基于染色体片段置换系对水稻粒形及千粒重QTL检测与稳定性分析
发布时间：2021-03-26 05:16
粒形及千粒重是水稻产量的重要影响因素,通过挖掘这些性状的优异基因,对水稻超高产育种具有重要意义。本研究利用1套以籼稻恢复系昌恢121为背景亲本,粳稻越光为供体亲本构建的染色体片段代换系为材料,在3个环境下对水稻粒形及千粒重进行QTL检测及稳定性分析,共检测到59个QTL,分布于1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、10号、11号和12号染色体上,贡献率为0.77%～36.26%,其中发现10个QTL多效位点。值得关注的是qGW2-1、qGW2-2、qGW3-1、qGW3-2、qGL3和qGL12这6个QTL能在3个环境中重复检测到,其中qGW3-1为新鉴定的QTL位点。这些结果为进一步开展水稻粒形基因的精细定位、克隆和分子辅助育种奠定了一定的理论基础。
【文章来源】：作物学报. 2020,46(10)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
水稻粒形及千粒重性状QTL在染色体上的分布
粳稻(O.sariva ssp.japonica)和籼稻(O.sativa ssp.indica)是亚洲栽培稻中的2个亚种,通过挖掘和研究籼(或粳)稻的等位基因在粳(或籼)稻遗传背景中的遗传特点,对于籼粳杂种优势的利用以及籼粳亚种间优良基因之间的互换方面等具有重要的理论和实践意义。水稻产量主要由3个因素构成:单株穗数、每穗粒数和粒重[25]。粒形指标由粒长、粒宽、长宽比和粒厚来综合评价,这4个性状与千粒重成正相关[26]。与大多数农艺性状一样,水稻粒形及千粒重是受多基因控制的数量性状。Lin等[27]利用突变体克隆出D26基因,该基因是OsGRAS19的1个新的位点突变,参与了油菜素类固醇(BR)信号通路,D26通过促进细胞分裂和调节颖片上表皮细胞数量来调节籽粒大小。Hu等[28]克隆出了1个新的主要数量性状位点QTL(qTGW3),它控制水稻的籽粒大小和重量。Shi等[29]最新报道1个控制大粒的基因LG1/OsUBP15,编码1种组成性表达的泛素特异性蛋白酶OsUBP15,通过调节LG1/OsUBP15的表达量来调控籽粒的大小。本研究利用同一套染色体片段置换系群体,在3个环境下进行QTL的检测,共检测到59个水稻粒形及千粒重QTL,这些QTL大部分与前人已报道的QTL/基因处于相近区域,如2号染色体RM1358–RM5812区域的qGW2-1与已克隆的控制粒形及粒重基因LG1/OsUBP15[29]、GW2[8]位于相近区域;qGW2-2与已定位的qGW2.2[4]位于相近区域。3号染色体上的qGW3-2与已定位到的gw3.1[30]处于相邻区域;qGL3与已经克隆的控制粒重和粒长的主效基因GS3[11]都位于3号染色体着丝粒附近区域;qTGW3-1与3号染色体上已经克隆的控制粒重和粒长的主效基因GL3[16-17]位于相近区域。粒宽qGW5-1与5号染色体上已经克隆的控制稻谷的粒宽和粒重gW5[9]基因位于相临区域。7号染色体RM3186～RM3404区域的qTGW7、qGL7-2和Xu等[31]已经克隆的BG2/CYP78A13处于相邻区域。12号染色体上的qGL12与已定位到的qGL-12[4]处于相邻区域。其中在多个研究中能重复检测到而尚未克隆和功能验证的QTL值得进一步重点研究。当然这些QTL与前人已报道的QTL/基因是否处于同一位点,也还需要进一步进行验证。本研究发现了一些前人没有报道的新QTL位点,比如能在3个环境下重复检测到的qGW3-1,为1个新鉴定的能稳定遗传的QTL位点。本研究发现qGW2-1、qGW2-2、qGW3-1、qGW3-2、qGL3和qGL12能在3个环境中重复检测到,说明这6个QTL能够在多个环境条件下稳定表达。在3个环境条件下对亲本昌恢121与qGW2-2、qGL3和qGL12相应位点被置换株系的相关性状进行比较,发现被置换株系的粒型性状和千粒重与轮回亲本昌恢121之间存在显著差异。如株系X208置换了qGW2-2粒宽变宽的同时,也显著增加了千粒重;株系X122置换了qGL3,其粒长变短,粒宽变窄,千粒重减少株系X8置换了qGL12,其粒长变短,粒宽变宽,千粒重增加。因此,充分利用这些稳定表达的QTL对于水稻高产和优质育种是有利的。4 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于染色体片段置换系的野生稻粒长QTL——qGL12的精细定位[J]. 丁膺宾,张莉珍,许睿,王艳艳,郑晓明,张丽芳,程云连,吴凡,杨庆文,乔卫华,兰进好. 中国农业科学. 2018(18)
