下载文档原格式
利用日本晴/９３１１重组自交系群体定位水稻成熟期叶形相关性状Q T L王兰㊀黄李超㊀代丽萍㊀杨窑龙㊀徐杰㊀冷语佳㊀张光恒㊀胡江㊀朱丽㊀高振宇㊀董国军㊀郭龙彪㊀钱前㊀曾大力∗(中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室,杭州３１０００６;∗通讯联系人,E Ｇm a i l :d a l i z e n g＠１２６．c o m )Q T L A n a l y s i s f o r R i c e L e a f M o r p h o l o g y a t M a t u r i t y S t a g e U s i n g a R e c o m b i n a n t I n b r e dL i n eP o p u l a t i o nD e r i v e d f r o maC r o s sB e t w e e nN i p p o n b a r e a n d９３１１W A N G L a n ,H U A N G L i Ｇc h a o ,D A I L i Ｇp i n g ,Y A N G Y a o Ｇl o n g ,X U J i e ,L E N G Y u Ｇj i a ,Z H A N G G u a n g Ｇh e n g,H U J i a n g ,Z HU L i ,G A O Z h e n Ｇy u ,D O N G G u o Ｇj u n ,G U O L o n gＧb i a o ,Q I A N Q i a n ,Z E N G D a Ｇl i ∗(S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f R i c e B i o l o g y ,C h i n a N a t i o n a lR i c e R e s e a r c hI n s t i t u t e ,H a n gz h o u３１０００６,C h i n a ;∗C o r r e s p o n d i n ga u t h o r ,E Ｇm a i l :d a l i z e n g ＠１２６．c o m )WA N GL a n ,HU A N G L i c h a o ,D A IL i p i n g ,e ta l ．Q T La n a l y s i s f o rr i c e l e a fm o r p h o l o g y a tm a t u r i t y s t a g eu s i n g ar e c o m b i n a n t i n b r e d l i n e p o p u l a t i o nd e r i v e d f r o ma c r o s s b e t w e e nN i p po n b a r e a n d ９３１１．C h i n JR i c eS c i ,２０１４,２８(６):５８９Ｇ５９７．A b s t r a c t :A s t h em a i n p h o t o s y n t h e t i c o r g a n s ,r i c e l e a fm o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c i s a n i m p o r t a n t t a r g e t i nh i gh y i e l d b r e e d i n g ．Ar e c o m b i n a n t i n b r e d l i n e (R I L )p o p u l a t i o nd e r i v e d f r o ma c r o s s b e t w e e nN i p po n b a r e a n d ９３１１w a s u s e d t o m a p Q T L s f o r l e a f l e n g t h ,l e a fw i d t h ,l e a f a r e aa n d l e a f l e n g t ht ow i d t hr a t i oo f t o p t h r e e l e a v e s i n m a t u r i t y s t a ge ．C o r r e l a t i o na n a l y s i ss h o w e dt h a tt h e r e w e r es i g n if i c a n tc o r r e l a t i o na m o ng l e a fsh a p ei n d e x e s ．T h el e a fs h a pet r a i t s f o l l o w e da n o r m a l d i s t r i b u t i o nw i t h s o m e t r a n s g r e s s i v e i n d i v i d u a l s ,i n d i c a t i n g t h a t t h e s e c o m pl e x q u a n t i t a t i v e t r a i t sw e r e c o n t r o l l e db y m u l t i p l e g e n e s ．