氮是水稻生长和发育所必需的大量元素之一，而一味追求水稻高产，氮肥的施用量也越来越多，从而导致了环境污染，因此，挖掘水稻耐低氮基因、培育氮高效的水稻品种对农业可持续发展有重要意义。 本研究利用粳稻品种 Asominori为受体和籼稻品种IR24为插入片段构建的共计67个置换系材料，在实验室水培苗期表型同样表现低氮不敏感，通过田间耐低氮QTL分析，通过大田低氮胁迫性状鉴定，筛选出四个耐低氮家系（Y1997、Y1998、Y1999、Y2000），且并结合置换系图谱以及RNA-seq数据以及定量结果初步定位了水稻耐低氮候选基因天冬酰胺合成酶（asparagine synthetase AS），并对其可能行使的功能进行了分析。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法5
1.1实验材料来源及种植5
1.2田间表型数据的收集 5
1.3实验方法及数据分析方法 5
1.3.1提取DNA的实验步骤6
1.3.2聚合酶链式（PCR）反应与程序7
1.3.3聚丙烯酰胺凝胶电泳检测7
1.3.4银染显色7
1.4表型数据分析方法7
1.5 QTL分析 7
2 结果与分析7
2.1大田耐低氮数据分析8
2.2染色体上SSR标记分布8
2.3相关性状QTL定位9
3 讨论11
致谢13
参考文献14
水稻耐低氮胁迫相关性状的基因定位
引言
空气中氮气（N2）约占78%，虽然空气中含氮量巨大，但对于多数高等植物而言，空气中的氮无法直接被直接吸收利用，维持它们生命活动所需的氮源绝大多数是来自于土壤。土壤中氮包含两部分，无机态氮和有机态氮，土壤有机态氮主要有机氮化合物，像包括氨基酸、酰胺和尿素等，无机态氮主要包括铵态氮和硝态氮，正常条件下土壤中硝态氮多于铵态氮[1]。自然情况下植物根系吸收的氮素主要是铵态氮和硝态氮等无机态氮，一些小分子有机物含氮化合物（尿素，氨基酸等）同样能被根部吸收后直接供植物利 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
用。
氮素作为植物生长和发育所必需的营养元素之一，也是限制作物生长和产量形成的首要因素[2]。氮是植物体内核酸、蛋白质、叶绿素重要组成部分。核酸中的氮含量约占15%16%，是植物生长发育必不可少的物质基础，也是遗传基础物质;蛋白质中含有丰富的氮，蛋白质是与生命活动紧密联系在一起的物质是生命的物质基础。氮是叶绿素的重要组成成分，氮素含量直接高低影响着作物光合效率；酶可以催化各种生物化学反应，调节各种反应的催化速度与反应方向，间接影响植物生长发育[3]。
缺氮时，植物中含氮的物质如蛋白质、核酸、磷脂等物质合成受影响，后续会造成植物生长缓慢且矮小，分支分蘖数目明显减少，叶片发育不完全，小并且稀薄，花芽数目减少，形成的果实提前成熟而且易脱落；氮素缺失还会影响叶绿素的合成影响植物光和作用，从而导致产量降低。缺氮时叶片发黄是植物缺氮典型表型，是由于植物体内氮的移动性大，老叶中的氮化物分解后在植物幼嫩的组织中被重复利用的原因造成的，外部表型显现为下部叶片逐渐向上发黄[4]。缺氮不严重时，植物外观变化不大，结实不受影响，但通常情况下籽粒与秸秆的比值会发生改变，容易早熟，导致作物产量和品质下降。氮过多时，植株徒长，叶片浓绿茂密。另外，氮素过多也会为植物带来诸多副作用，例如，据研究氮素过多会使植株体内含糖量降低，导致茎秆中机械组柔软，易倒伏和被病虫侵害。氮在产量、品质和抗逆性中起着不可取代极其重要的作用，与农业生产息息相关，具有广阔的应用与研究前景[5]，因此氮又被称之为生命元素。
