基于QTL-seq的水稻粒质量QTL定位及候选基因分析
发布时间：2021-06-21 21:51
利用实验室收集的优良种质资源籼稻亲本B91及B233分析影响粒质量的关键表型性状,挖掘粒质量相关的遗传位点与候选基因,进一步了解多基因调控粒型性状的遗传基础,以期在种质资源改良中加以应用。以2个籼稻亲本B91和B233及杂交繁育的F2群体为研究材料,对B91和B233籽粒颖壳和胚乳进行扫描电镜观察,测定两亲本灌浆速率;对B91和B233构建的F2分离群体进行QTL-seq分析,通过注释基因表达位置以及预测功能进一步筛选出粒质量候选基因。结果表明,根据籽粒颖壳和胚乳扫描电镜观察,B233与B91粒长、粒宽、粒厚的差异是由细胞大小和细胞数量共同决定的,且与B91相比B233籽粒饱满度较差。通过灌浆参数的比较,B233起始生长势,活跃灌浆时间,最大灌浆速率等指标均大于B91。QTL-seq分析共得到了430 762个有效SNP位点,发现了位于6条染色体上共8个QTL。主要关注正阈值区内的5个QTL,对正阈值区QTL位点内△（SNP-index）>0.7的SNP位点进行了筛选,选出在基因中非同义突变及剪接位点上的SNP突变23个基因,同时挑选出...
【文章来源】：华北农学报. 2020,35(02)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
B233、B91及F1穗部及籽粒形态对比
查询NCBI网站注释基因的转录组信息,主要筛选出在种子和花中特异表达的基因(图7),同时根据基因的预测功能对定位到的基因进行筛选,共获得6个可能与粒质量性状相关的候选基因:Os04g0653100、Os04g0617600、Os04g0624600、Os04g0631000、Os04g0619600、Os02g0611450。其中,Os04g0617600、Os04g0619600编码蛋白激酶或转录调节因子作用,调控细胞凋亡、分化、增殖等细胞周期和生物合成等过程;Os04g0624600、Os04g0631000与碳水化合物的合成与分解相关,可能调控稻米的粒型与品质;Os04g0653100编码蛋白控制生物大分子的运输,同时也是花粉壁细胞的重要组成成分;Os02g0611450编码的蛋白质可能调控生物大分子的合成和细胞周期。3 讨论与结论
灌浆速率等相关指标也会直接影响籽粒充实度并影响到最终粒质量,所以本研究对比了B91及B233灌浆速率(图2)的相关指标。B91的起始生长势、活跃灌浆期时间、平均灌浆速率、最大灌浆速率等指标均小于B233(表1)。其中平均灌浆速率、活跃灌浆期等指标都直接或间接影响最终籽粒质量。灌浆动态指标也是导致B233和B91粒质量差异和品质差异的重要因素之一。表1 Richards方程拟合灌浆参数Tab.1 Richards equation fitting grout parameters 样品Sample A/g R0 Rmax Rmean Dmax D/d Wmax R2 B91 1.335 6 0.197 0.397 0.061 9.57 19.6 0.63 0.997 5 B233 3.059 9 0.354 0.884 0.136 10.07 20.2 1.64 0.983 4 注:A.籽粒终极生长量;R0.起始生长势;Rmax.最大灌浆速率;Rmean.平均灌浆速率;Dmax.达到最大灌浆速率的时间;Wmax.灌浆速率最大时的籽粒质量;D.活跃灌浆期;R2.方程系数。Note: A.Grain final growth; R0.Initial growth potential; Rmax.Maximum grouting rate; Rmean.Average grouting rate; Dmax.Time to reach the maximum grouting rate; Wmax.Grain weight when the grouting rate is maximum; D.Active grouting period; R2.Coefficient of equation.
