控制水稻粒重QTL的定位

彭 強(qiáng)，劉 穎，張大雙，吳健強(qiáng)，王際鳳，黃培英，朱速松

（貴州省水稻研究所，貴州貴陽(yáng)550006）

控制水稻粒重QTL的定位

彭 強(qiáng)，劉 穎，張大雙，吳健強(qiáng)，王際鳳，黃培英，朱速松＊

（貴州省水稻研究所，貴州貴陽(yáng)550006）

為稻谷產(chǎn)量性狀QTL定位研究提供新素材，以V20B和CPSLO17作為親本，構(gòu)建150份V20B／CPSLO17重組自交家系（RIL）。結(jié)合RIL群體的稻谷千粒重表型數(shù)據(jù)，運(yùn)用MapQTL5軟件的區(qū)間作圖法進(jìn)行稻谷千粒重QTL檢測(cè)及其遺傳效應(yīng)分析。結(jié)果表明：有1個(gè)新的控制稻谷粒重QTL，命名為qTGW－3，其LOD值為4．14，對(duì)表型變異的解釋率為11．9%，等位基因效應(yīng)來(lái)源于親本V20B。

水稻；重組自交家系；千粒重；作圖群體；數(shù)量性狀基因座

千粒重（thousand－grain weight，TGW）是非常重要的農(nóng)藝性狀，是決定水稻產(chǎn)量的三大構(gòu)成要素之一，也是遺傳力最高且最易人工控制的因素。近幾年，在水稻重要經(jīng)濟(jì)性狀研究領(lǐng)域取得進(jìn)展，控制千粒重的分子機(jī)理研究已初見(jiàn)端倪。粒重是受粒寬、粒長(zhǎng)、粒厚和種子充實(shí)度等子性狀控制，而這些子性狀又是受多個(gè)基因控制的數(shù)量性狀，且每個(gè)性狀之間可能互相制衡而共同控制水稻谷粒的千粒重［1－2］。

研究表明，千粒重是受多基因控制的、復(fù)雜的數(shù)量性狀，目前已有多個(gè)控制水稻粒重的主效數(shù)量性狀基因座（QTL）基因被成功克隆，而這些主效QTL基因往往還控制其他性狀。GS3基因［3－4］是運(yùn)用圖位克隆方法克隆到的控制水稻粒長(zhǎng)和粒重的主效QTL基因，GW2基因［5］和qSW5基因［6］是控制水稻粒寬和粒重的主效QTL基因，而GIF1基因［7］是控制水稻谷粒充實(shí)速率和粒重的主效QTL基因。目前，千粒重QTL研究是以秈秈交、秈粳交遺傳背景材料為主，而筆者以廣親和性爪哇稻CPSLO17和配合力強(qiáng)秈稻V20B為親本構(gòu)建新的秈爪交遺傳背景RIL，以稻谷千粒重為表型數(shù)據(jù)，結(jié)合高密度SLAF標(biāo)簽連鎖圖譜，進(jìn)行稻谷千粒重QTL定位及其遺傳效應(yīng)分析，旨在為稻谷千粒重QTL的精細(xì)定位和控制產(chǎn)量基因克隆提供新素材，也為分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）培育高產(chǎn)水稻品種提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1．1供試材料

V20B／CPSLO17重組自交群體由F1代通過(guò)單粒傳法得到。親本和RIL家系種植在貴州省水稻研究所（貴陽(yáng)）試驗(yàn)田，每個(gè)材料種植20株，成熟時(shí)混收，曬干保存，共收2份親本和150份RIL材料，用于稻谷千粒重性狀QTL分析。

1．2稻谷千粒重測(cè)定

每份材料收種保存3月后進(jìn)行稻谷千粒重測(cè)定，取50粒干燥保存的飽滿稻谷，用電子天平稱(chēng)量，每個(gè)樣品重復(fù)3次，取平均值換算成千粒重代表該性狀的表型值。

1．3QTL分析

V20B／CPSLO17重組自交家系的SLAF標(biāo)簽的分子數(shù)據(jù)（未發(fā)表）是由北京百邁客生物科技有限公司利用SLAF－seq（Specific－Locus Amplified Fragment Sequencing）技術(shù)［8］和HighMap軟件［9］開(kāi)發(fā)獲得。該圖譜總共有8602個(gè)高質(zhì)量SLAF標(biāo)簽，比較均勻分布在12條染色體上；覆蓋水稻全基因組2508．65cM，標(biāo)記間平均距離為0．292cM。采用軟件MapQTL5的區(qū)間作圖（Internal Mapping）方法進(jìn)行粒重性狀QTL分析，掃描步長(zhǎng)設(shè)定為默認(rèn)值1．0cM，LOD值設(shè)定為3．0，并計(jì)算每個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率和加性效應(yīng)，QTL的命名原則遵循McCouch等［10］的方法。加性效應(yīng)為正值表示增效等位基因來(lái)源于親本V20B，為負(fù)值表示來(lái)源于親本CPSLO17。

2結(jié)果與分析

2．1親本和重組自交群體的稻谷千粒重表型數(shù)據(jù)