A t o t a lo f４２Q T L s w e r ed e t e c t e df o rt h e s et r a i t s ,w h i c h w e r e m a p p e do na l l１２c h r o m o s o m e sw i t ht h e p h e n o t y p i cv a r i a t i o n sr a n g i n g f r o m ４．３％t o２９．０％,a n dt h ei n c r e a s i n ge f f e c t i v ea l l e l e s c o n t r i b u t e db y ９３１１s h o w e dh i g h e ra d d i t i v ee f f e c t t h a nt h a t f r o m N i p p o n b a r e ．S e v e n t e e n p a i r so fQ T L w i t he p i s t a t i c e f f e c tw e r e i d e n t i f i e da m o n g e i g h t t r a i t sw i t he x p l a i n e d v a r i a t i o n s f r o m３．３％t o ２３．４％．P y r a m i d i n g t h e p o s i t i v e a l l e l e s a p p a r e n t l y a l t e r e d t h e c h a r a c t e r s o f f l a gl e a f ．K e y w o r d s :r i c e ;l e a f s h a p e ;q u a n t i t a t i v e t r a i t l o c u s ;e p i s t a t i c a n a l y s i s 王兰,黄李超,代丽萍,等．利用日本晴/９３１１重组自交系群体定位水稻成熟期叶形相关性状Q T L ．中国水稻科学,２０１４,２８(６):５８９Ｇ５９７．摘㊀要:水稻叶片是植株进行光合作用的主要器官,优化其形态指标是水稻高产育种的重要目标之一.以日本晴和９３１１衍生的重组自交系群体(R I L )为材料,对其上３叶的叶长㊁叶宽㊁叶面积及叶片长宽比进行考查及Q T L定位分析.结果表明,各性状在双亲间存在显著或极显著差异,在群体中呈连续分布,表现为多基因控制的数量性状特征;相关分析表明,不同叶位的叶片叶形性状间呈极显著的正相关性;共检测到上３叶的叶长㊁叶宽㊁叶面积及叶片长宽比相关Q T L４２个,它们分布于水稻１２条染色体上,贡献率介于４．３％~２９．０％,来自９３１１的增效等位基因的数目和加性效应比来自日本晴的要大;另外还检测到１７对上位性位点,其贡献率为３．３％~２３．４％;还对剑叶叶长㊁叶宽和叶面积的增效等位基因进行了聚合比较,增效等位基因的聚合能明显调节水稻剑叶的叶长㊁叶宽和叶面积大小,对其在常规稻和杂交稻的育种应用前景进行了探讨.关键词:水稻;重组自交系群体;叶片形态;Q T L 分析;上位性分析中图分类号:Q ３４３ １＋５;S ５１１ ０３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:１００１Ｇ７２１６(２０１４)０６Ｇ０５８９Ｇ０９㊀㊀叶片是水稻株型的重要组成部分,也是水稻光合作用的最主要器官[１].水稻上３叶包括剑叶㊁倒２叶㊁倒３叶,不仅是水稻后期冠层结构叶面积的重要组成部分,其形态直接影响水稻群体的结构㊁叶面收稿日期:２０１４Ｇ０３Ｇ１２;修改稿收到日期:２０１４Ｇ０４Ｇ０２.基金项目:国家自然科学基金资助项目(３１２２１００４,３１１７１５３１,９１３３５１０５);国家９７３计划资助项目(２００７C B １０９２０２);国家转基因生物新品种培育重大专项(２０１３Z X ０８００９００３).９８５中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i ),２０１４,２８(６):５８９－５９７h t t p ://w w w．r i c e s c i ．c n D O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１００１Ｇ７２１６．２０１４．０６．００４积指数㊁光能利用率等[１,２].研究表明,水稻籽粒中高达８０％以上碳水化合物均由上３叶合成[３,４],上３叶叶长㊁宽及叶面积与产量显著正相关[５].在生育后期,叶绿素降解速度加快,叶片自下而上迅速枯萎,有机物合成能力减弱,而以剑叶为首的上３叶衰老较下部叶片迟,因此优化水稻上３叶性状对发掘产量潜力尤为重要[２,５,６].水稻上３叶是受微效多基因控制的数量性状,易受环境影响.