【参考文献】：
期刊论文
[1]大白菜抗TuMV显性位点F2的QTL-seq分析[J]. 李国亮,张淑江,钱伟,李菲,章时蕃,张慧,方智远,孙日飞. 园艺学报. 2019(02)
[2]基于极端混合池（BSA）全基因组重测序的甘蓝型油菜有限花序基因定位[J]. 张尧锋,张冬青,余华胜,林宝刚,华水金,丁厚栋,傅鹰. 中国农业科学. 2018(16)
[3]基于高密度Bin图谱的水稻抽穗期QTL定位[J]. 董骥驰,杨靖,郭涛,陈立凯,陈志强,王慧. 作物学报. 2018(06)
[4]不同透明度水稻籽粒横断面扫描电镜分析[J]. 陆彦,张晓敏,祁琰,张昌泉,凌裕平,刘巧泉. 中国水稻科学. 2018(02)
[5]Rapid mapping of candidate genes for cold tolerance in Oryza rufipogon Griff. by QTL-seq of seedlings[J]. LUO Xiang-dong,LIU Jian,ZHAO Jun,DAI Liang-fang,CHEN Ya-ling,ZHANG Ling,ZHANG Fan-tao,HU Biao-lin,XIE Jian-kun. Journal of Integrative Agriculture. 2018(02)
[6]特大粒水稻材料粒型性状的QTL检测[J]. 张亚东,张颖慧,董少玲,陈涛,赵庆勇,朱镇,周丽慧,姚姝,赵凌,于新,王才林. 中国水稻科学. 2013(02)
[7]水稻粒形性状的遗传及相关基因定位与克隆研究进展[J]. 高志强,占小登,梁永书,程式华,曹立勇. 遗传. 2011(04)
[8]水稻ADP-葡萄糖焦磷酸化酶小亚基Ⅰ基因的启动子分析[J]. 潘晓雪,姜华武,闫洪波,李美茹,吴国江. 热带亚热带植物学报. 2008(03)
[9]水稻穗上发芽生理生化及颖壳扫描电镜观察[J]. 蔡建秀,陈伟. 中国农学通报. 2007(08)
[10]水稻籽粒灌浆的生长分析[J]. 朱庆森,曹显祖,骆亦其. 作物学报. 1988(03)
本文编号：3241474
【文章来源】：华北农学报. 2020,35(02)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
B233、B91及F1穗部及籽粒形态对比
查询NCBI网站注释基因的转录组信息,主要筛选出在种子和花中特异表达的基因(图7),同时根据基因的预测功能对定位到的基因进行筛选,共获得6个可能与粒质量性状相关的候选基因:Os04g0653100、Os04g0617600、Os04g0624600、Os04g0631000、Os04g0619600、Os02g0611450。其中,Os04g0617600、Os04g0619600编码蛋白激酶或转录调节因子作用,调控细胞凋亡、分化、增殖等细胞周期和生物合成等过程;Os04g0624600、Os04g0631000与碳水化合物的合成与分解相关,可能调控稻米的粒型与品质;Os04g0653100编码蛋白控制生物大分子的运输,同时也是花粉壁细胞的重要组成成分;Os02g0611450编码的蛋白质可能调控生物大分子的合成和细胞周期。3 讨论与结论
灌浆速率等相关指标也会直接影响籽粒充实度并影响到最终粒质量,所以本研究对比了B91及B233灌浆速率(图2)的相关指标。B91的起始生长势、活跃灌浆期时间、平均灌浆速率、最大灌浆速率等指标均小于B233(表1)。其中平均灌浆速率、活跃灌浆期等指标都直接或间接影响最终籽粒质量。灌浆动态指标也是导致B233和B91粒质量差异和品质差异的重要因素之一。表1 Richards方程拟合灌浆参数Tab.1 Richards equation fitting grout parameters 样品Sample A/g R0 Rmax Rmean Dmax D/d Wmax R2 B91 1.335 6 0.197 0.397 0.061 9.57 19.6 0.63 0.997 5 B233 3.059 9 0.354 0.884 0.136 10.07 20.2 1.64 0.983 4 注:A.籽粒终极生长量;R0.起始生长势;Rmax.最大灌浆速率;Rmean.平均灌浆速率;Dmax.达到最大灌浆速率的时间;Wmax.灌浆速率最大时的籽粒质量;D.活跃灌浆期;R2.方程系数。Note: A.Grain final growth; R0.Initial growth potential; Rmax.Maximum grouting rate; Rmean.Average grouting rate; Dmax.Time to reach the maximum grouting rate; Wmax.Grain weight when the grouting rate is maximum; D.Active grouting period; R2.Coefficient of equation.
【参考文献】：
期刊论文
[1]大白菜抗TuMV显性位点F2的QTL-seq分析[J]. 李国亮,张淑江,钱伟,李菲,章时蕃,张慧,方智远,孙日飞. 园艺学报. 2019(02)
[2]基于极端混合池（BSA）全基因组重测序的甘蓝型油菜有限花序基因定位[J]. 张尧锋,张冬青,余华胜,林宝刚,华水金,丁厚栋,傅鹰. 中国农业科学. 2018(16)
[3]基于高密度Bin图谱的水稻抽穗期QTL定位[J]. 董骥驰,杨靖,郭涛,陈立凯,陈志强,王慧. 作物学报. 2018(06)
[4]不同透明度水稻籽粒横断面扫描电镜分析[J]. 陆彦,张晓敏,祁琰,张昌泉,凌裕平,刘巧泉. 中国水稻科学. 2018(02)
[5]Rapid mapping of candidate genes for cold tolerance in Oryza rufipogon Griff. by QTL-seq of seedlings[J]. LUO Xiang-dong,LIU Jian,ZHAO Jun,DAI Liang-fang,CHEN Ya-ling,ZHANG Ling,ZHANG Fan-tao,HU Biao-lin,XIE Jian-kun. Journal of Integrative Agriculture. 2018(02)
[6]特大粒水稻材料粒型性状的QTL检测[J]. 张亚东,张颖慧,董少玲,陈涛,赵庆勇,朱镇,周丽慧,姚姝,赵凌,于新,王才林. 中国水稻科学. 2013(02)
[7]水稻粒形性状的遗传及相关基因定位与克隆研究进展[J]. 高志强,占小登,梁永书,程式华,曹立勇. 遗传. 2011(04)
[8]水稻ADP-葡萄糖焦磷酸化酶小亚基Ⅰ基因的启动子分析[J]. 潘晓雪,姜华武,闫洪波,李美茹,吴国江. 热带亚热带植物学报. 2008(03)
[9]水稻穗上发芽生理生化及颖壳扫描电镜观察[J]. 蔡建秀,陈伟. 中国农学通报. 2007(08)
[10]水稻籽粒灌浆的生长分析[J]. 朱庆森,曹显祖,骆亦其. 作物学报. 1988(03)
本文编号：3241474
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