基于染色体片段置换系定位水稻种子萌发相关QTL开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

种子萌发（seed germination）是种子植物生命周期的起始阶段，决定植物后期能否正常的生长，及其生长状态^[1,2]。种子萌发始于成熟干种子的吸水，止于胚根突破种皮。成熟的种子通过休眠或解除休眠后，给予适宜的环境条件，快速吸水，恢复代谢，最终发育成为具有正常根、茎、叶的幼苗^[3]。

种子萌发是一个复杂的生理过程，根据吸水率及重量的变化可分为三个阶段：第一阶段是干种子的快速吸水过程，即吸胀过程。吸胀开始后，种子内部启动各种生理生化过程，生物大分子、细胞器开始修复。当细胞内部水分达到一定饱和时，吸水逐渐停止，此时进入第二阶段，即吸水滞缓期。这个阶段，种子虽然吸水停滞，但种子内部代谢活跃，种子物质开始储备动员、代谢活化、转录和翻译激活，同时体内的植物激素如ga、aba等发生变化^[2]。与此同时，种胚细胞迅速分裂和伸长，种胚体积增大，胚根向外生长到一定程度后，顶端就突破种皮向外伸，即露白。种子露白后再次加速吸水过程，这个阶段为种子发芽的第三阶段。这个阶段胚根、胚芽鞘伸长加快，当胚根和胚芽达到一定程度时，就称为发芽，之后形成幼苗，完成种子发芽的全过程。生理学上将第一阶段和第二阶段称为发芽（germination），将第三阶段为后萌发阶段（post-germination）或成苗阶段（seedling establishment）^[4,5]。农业生产中，种子发芽过程则也将第三阶段包含在内^[6,7]。

水稻是典型的单子叶模式植物，了解水稻种子发芽调控机制有助于水稻生产和新品种的培育，同时对其他作物种子活力的研究也具有借鉴意义。you等^[11]利用珍汕97和irat109构建的重组自交系群体（rils），通过施加外源aba来探究种子萌发过程中aba敏感的机制，并以相对发芽活力（rgv）和相对发芽率（rgr）为指标，利用复合区间作图法（cim）和混合线性模型分析方法（mcim）定位了5个aba敏感的加性qtls和6对上位性qtls。wang等^[10]以种子发芽率（gr）和发芽指数（gi）为指标，采用多区间作图法（mim）对大关稻和ir28构建的ril群体进行qtl分析，共检测到10个位点。li等^[12]利用日本晴与珍汕97构建的以珍汕97为背景染色体片段置换系（cssl）定位了4个种子发芽相关的qtl位点，其中一个主效位点qgr2被精细定位到10.4 kb的区间内。dang等^[13]以根长（rl）、芽长（sl）、芽干重（sdw）为种子活力指标，采用关联分析的定位方法对540份水稻品种两年的种子活力表现进行qtl分析，共定位了27个qtls，其中16个为新位点，可为提高水稻种子活力提供育种价值。liu等^[14]利用ril群体，以发芽率（gr）、发芽势（gp）、发芽指数（gi）和t₅₀为指标，动态分析三个不同成熟时期种子的活力，共检测到24个加性qtls和9对上位性qtls，并发现种子活力的位点多与籽粒大小、种子休眠、低温发芽力等性状连锁。xie等^[5]利用珍汕97与明恢63构建的重组自交系群体（ril），对萌发和成苗阶段种子活力进行两种温度条件下qtl定位分析，检测到8个qtl位点，其中5个控制成苗阶段种子活力，3个控制萌发阶段水稻种子活力，并对控制幼苗形成的qsv-1和控制发芽的qsv-5c进行了精细定位，最终分别定位在1.13 mb和400 kb的区域内。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

利用粳稻品种韭菜青和籼稻品种ir26构建的染色体片段置换系群体，在正常条件下对控制水稻种子发芽速度的相关基因进行定位分析，为分子标记辅助选择育种培育耐低温高活力的水稻品种提供理论依据。

研究内容：

（1）遗传图谱的构建

3. 研究的方法与方案

研究方法：

（1）材料构建

韭菜青是一个休眠性强，种子活力差的粳稻品种，ir26是一个高活力，发芽整齐的籼稻品种，前期以ir26为轮回亲本，构建了染色体片段置换系群体。

4. 研究创新点

本项目利用染色体片段置换系群体定位到了一个控制水稻高活力的QTL。进一步研究将可以成功克隆目的基因，初步探明在种子萌发过程中分子作用机理，为培育水稻高活力品种提供基础。

5. 研究计划与进展

2015年7月-8月：查找及阅读文献，实验课题设计；

2015年9月-2016年1月：亲本及染色体片段置换系群体在正常条件下表型鉴定；

2016年2月-3月：数据整理分析，与发芽速度相关qtl定位；