不同的植物获得氮素的途径不同，通常有两种途径，一种途径是植物的根部与固氮微生物形成共生关系，产生根瘤，通过根瘤固定大气中丰富的氮作为植物的氮素营养来源，这种方式主要出现在多数豆科植物和少数十字花科植物中；另一条途径是植物通过根表皮上的根毛细胞从土壤中吸收NH4+和NO3等矿质离子，这是包括水稻在内的绝大部分植物获取氮素营养的主要方式，这一途径属于需要消耗代谢能的主动吸收过程[6]。土壤中的氮主要以硝态氮、铵态氮和氨基酸态氮的形式被植物吸收。某些可溶性含氮有机化合物（如各种氨基酸、酸胺和尿素等），但通常情况下可供水稻吸收的有机氮和亚硝态氮并不多[7]。
植物对NH4+和NO3的吸收过程均是主动转运过程，NO3被植物根吸收后，小部分在植物根中直接被同化，大部分被转运到地上部，转运到地上部的NO3进一步被还原成NO2和NH4+，最终被同化为植物可直接吸收的部分。NH4+进入植物体后，很少以NH4+的形式向上运输，而是快速同化为氨基酸后运往地上部；当植物体内的碳水化合物含量升高时，可促进NH4+的吸收。
高等植物同化铵态氮时主要通过铵转运蛋白（ammonium transporters，AMTs）来进行. 在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中，铵转运蛋白分为AMT1和AMT2两类，分别包括5个和1个成员. AtAMT1;1在地下部分和地上部分均有表达，Km值小于 0.5 µmol/L，而AtAMT1;2和AtAMT1;3主要在根中表达，Km值均接近40µmol/L[8]。近年来也有一定数量的硝酸盐转运子基因被报道。可以将这些基因分为两个序列特异的硝酸盐转运家族，NRT1和NRT2。这些摘酸盐的浓度状况并被内源信号如氮代谢和基叶对氮的需求所调控。研究表明NRT2转运子为摘酸盐诱导型、高亲和力吸收系统，而NRT1转运子具备诱导型和组成型表达能力，对氮的吸收也更广泛[9]。水稻中硝酸盐转运蛋白功能研究还不多，通过与 AtNRT1.1序列相似性分离到OsNRT1，但OsNRT1在水稻中的功能目前尚不明确[10]。最近研究发现OsPTR 家族中OsPTR6对二肽和三肽的具有显著的转运能力[11]；OsPTR9 受到外界氮源和近日节律调控，过表达OsPTR9 转基因水稻也可以表现更高的氮素利用率和产量[12]，但仍没有证据表明其具有转运硝酸盐的能力。之前也有关于植物氮素吸收利用的一些文献综述被报道了[1315]。
数量性状QTL分析是基于高密度分子标记连锁图谱来解析复杂性状的遗传机理[1315]。研究已经在玉米、小麦、拟南芥和水稻等作物中有大量的运用。采用合适的统计分析方法是有效利用基因型信息和表型信息的关键，关系到QTL定位结果的优劣。根据标记的使用来分，通常分为单标记分析、区间定位（Interval mapping，IM）、复合区间定位（Composite interval mapping，CIM）以及多区间定位（Multiple interval mapping，MIM）[16]。还有完备区间作图法，完备区间作图法（Inclusive composite interval mapping，ICIM）的提出是为了改善复合区间作图的缺点的一种新方法，该方法利用所有标记的信息，通过逐步回归选择重要标记变量来估计其效应，不仅能定位加/显性效应QTL，还能定位上位型互作QTL[17]。QTLs 定位是通过数量性状观察值与标记间的关系分析来确定各个数量性状位点在染色体上的位置、效应，甚至各个QTL之间的相关作用。它实际上是基于一个特定的模型的遗传假设，是统计学上的一个概念。QTL连锁作图的构建策略一般包括：根据不同类型与规模的作图群体，选择相应合适的实验技术，采用适宜的分子标记，利用统计分析软件及数据处理软件。一般连锁作图的群体主要为：F2群体、回交群体（BC）、单倍体加倍的群体（DH）重组自交系群体（RIL）、近等位基因系（NILs）和染色体片段置换系（CSSLs）等。

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