的矮化育种，使我国水稻产量有了第一次飞跃，水稻产量提高了20～30％Po-1l】；另一次是七十年代，三系法杂交水稻取得突破，特别是袁隆平利用雄性不育野生稻培育的杂交水稻，使我国水稻产量有了进一步的提耐12]。两次关键突破，都与水稻新种质的发掘和利用有关。目前我国水稻传统育种理论和技术已经达到很高的水平，水稻经济系数已达到0．5；水稻育种虽然在水稻品质，抗性等方

3、面有所改进，但水稻单产一直处于徘徊的阶段【13．14】。究其原因，主要是随着水稻品种问不断杂交，致使水稻亲本间遗传差异减小，遗传基础变窄，水稻种间杂种优势的利用日趋饱和，仅依靠传统水稻育种理论和技术很难使水稻产量进一步有所提静15】。目前，我国水稻面临的一个重要问题就是米质普遍较差【t6】。随着社会的发展，人们的生活水平不断提高，对农产品质量有了更高的要求，相应的对稻米的品质要求也越来越高，特别是对一些特种稻米的需求量逐年增多【·7】。过去一味追求产量的水稻育种方式很难再满足社会的发展需要，在不牺牲水稻产量的前提下

4、，努力改善水稻品质将是以后水稻育种的一个重要目标。因此，另辟蹊径地利用远缘杂交创造具有强优势、超常规的水稻新种质，扩充水稻基因库，对现有水稻品种进行遗传改良，不失为未来进一步提高水稻产量和品质的新的育种途径。袁隆平院士提出要取得水稻育种的新突破，必须将作物的形态改良与强杂种优势的利用有机结合起来，并将水稻杂种优玉米DNA诱导的13种水稻突变体特异序列分析势的利用分为三个发展阶段，其第三个发展阶段就是利用远缘杂种优势【18-19]。水稻种质资源是进行水稻遗传改良，培育高产、优质水稻品种的重要物质基础。创制水稻新材料和

5、开辟水稻育种新途径已成为目前水稻育种最重要最紧迫的任务之一。远缘杂交可以打破种间生殖隔离，拓展水稻的遗传基础，具有重要的应用和科研价值。利用远缘杂交创制水稻突变体，特别是一些具有突出遗传特征的突变体，对发掘和利用水稻新的功能基因具有重要的意义。Li等用源于自然突变得到的水稻独秆突变体作为研究材料，从中发现并克隆了控制水稻分蘖的功能基因MOCll201。Wang等利用筛选获得的籽粒灌浆存在缺陷的突变材料，成功分离到可以控制籽粒灌浆充实度的基因GIFI[21I。江海湃等用辐射诱变的方法从籼稻品种得到了多分蘖矮秆突变体材

6、料，通过对突变体进行简单重复序列(SSR)、酶切扩增多态性序列(CAPS)和衍生型CAPS(dCAPS)等分子标记分析，成功完成了多分蘖矮秆基因的准确定位c22】。目前，水稻已成为重要的模式生物，具有重要的理论研究价值。随着几种水稻基因组测序的完成以及水稻功能基因研究的深入，水稻研究已进入后基因组时代，水稻在生命科学的理论研究中发挥着越来越重要的作用[23-26】。Jin和Tan等用籼稻品种Teqing作为轮回亲本，普通野生稻作供体亲本构建染色体片段代换系，在代换系中发现了控制水稻分蘖角度和数目的基因PROGI，并

7、将该基因定位于第七号染色体上，该基因的沉默失活导致水稻直立生长[27-28】。Xue等从杂交水稻材料中分离得到了能同时控制水稻穗粒数、株高和抽穗期的基因Ghd71291。Ding等应用生物信息学从水稻材料Lfl分离得到了GH3．8基因，发现该基因的过表达可增强水稻的抗病性【30]。这些功能基因的发现，将为水稻的定向改良提供重要的遗传基础。1．2作物分子育种目前，水稻育种在不降低水稻品质的前提下，要突破水稻产量上的瓶颈期，仅仅靠常规的水稻育种很难能够满足。分子育种不仅克服了常规育种的许多不足，如周期长，选择效率低，预

8、见性差等，而且可以打破物种的生殖隔离，实现优良基因的跨物种重组和聚合，迅速成为作物育种研究热点，将水稻分子育种与常规育种有机结合，相互弥补是未来水稻育种发展的趋势，也是实现水稻育种第三次突变的关键【3I_3钔。植物分子育种包括植物基因工程和外源DNA片段的直接导入这两大技术体系【35-3q。基因工程技术即转基因技术，将控制目的性状的基因分离出来，经DNA重组