1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
意义：鉴于水稻特殊的生长习性，其在发芽期对外界生长温度的变化非常敏感，低温会导致水稻种子发芽速度缓慢，烂芽烂根，严重影响植株后期的形态建成，进而降低水稻产量。因而培育发芽期耐冷的水稻新品种是近年来水稻抗性育种的关键课题之一。目前对水稻发芽期的耐冷调控机制研究还比较少，大部分研究还停留在表型或者单一品种的单个基因的研究。本研究将应用全基因组关联分析和第二代测序技术方法发掘水稻发芽期耐冷相关的关键基因，并进一步开展基因功能分析。这对于我们了解发芽期水稻的温敏机制及培育耐冷的水稻新品种具有重要意义。
国内外研究动态：水稻（OryzasativaL.）是世界上最主要的三大粮食作物之一，播种面积占世界粮食播种总面积的1/5，年产量约4.8亿吨，占世界粮食总产量的1/4。由于水稻起源于热带、亚热带，是对15℃以下低温环境较敏感的作物（Nakagahraetal.1997）。全世界每年约有1,500万公顷的水稻在不同生长期，如萌发期、营养生长期、生殖生长期，受到不同程度的低温冷害（Fujinoetal.2004）。提高水稻耐冷性、培育耐冷品种是解决水稻冷害的最有效途径，已成为当今水稻育种的一个重要目标。
水稻耐冷性是一个由多基因控制的复杂数量性状，随着DNA分子标记和基因组作图技术的发展，基于连锁作图的QTL定位分析已有不少报道。然而目前仅有一个控制水稻种子低温发芽的QTLqLTG-3-1被精细定位（Fujinoetal.2008），有关水稻发芽期耐冷性基因未见报道。
2. 研究的基本内容和问题
研究目的：分析鉴定水稻发芽期耐冷的相关QTL，对发掘到的水稻发芽期耐冷基因的生化功能和调控机制进行初步解析。
研究内容：本研究拟利用水稻自然变异群体通过全基因组关联分析和新一代测序定位策略来鉴定在水稻发芽期耐冷调控中起关键作用的水稻基因。研究材料名为RiceDiversityPanel，是美国康奈尔大学SusanMcCouch教授课题组从世界各地收集分离鉴定的400份稳定纯合体的水稻的自然变异群体。本研究将测定它们在发芽期对低温胁迫的耐受性，进而通过全基因组关联分析(genome-wideassociationstudy,GWAS)(Atwelletal.2010)和新一代测序定位(mapping-by-sequencing)(Zhuetal.2012)技术鉴定水稻发芽期耐冷的关键基因并研究其生化功能及调控机制。
[1]AtwellS,HuangYS,VilhjalmssonBJ,etal.Genome-wideassociationstudyof107phenotypesinArabidopsisthalianainbredlines.Nature2010,465:627.
3. 研究的方法与方案
研究方法：对这稳定的400份水稻自然变种，在低温的生长条件下进行发芽实验，选定芽突破种皮为发芽标准，以发芽率作为定量数据。产生的定量数据将用来进行GWAS解析，从而找到水稻基因组中与温敏相关的QTL(QuantitativeTraitLoci)。
可行性分析：GWAS是用来检测全基因组范围的DNA变异与可观测的性状之间的遗传关联的一种分析策略。近年来已有报道成功利用此方法在模式植物拟南芥及玉米、水稻等作物对多种性状进行了研究。随着基因组学以及新型测序和分析技术的迅猛发展，GWAS应用日趋广泛，是研究发掘与植物特异性状相关的QTL及基因的有效方法。本研究所用的水稻品种群是稳定的纯合品种并有高密度SNP序列信息，因而它是GWAS研究的理想材料，也并为本实验的成功开展提供了有效保证。基于第二代测序技术的测序定位策略是基因克隆新方法(Schneebergeretal.2011)，本实验室利用此方法从拟南芥中成功克隆得到了多个与拟南芥温敏及抗病性相关的基因(Zhuetal.2012)。因而本实验在理论和技术上都有比较充分的准备。
[1]SchneebergerK,WeigelD.Fast-forwardgeneticsenabledbynewsequencingtechnologies.TrendsPlantSci2011,16:282.
4. 研究创新点
创新之处：目前仅有一个控制水稻种子低温发芽的QTLqLTG-3-1被精细定位，有关水稻发芽期耐冷性基因未见报道。近年来，基于连锁不平衡的关联分析已成为解析植物数量性状基因型的主要方法。但是，还未见报道通过全基因组关联分析研究水稻发芽期耐冷性。本研究将创造性的利用水稻自然变异群体通过全基因组关联分析和新一代测序定位策略来分析鉴定水稻发芽期耐冷的相关QTL。
5. 研究计划与进展
研究计划：鉴定并定位与水稻发芽期耐冷相关的QTL，发掘多个与水稻发芽期耐冷性相关的调控基因，并揭示其可能的分子调控机制。
预期进展：
2015.7-9月 统计发芽数据(400水稻品种)
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