[2]水稻品种魔王谷粒形、剑叶性状和株高QTL定位[J]. 彭伟业,孙平勇,潘素君,李魏,戴良英. 作物学报. 2018(11)
[3]籼稻C84和粳稻春江16B重组自交系遗传图谱构建及籽粒性状QTL定位与验证[J]. 周梦玉,宋昕蔚,徐静,付雪,李婷,朱雨晨,肖幸运,毛一剑,曾大力,胡江,朱丽,任德勇,高振宇,郭龙彪,钱前,吴明国,林建荣,张光恒. 中国水稻科学. 2018(03)
[4]基于染色体片段置换系的野生稻粒宽QTL-qGW8.1的精细定位[J]. 孙妍,苏龙,乔卫华,郑晓明,齐兰,丁膺宾,许睿,张丽芳,程云连,兰进好,杨庆文. 植物遗传资源学报. 2018(01)
[5]利用野栽分离群体定位水稻粒型相关QTL[J]. 梁云涛,潘英华,徐志健. 西南农业学报. 2017(10)
[6]QTL IciMapping:Integrated software for genetic linkage map construction and quantitative trait locus mapping in biparental populations[J]. Lei Meng,Huihui Li,Luyan Zhang,Jiankang Wang. The Crop Journal. 2015(03)
[7]多环境下粳稻产量及其相关性状的条件和非条件QTL定位[J]. 刘健,牛付安,江建华,孙程,陈兰,郭媛,付淑换,洪德林. 中国水稻科学. 2012(02)
[8]水稻第1染色体短臂粒长和粒宽QTL的精细定位[J]. 余守武,樊叶杨,杨长登,李西明. 中国水稻科学. 2008(05)
[9]香型超级杂交稻新组合淦鑫688[J]. 贺浩华,傅军如,朱昌兰,贺晓鹏,彭小松,陈小荣,刘宜柏. 杂交水稻. 2008(03)
[10]利用水稻重组自交系群体定位谷粒外观性状的数量性状基因[J]. 邢永忠,谈移芳,徐才国,华金平,孙新立. 植物学报. 2001(08)
本文编号：3101020
【文章来源】：作物学报. 2020,46(10)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
水稻粒形及千粒重性状QTL在染色体上的分布
粳稻(O.sariva ssp.japonica)和籼稻(O.sativa ssp.indica)是亚洲栽培稻中的2个亚种,通过挖掘和研究籼(或粳)稻的等位基因在粳(或籼)稻遗传背景中的遗传特点,对于籼粳杂种优势的利用以及籼粳亚种间优良基因之间的互换方面等具有重要的理论和实践意义。水稻产量主要由3个因素构成:单株穗数、每穗粒数和粒重[25]。粒形指标由粒长、粒宽、长宽比和粒厚来综合评价,这4个性状与千粒重成正相关[26]。与大多数农艺性状一样,水稻粒形及千粒重是受多基因控制的数量性状。Lin等[27]利用突变体克隆出D26基因,该基因是OsGRAS19的1个新的位点突变,参与了油菜素类固醇(BR)信号通路,D26通过促进细胞分裂和调节颖片上表皮细胞数量来调节籽粒大小。Hu等[28]克隆出了1个新的主要数量性状位点QTL(qTGW3),它控制水稻的籽粒大小和重量。Shi等[29]最新报道1个控制大粒的基因LG1/OsUBP15,编码1种组成性表达的泛素特异性蛋白酶OsUBP15,通过调节LG1/OsUBP15的表达量来调控籽粒的大小。本研究利用同一套染色体片段置换系群体,在3个环境下进行QTL的检测,共检测到59个水稻粒形及千粒重QTL,这些QTL大部分与前人已报道的QTL/基因处于相近区域,如2号染色体RM1358–RM5812区域的qGW2-1与已克隆的控制粒形及粒重基因LG1/OsUBP15[29]、GW2[8]位于相近区域;qGW2-2与已定位的qGW2.2[4]位于相近区域。