马达鹏等[７]认为,剑叶性状受微效多基因控制,并伴随较高的遗传力;徐云碧和申宗坦[８]通过简化三重测交分析发现抽穗期功能叶中,剑叶和倒２叶叶宽㊁倒３叶长均具有高遗传力;童汉华等[９]利用珍汕９７/H R５构建的R I L群体检测到２６个控制剑叶形态的Q T L;李仕贵等[１０]对窄叶青８/京系１７衍生的D H群体的剑叶相关性状进行Q T L定位,共检测到１３个相关性状的Q T L;王韵等[１１]利用L e m o n t导入特青的高世代渗入系群体,在第４染色体R M３０３－R M３１７区间检测到２个与剑叶宽有关的Q T L;沈波等[１２]对珍汕９７/密阳４６的R I L群体进行检测,发现第６染色体上R M１９７－R Z５１６区间汇聚了倒２㊁倒３叶相关的６个Q T L.还有研究表明部分叶片形态相关Q T L与某些产量Q T L存在互作效应.W a n g等[１３]利用珍汕９７和９３１１构建的B C２F３和B C３F２群体,将影响剑叶叶长和叶宽的q F L１精细定位于第１染色体上３１k b的区间,发现q F L１与G S３和W x存在互作效应,其表达量的增加能够导致剑叶变大并提高产量.本研究利用业已完成基因组测序的粳稻品种日本晴和籼稻品种９３１１为亲本的重组自交系(R I L)群体,考查了水稻上３叶的叶长㊁叶宽㊁叶面积及长宽比,通过Q T L解析及对不同数目增效等位基因聚合的探索,以期为超高产水稻叶片形态性状的改良及株型育种提供新的基因资源,为水稻叶形的分子改良提供标记及指导依据.１㊀材料与方法１．１㊀实验材料与遗传图谱构建将已完成基因组测序的粳稻日本晴和籼稻９３１１为亲本进行杂交,采用单粒传法,经１０余次自交获得重组自交系群体(R I L),选取表型稳定的１８９个株系用于遗传图谱的构建,１６３个分子标记均匀分布在水稻１２条染色体上,覆盖水稻基因组１４９３c M,平均图距约为９．２c M.１．２㊀叶片性状的考查R I L群体及其双亲于２０１３年５月播种于中国水稻研究所富阳试验基地,６月１５日移栽于本田,行距ˑ株距为２０c mˑ２０c m,每株系种植４行,每行６株,按照常规大田管理方法进行管理.齐穗后２０d开展相关性状调查,每株系选取中间的６株无边际效应的植株,每株取主穗分别考查剑叶㊁倒２及倒３叶的叶长㊁叶宽和叶面积,并计算叶长宽比.具体方法如下:叶长为拉直叶片,用直尺量叶尖至叶枕的长度;剑叶叶宽选择距叶尖部２/５~１/２处测定,倒２叶㊁倒３叶选取１/２处,即每片叶的最宽处作为其宽度[１４];叶面积测定采用美国L IＧC O R公司的L IＧ３１００C台式叶面积仪测定.１．３㊀Q T L定位用统计软件S P S S进行数据统计分析,利用基于混合线性模型的Q T L N e t w o r k２．０软件进行Q T L分析.以P＝０．００５为统计检测阈值,即当标记的P值小于统计检测阈值时,认为该标记处存在１个与性状有关的Q T L,最后将检测到的所有Q T L 以及Q T L间的上位性互作整合到一个全Q T L模型中,用基于G i b b s抽样的B a y e s i a n方法估计遗传效应.Q T L位点的命名参照M c C o u c h等[１５]的命名方式.２㊀结果与分析２．１㊀R I L群体及双亲功能叶的性状表现双亲及R I L群体上３叶表型及性状参数分布如表１及图１所示.自下而上,９３１１和日本晴的叶片逐渐变短,而叶宽逐渐增加.所考查的各个性状在９３１１和日本晴间均存在极显著或显著的差异.倒３叶的叶长在双亲间差异最大;而叶宽和叶面积以倒２叶的差异为甚,９３１１的叶宽和叶面积分别为日本晴的２．２和２．６倍.由于日本晴的叶片远比９３１１的窄小,从形态及叶片长宽比来看,日本晴的叶片显得更为细长.在R I L群体中,１２个性状均呈连续正态分布,大部分性状存在明显的超亲分离现象,表明水稻上３叶叶形性状在该研究群体表现多基因控制的数量性状特性.２．２㊀水稻上３叶各性状之间的相关分析上３叶各性状之间的相关分析表明,对于叶长㊁叶宽和叶面积,不同叶位的叶片间呈极显著的正相０９５中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i)㊀第２８卷第６期(２０１４年１１月)图１㊀水稻叶片相关性状在重组自交系群体中的分布F i g．１．D i s t r i b u t i o n o fm o r p h o l o g i c a l t r a i t s o f t h e t o p t h r e e l e a v e s i n t h e r e c o m b i n a n t i n b r e d l i n e p o p u l a t i o n i n r i c e．１９５王兰等:利用日本晴/９３１１重组自交系群体定位水稻成熟期叶形相关性状Q T L表１㊀水稻上３叶的性状表现T a b l e１．P e r f o r m a n c e o f t o p t h r e e l e a v e s i n r i c e．性状T r a i t亲本P a r e n t日本晴N P B９３１１重组自交系群体R I L p o p u l a t i o n均值ʃ标准差M e a nʃS D变幅R a n g e剑叶叶长L e n g t ho f f l a g l e a f/c m２４．９８ʃ１．９３３１．６６ʃ３．１２∗∗３３．９７ʃ０．１９１５．２２－４８．７３倒２叶叶长L e n g t ho f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p/c m３６．５８ʃ１．１０４０．７２ʃ２．１７∗∗４５．７５ʃ６．０８３２．９３－６２．