1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
意义：水稻作为我国重要的粮食作物之一，籽粒积累砷是其他谷类作物的10倍，稻米中砷的浓度变化范围是0.03-1.83mg/kg，稻籽粒中as的积累已经成为人体摄入as的一个重要途径。一般来说，成人每天摄入的砷不能超过10微克。以水稻为主食的地区每日每人摄入稻米量在200-900g之间，以摄入量为200g/d为例，为了控制每天摄入的砷小于或等于10微克，稻米中砷的浓度则要控制在每千克50微克以内。若长期摄入过量的砷，则引起砷毒害引发多种多样的疾病，如癌症、糖尿病、心血管疾病、身体机能紊乱等［4］。同时，稻米中的砷还会使稻米中的微量元素和氨基酸减少，从而间接地影响人体中的微量元素和氨基酸的含量。食物中砷存在的形态中，无机砷的毒性最强，它能够与膜蛋白结合并在肝脏和肾脏中积累；有机砷的毒性没有无机砷强，却可能是引发癌症的因子。因而，筛选和比较籽粒低砷积累的水稻遗传材料对降低水稻籽粒中砷的累积有着重要意义。
国内外研究概况：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。与传统qtl分析方法相比，全基因组关联分析可利用自然原始材料，每个位点可以发掘大量的多态性等位基因。利用关联分析可初步确定候选基因功能，可用于解析复杂的基因调节网络。目前利用全基因组关联分析方法已经对拟南芥、水稻、玉米、小麦、大豆、棉花等作物的性状进行了分析研究。已经发掘和定位了一些与目标性状关联的qtl及基因，例如大豆的缺铁失绿性状、棉纤维品质、水稻柱头和颖花性状、稻米粒色、酚和黄酮含量及抗氧化能力性状、玉米叶片形态构造等。
应用前景：本研究将通过全基因组关联分析获得与水稻籽粒矿质元素和重金属积累相关的qtls和候选基因，利用转基因水稻验证和阐明这些基因在水稻籽粒重金属含量积累的功能机理，旨在减少重金属造成的产量及健康危害，挖掘优良水稻品种。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标：本研究将通过全基因组关联分析获得与水稻籽粒矿质元素和重金属积累相关的qtls和候选基因，利用转基因水稻验证和阐明这些基因在水稻籽粒重金属含量积累的功能机理，旨在减少重金属造成的产量及健康危害，挖掘优良水稻品种。
内容：
本课题将使用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，来自美国康奈尔大学susan mccouch教授课题组。在环境可控的条件下，通过统计162个水稻品种籽粒中砷元素含量的数据，进而通过gwas鉴定与籽粒矿质元素和重金属积累相关的qtls和基因。
3. 研究的方法与方案
研究方法：筛选162份水稻品种材料，统计水稻籽粒中砷元素含量的数据作为表型数据，进而通过gwas鉴定与籽粒矿质元素和重金属积累相关的qtls和基因。
技术路线：162份种质资源→元素含量测定→全基因组关联分析→鉴定显著位点→筛选优质水稻品种
4. 研究创新点
关联分析是解析作物表型多样性遗传基础的有效工具,也是挖掘有利等位基因的重要手段,在作物遗传育种中发挥着越来越重要的作用。随着挖掘覆盖全基因组的单核苷酸多态性(SNP)标记技术的不断改进,基于连锁不平衡(LD)的全基因组关联分析为研究作物的农艺、品质、产量和抗性等复杂性状提供了新途径。
5. 研究计划与进展
2017年10月-2018年5月：
（1）完成16年湖南种植材料的脱粒和准备工作。
（2）测定籽粒中砷元素含量。
