粒形及千粒重是水稻產(chǎn)量的重要影響因素,通過挖掘這些性狀的優(yōu)異基因,對(duì)水稻超高產(chǎn)育種具有重要意義。本研究利用1套以秈稻恢復(fù)系昌恢121為背景親本,粳稻越光為供體親本構(gòu)建的染色體片段代換系為材料,在3個(gè)環(huán)境下對(duì)水稻粒形及千粒重進(jìn)行QTL檢測(cè)及穩(wěn)定性分析,共檢測(cè)到59個(gè)QTL,分布于1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、10號(hào)、11號(hào)和12號(hào)染色體上,貢獻(xiàn)率為0.77%～36.26%,其中發(fā)現(xiàn)10個(gè)QTL多效位點(diǎn)。值得關(guān)注的是qGW2-1、qGW2-2、qGW3-1、qGW3-2、qGL3和qGL12這6個(gè)QTL能在3個(gè)環(huán)境中重復(fù)檢測(cè)到,其中qGW3-1為新鑒定的QTL位點(diǎn)。這些結(jié)果為進(jìn)一步開展水稻粒形基因的精細(xì)定位、克隆和分子輔助育種奠定了一定的理論基礎(chǔ)。 

【文章來源】：作物學(xué)報(bào). 2020,46(10)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