３５倒３叶叶长L e n g t ho f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p/c m３３．６２ʃ２．３８４４．９０ʃ６．５１∗∗５０．７７ʃ６．０７３６．３０－６５．２０剑叶叶宽W i d t ho f f l a g l e a f/c m１．１２ʃ０．０５２．２１ʃ０．０８∗∗１．７６ʃ０．２１１．１２－２．３８倒２叶叶宽W i d t ho f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p/c m０．９４ʃ０．０５２．０９ʃ０．１０∗∗１．５２ʃ０．２０１．０４－１．９８倒３叶叶宽W i d t ho f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p/c m０．９１ʃ０．０５１．４７ʃ０．１９∗∗１．３７ʃ０．２２０．８６－１．８８剑叶叶面积A r e a o f f l a g l e a f/c m２１８．９１ʃ１．８８４８．３０ʃ４．８４∗∗３９．４２ʃ１１．３０１４．０８－７４．１４倒２叶叶面积A r e a o f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p/c m２２３．５０ʃ２．２５６１．３６ʃ４．１３∗∗４９．７０ʃ１０．８３２５．７７－７９．２４倒３叶叶面积A r e a o f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p/c m２２０．０５ʃ２．３７４４．４９ʃ１．０３∗∗４８．６１ʃ１１．４０２４．３７－８５．８６剑叶长宽比L e n g t h t ow i d t h r a t i oo f f l a g l e a f２２．３８ʃ１．８１１４．３１ʃ１．４１∗∗１９．４９ʃ３．５５８．５５－３０．６９倒２叶长宽比L e n g t h t ow i d t h r a t i oo f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p３９．０８ʃ１．８７１９．５４ʃ１．４８∗∗３０．９０ʃ５．６７１７．２３－５１．８０倒３叶长宽比L e n g t h t ow i d t h r a t i oo f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p３６．９６ʃ２．７７３０．７４ʃ３．４３∗３８．１８ʃ７．０９２２．０９－５６．３１㊀㊀∗和∗∗分别表示日本晴与９３１１间的差异在０．０５和０．０１水平上显著.∗a n d∗∗r e p r e s e n t s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e b e t w e e n９３１１a n dN i p p o n b a r e a t t h e０．０５a n d０．０１l e v e l s,r e s p e c t i v e l y．关,相关系数为０．３９６~０．７７６,尤以相邻叶片间的相关性更高(表２).就叶长而言,剑叶与倒２叶㊁倒２叶与倒３叶的相关性分别为０．７７６和０．６３４,要大于剑叶与倒３叶间的０．５３１.类似的表现,也可见于叶宽㊁叶面积和叶长宽比的相关分析中.相关分析还表明,剑叶和倒２叶的叶面积大小主要受叶长影响,剑叶叶面积与其叶长和叶宽的相关系数分别为０．８９６和０．６３０.而倒３叶的叶面积则主要来自叶宽的增加,倒３叶叶面积与其叶长和叶宽的相关系数分别为０．６４４和０．７６１.２．３㊀水稻上３叶性状的Q T L定位利用该R I L群体对水稻上３叶的相关性状进行了Q T L分析,共检测到１２个相关性状的４２个Q T L,它们分布于１２条染色体上(表３㊁图２).其图２㊀水稻上３叶叶片相关性状的Q T L定位F i g．２．Q T Lm a p p i n g o fm o r p h o l o g i c a l t r a i t s f o r t o p t h r e e l e a v e s i n r i c e．２９５中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i)㊀第２８卷第６期(２０１４年１１月)表２㊀水稻上３叶叶形性状间相关分析T a b l e２．C o r r e l a t i o n s h i p a n a l y s i s o n l e a f l e n g t h,w i d t h,a r e a a n d t h e r a t i o o f l e n g t h t ow i d t h o f t o p t h r e e l e a v e s i n r i c e．性状T r a i t F L L S L L T L L F L W S L W T L W F L A S L A T L A F R S R 倒２叶叶长S L L０．７７６∗∗倒３叶叶长T L L０．５３１∗∗０．６３４∗∗剑叶叶宽F L W０．３７４∗∗０．３２５∗∗０．３００∗∗倒２叶叶宽S L W０．１２２０．１３６０．１５２０．７７４∗∗倒３叶叶宽T L W０．０８２０．０４３０．２２９∗０．５４０∗∗０．