由圖1可見(jiàn)，親本V20B稻谷籽粒大，其千粒重為27．71g（圖1左箭頭）；親本CPSLO17稻谷細(xì)長(zhǎng)，其千粒重為21．47g（圖1右箭頭）。RILs的150個(gè)家系的稻谷千粒重在15～35g連續(xù)分布，群體平均千粒重為24．98g。千粒重性狀表現(xiàn)出受多基因控制的數(shù)量性狀遺傳特征。

圖1 RIL群體的稻谷千粒重分布Fig．1 Distribution of thousand kernel weight in RIL

2．2水稻千粒重性狀的QTL

稻谷千粒重性狀QTL分析得出，在第3染色體上檢測(cè)到1個(gè)稻谷千粒重性狀QTL位點(diǎn)，命名為qTGW－3，對(duì)應(yīng)的連鎖群位置為Marker823024～900904（圖2）及其加性效應(yīng)為1．263 25，顯性效應(yīng)為0．586 75。qTGW－3的LOD值為4．14，對(duì)表型變異的解釋率為11．9%，且該粒重QTL等位基因效應(yīng)來(lái)自親本V20B。

圖2 水稻千粒重性狀QTL在chr3染色體上的分布Fig．2 QTL analysis of thousand－grain weight trait in rice on chr3

3結(jié)論與討論

從目前國(guó)內(nèi)外研究看，水稻粒重性狀是受多基因控制的、復(fù)雜的數(shù)量性狀，具有復(fù)雜的遺傳背景和廣泛的遺傳多樣性。本研究根據(jù)150個(gè)V20B／CPSLO17重組自交家系的千粒重表型數(shù)據(jù)和由8 602個(gè)高質(zhì)量SLAF標(biāo)簽構(gòu)建的高密度遺傳連鎖圖譜，采用MapQTL5軟件的區(qū)間作圖法進(jìn)行粒重性狀QTL分析，在第3染色體上檢測(cè)到1個(gè)粒重QTL（qTGW－3）。在國(guó)家水稻數(shù)據(jù)中心（http：／／www．ricedata．cn／gene／）網(wǎng)站查找粒重基因發(fā)現(xiàn)，在第3染色體上有3個(gè)粒重控制基因TGW3b［11］、gw3．1［12］和GS3［3－4］，TGW3b初定位于RM15885 和W3D16之間遺傳距離為2．6cM的區(qū)間，gw3．1精細(xì)定位于JL123／RM640和JL109／RM636之間約93．8kb的物理區(qū)間，只有GS3基因（RAP－DB：Os03g0407400）被成功克隆。經(jīng)Gramene Markers Database、NCBI和RGAP網(wǎng)站blast比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，qTGW－3在第3染色體上的物理定位區(qū)間與TGW3、gw3．1和GS3基因都不同，是新的控制水稻粒重QTL，qTGW－3基因是否參與其他產(chǎn)量性狀調(diào)控有待后續(xù)研究。

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（責(zé)任編輯：劉忠麗）

QTL Location of Grain Weight Trait in Rice

PENG Qiang，LIU Ying，ZHANG Dashuang，WU Jianqiang，WANG Jifeng，HUANG Peiying，ZHU Susong＊
（Guizhou Rice Research Institute，Guiyang Guizhou 550006，China）

To provided new experimental materials for QTL analysis of rice yield trait，the authors constructed a mapping population of 150lines（recombination inbred lines，RIL）derived from a cross between rice varieties V20Band CPSLO17，and analyzed QTLs location and evaluated the genetic effects of two parents and 150RILs for thousand－grain weight trait by using internal mapping method of MapQTL5 software and combining thousand－grain weight phenotype data of RILs．The result showed that a new QTL（qTGW－3）related to thousand－grain weight trait was detected．Individual QTLs（LOD＝4．14）explained 11．9%of the observed phenotypic variance．And the QTLs alleles came from the parent V20B．

rice；RIL；thousand－grain weight；mapping population；QTL

S513；Q946．2

A

1001－3601（2016）02－0050－0004－03

2015－08－15；2016－01－20修回

貴州省聯(lián)合基金項(xiàng)目“水稻高密度遺傳圖譜構(gòu)建和堊白QTL定位分析”［黔科合LH字（2014）7689］；貴州省重大專(zhuān)項(xiàng)“貴州特有水稻種質(zhì)資源優(yōu)異基因克隆及育種技術(shù)研究應(yīng)用”［黔科合重大專(zhuān)項(xiàng)字（2012）6005］；貴州省科技創(chuàng)新人才團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目“貴州省水稻遺傳育種研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”［黔科合人才團(tuán)隊(duì)（2012）4020］；貴州省年度攻關(guān)項(xiàng)目“水稻中直鏈淀粉含量不育系的MAS選育及利用”［黔科合NY字（2010）3002］；貴州省重大專(zhuān)項(xiàng)“水稻種質(zhì)改良創(chuàng)新及新品種選育與應(yīng)用”［黔科合重大專(zhuān)項(xiàng)字（2013）6023］；貴州省動(dòng)植物育種專(zhuān)項(xiàng)“水稻優(yōu)質(zhì)不育系的分子標(biāo)記輔助育種專(zhuān)項(xiàng)”［黔農(nóng)育專(zhuān)字（2008）030］

彭 強(qiáng)（1986－），男，助理研究員，碩士，從事水稻分子育種研究。E－mail：450058876＠163．com

＊通訊作者：朱速松（1966－），男，研究員，博士，從事水稻分子育種研究。E－mail：susongzhu＠139．com