耐低钾水稻的筛选及基因型鉴定

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1、分类号学校代码!Q5垒2密级学号2Q!!Q2l垒122鱼耐低钾水稻的筛选及基因型鉴定ScreeningandGenotypesIdentificationofLowPotassiumTolerantRice研究生姓名指导教师姓名、职称学科专业研究方向湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一四年五月摘要我国耕地缺钾面积不断扩大，在我国南方水稻主产区，出现土壤缺钾或严重缺钾的耕地达到了50％以上，钾已成为限制水稻优质高产的主要因素之一。我国钾资源贫乏，需要大量进口钾肥，但是钾肥价格日益高涨，依靠大量进口钾肥来解决我国耕地缺

2、钾问题并非良计。因此，筛选出能够适应低钾环境的耐低钾水稻基因型，是解决缺钾问题的重要途径。本研究以490份杂交稻亲本材料和732份日本晴／9311杂交后代为材料进行耐低钾筛选，并对耐低钾能力最强和最弱的材料进行吸钾相关基因的分子检测，目的在于为我国南方耐缺钾水稻育种提供理论和技术支持，促进我国粮食安全生产的同时，降低粮食生产成本，减少农业生产对环境的不利影响。主要研究结果如下：1．不同K+浓度对水稻生长的影响规律通过水培法，在8种中低钾营养液和完全营养液(40mg／L)培养水稻至五叶期。K+浓度在O-2mg／L条件下

3、，所有水稻材料生长均严重受阻，矮小细弱；当K+浓度增加到3mg／L时，其各项形态指标得到显著改善，不同品种间差异最大；随着K+浓度进一步增加，植株逐渐生长得更好，耐低钾水稻的生长量与完全营养条件下的差异迅速变小。当K+浓度达20mg／L后，改善植株生长的增长趋势减缓。2．水稻耐低钾能力的比较与一级耐低钾水稻品种的筛选在低钾营养液(3mg／L)和完全营养液(40mg／L)条件下，以五叶期为筛选时期，根据植株地上部相对于重，结合植株相对株高、根长、鲜重及缺钾症状等表型，对1222份供试水稻材料进行了耐低钾T能力等级划分(

4、一级为最耐低钾，四级为低钾敏感)，从日本晴／9311杂交后代中筛选出5份一级耐低钾品种，从杂交稻亲本材料中筛选出4份一级耐低钾品种；二级耐低钾材料239份；三级耐低钾材料507份；四级耐低钾材料467份。3．不同耐低钾水稻叶片中钾离子含量的比较在低钾条件下，由于不同水稻吸收利用钾的能力不同，叶片中钾离子含量差异显著，耐低钾基因型其叶片钾离子含量要高于不耐低钾基因型。4．不同耐低钾水稻的吸钾相关基因的分析用11个与钾吸收相关基因设计的引物对筛选出的24种耐低钾与不耐低钾基因型进行PCR检测，在所有材料中均能检测到C2、

5、OsHKT4．eGFP、OsTPK-A的目的条带，但与水稻耐低钾能力没相对应关系，OsKAT3、OsSKORI、Pa2．J、OsKAT2、OsAKT4、AtKATl、AtAKTl和OsHAKl未能检测到目的条带。对8种耐低钾与不耐低钾材料进行RT-PCR检测，C2、OsHKT4．eGFP、OsTPK-A和OsKAT3在所有材料中均有表达，在不同基因型中这4个基因虽有表达量的差异，但依然与水稻耐低钾能力无相关性，其余基因并未检测到目的条带。对其中4种材料中OsKAT3的RT-PCR产物进行测序，在14个不同的碱基位点上

6、有差异，与日本晴的OsKAT3基因序列进行比对，发现耐低钾基因型与日本晴差异位点最少，不耐低钾基因型与日本晴差异位点最多，这些碱基上的差异可能与水稻耐低钾能力的强弱有相关性，这有待进一步研究与验证。关键词：水稻，耐低钾，筛选，基因IIABSTRACTOurcountrycultivatedlandareaisexpandingeveryyear，riceproducingareasinsouthernChinaappearedpotassiumdeficiencyorseverepotassiumdeficiency

7、insoilhasreachedmorethan50％ofthecultivatedland．Potassiumhasbecomeoneofthemajorfactorslimitinghighyieldandqualityofrice．Chinaisapotassiumresource—poorcountry，whichneedtoimportlargequantitiesofpotash，butthepricesisrising，relyheavilyonimportsofpotashtosolveourprob

8、lemsisnotafeasibleway．Thus，screeningforlowpotassiumtolerantricegenotypeswhichcanadapttotheenvironmentoflowpotassium，isanimportantwaytosolvepotassiumdeficiencyproblem．Inthisr