７１４∗∗剑叶叶面积F L A０．８９６∗∗０．６９３∗∗０．４５９∗∗０．６３０∗∗０．３３５∗∗０．２２０∗倒２叶叶面积S L A０．５６４∗∗０．７３８∗∗０．５００∗∗０．７２１∗∗０．６８９∗∗０．４７７∗∗０．６８２∗∗倒３叶叶面积T L A０．３５２∗∗０．３８２∗∗０．６４４∗∗０．５１２∗∗０．５７４∗∗０．７６１∗∗０．３９６∗∗０．６１８∗∗剑叶长宽比F R０．７５７∗∗０．５８１∗∗０．３３８∗∗－０．３０４∗∗－０．４１４∗∗－０．２７１∗０．４５１∗∗０．０７６０．０１２倒２叶长宽比S R０．４２１∗∗０．６０３∗∗０．２８４∗－０．３８０∗∗－０．６７８∗∗－０．５３３∗∗０．１８４∗－０．０２９－０．２２０∗０．７３０∗∗倒３叶长宽比T R０．２５１∗０．３６１∗∗０．４４９∗∗－０．３１０∗∗－０．５６９∗∗－０．７４３∗∗０．０７０－０．１４２－０．２７４∗０．４６５∗∗０．６９３∗∗㊀㊀F L L,L e n g t ho f f l a g l e a f;S L L,L e n g t ho f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p;T L L,L e n g t ho f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p;F L W,W i d t ho f f l a g l e a f;S L W,W i d t ho f t h e ２n d l e a f f r o mt h e t o p;T L W,W i d t ho f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p;F L A,A r e a o f f l a g l e a f;S L A,A r e a o f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p;T L A,A r e a o f t h e３r d l e a f f r o m t h e t o p;F R,L e n g t h t ow i d t hr a t i oo f f l a g l l e a f;S R,L e n g t h t ow i d t hr a t i oo f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p;T R,L e n g t h t ow i d t hr a t i oo f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p．中,与剑叶㊁倒２叶和倒３叶叶长有关的Q T L分别有４㊁４和３个,它们分布于第１㊁３㊁４㊁５㊁６㊁８㊁１０㊁１１和１２染色体上,单个Q T L可以解释叶长变异的８ ０２％~２３．１９％,９３１１和日本晴均有增加叶长的增效等位基因,但来自９３１１的增效等位基因的数目和加性效应值比来自日本晴的要多且大,这与亲本９３１１的叶片普遍大于日本晴相符.有趣的是,第５染色体R M４３０附近与剑叶长有关的主效Q T L q F L L５,其增效等位基因却来自日本晴.不同叶位检测到的叶长Q T L有很大的差异,如倒３叶叶长有关的Q T L和剑叶及倒２叶均不相同,这显示了水稻叶长复杂的遗传调控机制.检测到与剑叶㊁倒２叶和倒３叶叶宽有关的Q T L分别有３㊁５和３个,它们分布于水稻第１㊁３㊁６㊁７㊁９和１２染色体上,单个Q T L可以解释叶宽变异的４．１７％~２０．４５％.其中,第１２染色体上R M２０A －R M２４７区间的Q T L在剑叶㊁倒２叶和倒３叶上均能检测到,其增效等位基因来自９３１１,分别能增加剑叶㊁倒２叶和倒３叶宽度０．４８c m㊁０．３６c m和０．４５c m.第６染色体的WGW１－R M３１８３区间的Q T L在剑叶和倒２叶中同时检测到,其增效等位基因来自日本晴的Q T L.检测到与剑叶㊁倒２叶和倒３叶叶面积有关的Q T L分别有３㊁５和２个,它们分布于水稻第２㊁３㊁５㊁８㊁１０和１２染色体上,单个Q T L可以解释水稻叶片面积变异的６．７６％~２９．０％,增效等位变异能够增加叶面积的范围为３．５０~９．２３c m２.第１２染色体的Q T L在剑叶㊁倒２叶和倒３叶均能检测到,其增效等位基因来自９３１１,可分别增加剑叶㊁倒２叶和倒３叶叶面积９．２３㊁８．１８和３．５０c m２,能解释剑叶叶面积变异的２９％.另外,还检测到与剑叶㊁倒２叶和倒３叶叶片长宽比有关的Q T L分别有３㊁３和４个,它们分布于水稻第１㊁２㊁３㊁４㊁５㊁９和１１染色体上,单个Q T L可以解释水稻叶片面积变异的５．０１％~２７．０４％,其增效等位基因主要来自９３１１,这些Q T L区间大多与叶长或叶宽的Q T L区间一致或重叠.２．４㊀Q T L位点及互作分析对１２个性状的上位性分析表明,除剑叶叶长㊁剑叶叶宽㊁倒２叶长宽比和倒３叶叶宽外,共检测到１７对上位性位点,其贡献率为３．３％~２３．４％,它们涉及除第６染色体以外的其他１１条染色体(表４㊁图２).其中,第５染色体的R M４３０－R M１８７５１区间共检测到８对上位性效应.另外,还发现３对与倒３叶叶面积有关的互作位点,贡献率分别为９ ２％㊁２３．２％和１０．