3号染色体上的qGW3-2与已定位到的gw3.1[30]处于相邻区域;qGL3与已经克隆的控制粒重和粒长的主效基因GS3[11]都位于3号染色体着丝粒附近区域;qTGW3-1与3号染色体上已经克隆的控制粒重和粒长的主效基因GL3[16-17]位于相近区域。粒宽qGW5-1与5号染色体上已经克隆的控制稻谷的粒宽和粒重gW5[9]基因位于相临区域。7号染色体RM3186～RM3404区域的qTGW7、qGL7-2和Xu等[31]已经克隆的BG2/CYP78A13处于相邻区域。12号染色体上的qGL12与已定位到的qGL-12[4]处于相邻区域。其中在多个研究中能重复检测到而尚未克隆和功能验证的QTL值得进一步重点研究。当然这些QTL与前人已报道的QTL/基因是否处于同一位点,也还需要进一步进行验证。本研究发现了一些前人没有报道的新QTL位点,比如能在3个环境下重复检测到的qGW3-1,为1个新鉴定的能稳定遗传的QTL位点。本研究发现qGW2-1、qGW2-2、qGW3-1、qGW3-2、qGL3和qGL12能在3个环境中重复检测到,说明这6个QTL能够在多个环境条件下稳定表达。在3个环境条件下对亲本昌恢121与qGW2-2、qGL3和qGL12相应位点被置换株系的相关性状进行比较,发现被置换株系的粒型性状和千粒重与轮回亲本昌恢121之间存在显著差异。如株系X208置换了qGW2-2粒宽变宽的同时,也显著增加了千粒重;株系X122置换了qGL3,其粒长变短,粒宽变窄,千粒重减少株系X8置换了qGL12,其粒长变短,粒宽变宽,千粒重增加。因此,充分利用这些稳定表达的QTL对于水稻高产和优质育种是有利的。4 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于染色体片段置换系的野生稻粒长QTL——qGL12的精细定位[J]. 丁膺宾,张莉珍,许睿,王艳艳,郑晓明,张丽芳,程云连,吴凡,杨庆文,乔卫华,兰进好. 中国农业科学. 2018(18)
[2]水稻品种魔王谷粒形、剑叶性状和株高QTL定位[J]. 彭伟业,孙平勇,潘素君,李魏,戴良英. 作物学报. 2018(11)
[3]籼稻C84和粳稻春江16B重组自交系遗传图谱构建及籽粒性状QTL定位与验证[J]. 周梦玉,宋昕蔚,徐静,付雪,李婷,朱雨晨,肖幸运,毛一剑,曾大力,胡江,朱丽,任德勇,高振宇,郭龙彪,钱前,吴明国,林建荣,张光恒. 中国水稻科学. 2018(03)
[4]基于染色体片段置换系的野生稻粒宽QTL-qGW8.1的精细定位[J]. 孙妍,苏龙,乔卫华,郑晓明,齐兰,丁膺宾,许睿,张丽芳,程云连,兰进好,杨庆文. 植物遗传资源学报. 2018(01)
[5]利用野栽分离群体定位水稻粒型相关QTL[J]. 梁云涛,潘英华,徐志健. 西南农业学报. 2017(10)
[6]QTL IciMapping:Integrated software for genetic linkage map construction and quantitative trait locus mapping in biparental populations[J]. Lei Meng,Huihui Li,Luyan Zhang,Jiankang Wang. The Crop Journal. 2015(03)
[7]多环境下粳稻产量及其相关性状的条件和非条件QTL定位[J]. 刘健,牛付安,江建华,孙程,陈兰,郭媛,付淑换,洪德林. 中国水稻科学. 2012(02)
[8]水稻第1染色体短臂粒长和粒宽QTL的精细定位[J]. 余守武,樊叶杨,杨长登,李西明. 中国水稻科学. 2008(05)
[9]香型超级杂交稻新组合淦鑫688[J]. 贺浩华,傅军如,朱昌兰,贺晓鹏,彭小松,陈小荣,刘宜柏. 杂交水稻. 2008(03)
[10]利用水稻重组自交系群体定位谷粒外观性状的数量性状基因[J]. 邢永忠,谈移芳,徐才国,华金平,孙新立. 植物学报. 2001(08)
本文编号：3101020
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nzwlw/3101020.html
最近更新
教材专著