水稻粒形及千粒重性狀QTL在染色體上的分布

粳稻(O.sariva ssp.japonica)和秈稻(O.sativa ssp.indica)是亞洲栽培稻中的2個(gè)亞種,通過挖掘和研究秈(或粳)稻的等位基因在粳(或秈)稻遺傳背景中的遺傳特點(diǎn),對(duì)于秈粳雜種優(yōu)勢(shì)的利用以及秈粳亞種間優(yōu)良基因之間的互換方面等具有重要的理論和實(shí)踐意義。水稻產(chǎn)量主要由3個(gè)因素構(gòu)成:單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)和粒重[25]。粒形指標(biāo)由粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)寬比和粒厚來綜合評(píng)價(jià),這4個(gè)性狀與千粒重成正相關(guān)[26]。與大多數(shù)農(nóng)藝性狀一樣,水稻粒形及千粒重是受多基因控制的數(shù)量性狀。Lin等[27]利用突變體克隆出D26基因,該基因是OsGRAS19的1個(gè)新的位點(diǎn)突變,參與了油菜素類固醇(BR)信號(hào)通路,D26通過促進(jìn)細(xì)胞分裂和調(diào)節(jié)穎片上表皮細(xì)胞數(shù)量來調(diào)節(jié)籽粒大小。Hu等[28]克隆出了1個(gè)新的主要數(shù)量性狀位點(diǎn)QTL(qTGW3),它控制水稻的籽粒大小和重量。Shi等[29]最新報(bào)道1個(gè)控制大粒的基因LG1/OsUBP15,編碼1種組成性表達(dá)的泛素特異性蛋白酶OsUBP15,通過調(diào)節(jié)LG1/OsUBP15的表達(dá)量來調(diào)控籽粒的大小。本研究利用同一套染色體片段置換系群體,在3個(gè)環(huán)境下進(jìn)行QTL的檢測(cè),共檢測(cè)到59個(gè)水稻粒形及千粒重QTL,這些QTL大部分與前人已報(bào)道的QTL/基因處于相近區(qū)域,如2號(hào)染色體RM1358–RM5812區(qū)域的qGW2-1與已克隆的控制粒形及粒重基因LG1/OsUBP15[29]、GW2[8]位于相近區(qū)域;qGW2-2與已定位的qGW2.2[4]位于相近區(qū)域。3號(hào)染色體上的qGW3-2與已定位到的gw3.1[30]處于相鄰區(qū)域;qGL3與已經(jīng)克隆的控制粒重和粒長(zhǎng)的主效基因GS3[11]都位于3號(hào)染色體著絲粒附近區(qū)域;qTGW3-1與3號(hào)染色體上已經(jīng)克隆的控制粒重和粒長(zhǎng)的主效基因GL3[16-17]位于相近區(qū)域。粒寬qGW5-1與5號(hào)染色體上已經(jīng)克隆的控制稻谷的粒寬和粒重gW5[9]基因位于相臨區(qū)域。7號(hào)染色體RM3186～RM3404區(qū)域的qTGW7、qGL7-2和Xu等[31]已經(jīng)克隆的BG2/CYP78A13處于相鄰區(qū)域。12號(hào)染色體上的qGL12與已定位到的qGL-12[4]處于相鄰區(qū)域。其中在多個(gè)研究中能重復(fù)檢測(cè)到而尚未克隆和功能驗(yàn)證的QTL值得進(jìn)一步重點(diǎn)研究。當(dāng)然這些QTL與前人已報(bào)道的QTL/基因是否處于同一位點(diǎn),也還需要進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證。本研究發(fā)現(xiàn)了一些前人沒有報(bào)道的新QTL位點(diǎn),比如能在3個(gè)環(huán)境下重復(fù)檢測(cè)到的qGW3-1,為1個(gè)新鑒定的能穩(wěn)定遺傳的QTL位點(diǎn)。本研究發(fā)現(xiàn)qGW2-1、qGW2-2、qGW3-1、qGW3-2、qGL3和qGL12能在3個(gè)環(huán)境中重復(fù)檢測(cè)到,說明這6個(gè)QTL能夠在多個(gè)環(huán)境條件下穩(wěn)定表達(dá)。在3個(gè)環(huán)境條件下對(duì)親本昌恢121與qGW2-2、qGL3和qGL12相應(yīng)位點(diǎn)被置換株系的相關(guān)性狀進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)被置換株系的粒型性狀和千粒重與輪回親本昌恢121之間存在顯著差異。如株系X208置換了qGW2-2粒寬變寬的同時(shí),也顯著增加了千粒重;株系X122置換了qGL3,其粒長(zhǎng)變短,粒寬變窄,千粒重減少株系X8置換了qGL12,其粒長(zhǎng)變短,粒寬變寬,千粒重增加。因此,充分利用這些穩(wěn)定表達(dá)的QTL對(duì)于水稻高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)育種是有利的。4 結(jié)論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于染色體片段置換系的野生稻粒長(zhǎng)QTL——qGL12的精細(xì)定位[J]. 丁膺賓,張莉珍,許睿,王艷艷,鄭曉明,張麗芳,程云連,吳凡,楊慶文,喬衛(wèi)華,蘭進(jìn)好.  中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2018(18)
[2]水稻品種魔王谷粒形、劍葉性狀和株高QTL定位[J]. 彭偉業(yè),孫平勇,潘素君,李魏,戴良英.  作物學(xué)報(bào). 2018(11)
[3]秈稻C84和粳稻春江16B重組自交系遺傳圖譜構(gòu)建及籽粒性狀QTL定位與驗(yàn)證[J]. 周夢(mèng)玉,宋昕蔚,徐靜,付雪,李婷,朱雨晨,肖幸運(yùn),毛一劍,曾大力,胡江,朱麗,任德勇,高振宇,郭龍彪,錢前,吳明國(guó),林建榮,張光恒.  中國(guó)水稻科學(xué). 2018(03)
[4]基于染色體片段置換系的野生稻粒寬QTL-qGW8.1的精細(xì)定位[J]. 孫妍,蘇龍,喬衛(wèi)華,鄭曉明,齊蘭,丁膺賓,許睿,張麗芳,程云連,蘭進(jìn)好,楊慶文.  植物遺傳資源學(xué)報(bào). 2018(01)
[5]利用野栽分離群體定位水稻粒型相關(guān)QTL[J]. 梁云濤,潘英華,徐志健.  西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 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]多環(huán)境下粳稻產(chǎn)量及其相關(guān)性狀的條件和非條件QTL定位[J]. 劉健,牛付安,江建華,孫程,陳蘭,郭媛,付淑換,洪德林.  中國(guó)水稻科學(xué). 2012(02)
[8]水稻第1染色體短臂粒長(zhǎng)和粒寬QTL的精細(xì)定位[J]. 余守武,樊葉楊,楊長(zhǎng)登,李西明.  中國(guó)水稻科學(xué). 2008(05)
[9]香型超級(jí)雜交稻新組合淦鑫688[J]. 賀浩華,傅軍如,朱昌蘭,賀曉鵬,彭小松,陳小榮,劉宜柏.  雜交水稻. 2008(03)
[10]利用水稻重組自交系群體定位谷粒外觀性狀的數(shù)量性狀基因[J]. 邢永忠,談移芳,徐才國(guó),華金平,孫新立.  植物學(xué)報(bào). 2001(08)



本文編號(hào)：3101020