４％,其累加效应超过单位点检测的累加加性效应,这说明上位性效应在该群体中对倒３叶叶面积的遗传具有重要的影响.２．５㊀剑叶长㊁宽㊁面积增效等位基因在重组自交系株系中的分布为了研究不同Q T L增效等位基因的聚合与剑叶叶长㊁叶宽和叶面积的关系,根据Q T L区间的两侧标记,确定R I L株系每个Q T L的基因型,按照剑叶叶长㊁剑叶叶宽和剑叶叶面积的有关Q T L分析结果,分别筛选出３７㊁３８和４４个Q T L增效等位基因聚合的R I L株系(表５).根据剑叶叶长㊁叶宽和３９５王兰等:利用日本晴/９３１１重组自交系群体定位水稻成熟期叶形相关性状Q T L表３㊀水稻上３叶叶片形态的Q T L分析T a b l e３．Q T L s f o r l e a f l e n g t h,w i d t h,a r e a a n d t h e r a t i o o f l e n g t h t ow i d t ho f t o p t h r e e l e a v e s i n r i c e．Q T L染色体C h r o m o s o m e标记区间M a r k e r i n t e r v a l贡献率H２加性效应A d d i t i v e e f f e c tP值P v a l u e剑叶叶长L e n g t ho f f l a g l e a f㊀㊀㊀q F L L４４R M８２１３－S T SＧ４Ｇ４９．１２２．８６９．７ˑ１０－５㊀㊀㊀q F L L５５RM４３０－R M３６９５２３．１９－４．６３＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q F L L８８R M８０－R M３５７１８．５３－２．５７１．６ˑ１０－４㊀㊀㊀q F L L１２１２R M２０A－R M２４７１５．７０３．７８＜１ˑ１０－５倒２叶叶长L e n g t ho f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p㊀㊀㊀q S L L３３S T S３Ｇ６－R M１４７９５８．５５２．４１１．８ˑ１０－４㊀㊀㊀q S L L４４R M８２１３－S T S４Ｇ４１１．３７２．７８１．５ˑ１０－５㊀㊀㊀q S L L６６R M３１８３－R M５３７１１４．４５３．１４＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q S L L１２１２R M２０A－R M２４７９．２８２．５１１．７ˑ１０－４倒３叶叶长L e n g t ho f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p㊀㊀㊀q T L L１１R M８１００－R M１０６７１８．１９４．５５＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q T L L１０１０R M６３７０－S T S１０Ｇ２８．０２－３．０２＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q T L L１１１１S T S１１Ｇ２－R M１６７１０．８７３．５１＜１ˑ１０－５剑叶叶宽W i d t ho f f l a g l e a f㊀㊀㊀q F L W６６WGW１－R M３１８３１８．７５－０．２２＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q F L W９９RM２１９－S T S９Ｇ３４．２７－０．１６４．５ˑ１０－３㊀㊀㊀q F L W１２１２R M２０A－R M２４７２０．４５０．４８＜１ˑ１０－５倒２叶叶宽W i d t ho f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p㊀㊀㊀q S L W１１RM５８３－R M５８０６．５００．２３１．８ˑ１０－３㊀㊀㊀q S L W３３S T S３Ｇ６－R M１４７９５１０．１４０．２８＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q S L W６６WGW１－R M３１８３１７．６１－０．３１＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q S L W７７RM２３４－R M１３０６８．２９－０．２６３．７ˑ１０－５㊀㊀㊀q S L W１２１２R M２０A－R M２４７１４．２９０．３６＜１ˑ１０－５倒３叶叶宽W i d t ho f３r d l e a f f r o mt h e t o p㊀㊀㊀q T L W７７RM２３８－R M２３１８１０．１２－０．２３２．９ˑ１０－４㊀㊀㊀q T L W９９S T S９Ｇ３－R M６０５１１３．６４－０．３２６．３ˑ１０－５㊀㊀㊀q T L W１２１２R M２０A－R M２４７１８．２８０．４５＜１ˑ１０－５剑叶叶面积A r e a o f f l a g l e a f㊀㊀㊀q F L A３３S T S３Ｇ３－S T S３Ｇ４１４．３２５．２１＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q F L A５５R M３６９５－R M１８７５１９．