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摘要：水稻生产中，由于追求水稻高产而过量施用氮肥，导致大量的氮肥流失，导致了环境污染。因此氮高效品种与控制氮素利用效率（Nitrogen-use efficiency，NUE)的基因是氮高效分子育种的基础。水稻NUE是一个复杂的、受多基因和环境共同控制的性状。本研究利用50,539个SNP标记，分析117个品种群体结构组成的微核心群体的结构，调查不同氮素处理下单株产量性状，以及单株产量比值，采用关联分析中的GLM和MLM模型对标记与性状分析了基因组关联分析，为克隆氮素利用效率基因和氮高效育种奠定基础。28734
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毕业论文关键词：水稻；低氮素处理；单株产量；关联分析
Association analysis for rice yield on different nitrogen levels
Abstract: The excessive use of nitrogen fertilizers resulted in a large number of nitrogen loss, and led to the pollution of the environment in rice production. It`s necessary to search for varieties harboring the genes controlling nitrogen-use efficiency. Nitrogen-use efficiency (NUE) is inherently complex, governed by multiple genetic and environmental factors in rice. In this study, 50,539 pairs of single nucleotide polymorphism (SNP) markers were applied to assess population structure of a mini-core population consisting of 117 rice varieties from different regions. We observed yield per plant under different nitrogen treatments and calculate the ratio for NUE evaluation. We carried out the association analysis using general linear model method and mix linear model methods. The associated loci will be further investigated for NUE gene isolation and molecular breeding.
Key words: rice；different nitrogen treatment；yield per plant；association analysis
目 录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 试供材料 2
2 数据分析方法及相关软件 2
2.1 关联分析2
3 结果与分析3
3.1 水稻地方品种表型数据统计分析3
3.2 氮素利用效率性状的关联分析4
4 讨论11
4.1 全文讨论与创新之处11
4.1.1 本研究检测到的SNP位点与前人报道结果的比较 11
致谢12
参考文献12
水稻不同氮素水平下单株产量的关联分析
引言: 氮素是植物生长的必需营养元素之一，也是植物体中许多有机化合物的主要成分，植物对氮素的需求量要远高于其他营养元素。土壤中氮素主要有两种存在方式：一是无机态氮，占全N含量的1%~10%，无机态氮又分为铵态氮和硝态氮、亚硝态氮；另一种是有机态氮，它占全N含量的90%以上。土壤中的有机氮一般不能被植物直接吸收利用，必须经过矿化作用分解为无机态氮，才能被植物吸收利用[1]，这就导致了土壤缺氮，从而直接影响了农作物的生长发育，导致了产量的下降[2]。在这60年来，为了增加农作物的产量，全球的农田施氮肥水平在不断的提高。然而在实际生产中，为了提高水稻产量而过量施用氮肥，超出了作物吸收能力范围和土壤固氮能力范围，造成了氮素利用效率浪费和一系列环境问题，不利于农业生产的可持续发展。如何提高水稻对氮素的利用效率来降低氮肥施用量已引起国内外科研工作者的兴趣。一般来说库容越大，越有利于植株体内其他器官组织内的养分向库容量大的器官转运。因不同水稻品种库容量大小不一样，而库容量的大小对水稻干物质量的生产、分配与转运具有明显的影响，但目前对不同库容量大小的水稻在氮素利用上的研究较少，机制尚不清楚。和田義春等研究结果表明[3]，库容量的不同引起水稻植株内氮素由营养器官向生殖器官的转移量也不同。单玉华等研究发现[4]，水稻植株内含氮率与库容量的关系不紧密，但在抽穗期时植株的含氮率有随库容量的增大而提高的趋势，而在成熟期时水稻体内的含氮率会随库容量增大而降低；且库容量越大，成熟期水稻植株含氮率比抽穗期水稻植株降低的幅度越大，说明库容量越大的植株抽穗后碳代谢强度相对越大。根系是植物吸收养分的主要器官，也是养分在植物体内运输的重要部位，保证根系对养分和水分的吸收，是保证植物光合作用的重要前提，而且根系的生长与氮素的吸收、植株产量有着密切的联系。氮素经根系被吸收进植物体内后，在经历同化作用和转运才能有效地被植物体吸收。根系吸收离子和水分是一个动态的耗能过程，不同氮素吸收效率的水稻品种耗能是不一样的，高氮素吸收效率的品种往往耗能较多，为植株整体的氮素吸收、利用提供大量的能量。在低氮素条件下，植株吸收氮素能力强的形态上表现为根数目的增多，根长变长，分布密度变大；在生理生化特性上表现为根系脱氢氧化能力强以及细胞色素氧化酶活性强，ATP含量高，对NH_4^+的亲和力高。随着库容量的增大，水稻植株的吸氮能力显著增强，当水稻抽穗后体内氮素由营养器官向生殖器官的转移的比例明显加大；随着库容量的增大，植株的干物质生产效率，籽粒生产效率及氮素收获指数均明显提高，说明增加库容量与提高水稻对氮素的利用效率是一致的。