２５－６．４９＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q F L A１２１２R M２０A－R M２４７２９．００９．２３＜１ˑ１０－５倒２叶叶面积A r e a o f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p㊀㊀㊀q S L A２２S T S２Ｇ１４－R M５２５１２．０５７．３６＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q S L A３３S T S３Ｇ６－R M１４７９５７．２５５．７１＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q S L A８８R M８０－R M３５７１７．００－５．６１＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q S L A１０１０R M６３７０－S T S１０Ｇ２６．７６－５．５１＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q S L A１２１２R M２０A－R M２４７１４．８９８．１８＜１ˑ１０－５倒３叶叶面积A r e a o f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p㊀㊀㊀q T L A２２S T S２Ｇ１４－R M５２５９．７０３．９５４．１ˑ１０－５㊀㊀㊀q T L A１２１２R M１９８６－R M７３７６７．６２３．５０２．８ˑ１０－４剑叶长宽比L e n g t h t ow i d t h r a t i oo f f l a g l e a f㊀㊀㊀q F L W１１RM５８３－R M５８０２７．０４－４．０４＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q F L W２２S T S２Ｇ１－R M７５８１７．４７１．８２＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q F L W５５RM４３０－R M３６９５５．０１－１．４９７．４ˑ１０－４倒２叶长宽比L e n g t h t ow i d t h r a t i oo f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p㊀㊀㊀q S L W３３S T S３Ｇ６－R M１４７９５１１．４０－２．１８１．２ˑ１０－３㊀㊀㊀q S L W５５RM４３０－R M３６９５１０．３２－２．０７２．０ˑ１０－３㊀㊀㊀q S L W１１１１S T S１１Ｇ８－R M６０９４１９．８１２．８７５．３ˑ１０－５倒３叶长宽比L e n g t h t ow i d t h r a t i oo f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p㊀㊀㊀q T L W１１R M８１００－R M１０６７７．３５－３．５７＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q T L W４４RM３４９－R M１１１３６．８２３．４４＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q T L W５５R M３６９５－R M１８７５１５．６５－３．１３＜１ˑ１０－５㊀㊀㊀q T L W９９RM２１９－S T S９Ｇ３５．９２３．２１＜１ˑ１０－５４９５中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i)㊀第２８卷第６期(２０１４年１１月)表４㊀水稻上三叶叶形性状之间互作分析T a b l e４．I n t e r a c t i o na n a l y s i s o n l e n g,w i d t h,a r e a a n d t h e r a t i o o f l e n g t h t ow i d t ho f t o p t h r e e l e a v e s i n r i c e．性状T r a i t染色体C h r o m o s o m e区间M a r k e r i n t e r v a l染色体C h r o m o s o m e区间M a r k e r i n t e r v a lH２A A/％E p i s t a s i sA AP值PＧv a l u e倒２叶叶长４R M８２１３－S T S４Ｇ４１２R M２０A－R M２４７６．４２．０９１．８ˑ１０－３L e n g t ho f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p５R M４３０－R M１８７５１８R M８０－R M３５７１７．９２．３１４．４ˑ１０－４倒３叶叶长５R M４３０－R M３６９５１０R M６３７０－S T S１０Ｇ２８．８－３．１６＜１ˑ１０－５L e n g t ho f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p５R M４３０－R M３６９５１１S T S１１Ｇ２－R M１６７１３．９３．９７＜１ˑ１０－５倒２叶叶宽W i d t ho f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p３S T S３Ｇ６－R M１４７９５５R M３６９５－R M１８７５１７．７－０．７０５．４ˑ１０－４剑叶面积A r e ao f f l a g l e a f４R M８２１３－S T S４Ｇ４８R M８０－R M３５７１３．３－３．１３４．９ˑ１０－３倒２叶面积７R M２３８－R M２３１８１２R M２０A－R M２４７１１．７７．２６＜１ˑ１０－５A r e ao f t h e２n d l e a f f r o mt h e t o p８R M８０－R M３５７１１２R M２０A－R M２４７４．９４．７０＜１ˑ１０－５倒３叶叶面积１R M２５９－S T S１Ｇ１１５R M３６９５－R M１８７５１９．２３．８４２．４ˑ１０－３A r e ao f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p１R M２５９－S T S１Ｇ１１９S T S９Ｇ３－R M６０５１２３．２６．１１＜１ˑ１０－５２S T S２Ｇ１４－R M５２５９S T S９Ｇ３－R M６０５１１０．４－４．０９２．２ˑ１０－５剑叶长宽比L e n g t h t ow i d t hr a t i oo f f l a g l e a f１R M５８３－S T S１Ｇ１４３S T S３Ｇ６－R M１４７９５１３．８－２．４７２．５ˑ１０－４４R M８２１３－S T S４Ｇ４５R M４３０－R M１８７５１６．３－１．６７１．５ˑ１０－４倒３叶长宽比２S T S２Ｇ１４－R M５２５７R M２３８－R M２３１８１５．６－５．２１＜１ˑ１０－５L e n g t ht ow i d t h r a t i o o f t h e３r d l e a f f r o mt h e t o p３S T S３Ｇ６－R M１４７９５５R M３６９５－R M１８７５１１１．１４．４０＜１ˑ１０－５５R M３６９５－R M１８７５１１１S T S１１Ｇ８－R M６０９４５．８－３．１７＜１ˑ１０－５７R M２３８－R M２３１８１１S T S１１Ｇ８－R M６０９４１３．１４．７７＜１ˑ１０－５表５㊀聚合了不同数量增效等位基因重组自交系株系剑叶叶长㊁叶宽和叶面积T a b l e５．F l a g l e a f l e n g t h,w i d t h a n d a r e a o f r i c e f l a g l e a f p r a m i d i n g d i f f e r e n t q u a n t i t y a d d i t i v e g e n e s i nR I L s．性状T r a i t增效等位基因数目N o．o f i n c r e a s i n g a l l e l e sD H株系数N o．o fD Hl i n e s平均值ʃ标准差M e a nʃS D５％显著水平S i g n i f i c a n c e a t５％１％显著水平S i g n i f i c a n c e a t１％叶长L e a f l e n g t h４５４１．３４ʃ３．９９a A３８３６．００ʃ３．００b A２１１２６．６６ʃ４．４８c B１７２２．５４ʃ３．２８d B０６１９．１５ʃ３．４６d B 叶宽L e a fw i d t h３７２．１２ʃ０．１７a A２１４１．８１ʃ０．１６b A B１１１１．７２ʃ０．２０b B C０６１．４５ʃ０．１９c C 叶面积L e a f a r e a３９５７．０９ʃ６．９５a A２１４４６．６５ʃ７．１８b B１１２３４．３０ʃ６．５４c C０９３０．４３ʃ４．９１c C叶面积的增效等位基因数量的不同,分别分为５㊁４和４组.比较发现带有不同数量增效等位基因的R I L株系其剑叶叶长㊁叶宽和叶面积存在差异,进一步采用D u n c a n多重比较分析对不同数目增效等位基因R I L株系的显著性差异进行了检验.结果表明,通过对增效等位基因的聚合,可以有效调节R I L 株系的剑叶叶长㊁叶宽和叶面积.３㊀讨论水稻产量主要受源库关系的影响,是谷粒及穗部的库和叶片光合作用的源之间共同作用的结果[１６],所以提高水稻产量一方面可以通过增强库容即从增加每穗粒数㊁增加粒重等途径来实现[１７Ｇ２０].另一方面,叶片是植物进行光合作用的最主要器官,其形态大小最终会影响植株光能利用及干物质的供给[２１].本研究分析了成熟期水稻上３叶叶长㊁叶宽㊁叶面积及叶片长宽比,发现来自供体和受体亲本Q T L增效基因与减效基因并存,这可能也是D H群体各株系叶片相关性状出现超亲分离的主要原因,同时也为Q T L分析及其聚合提供了可能[２２].本研究检测所到的４２个Q T L及１７对上位性位点的加性效应较小,贡献率偏低,只有４个Q T L位点和１对互作效应的贡献率大于２０％.但由于多基因的累加效应,单个性状的累计贡献率均超过５０％,这５９５王兰等:利用日本晴/９３１１重组自交系群体定位水稻成熟期叶形相关性状Q T L与前人认为叶片形态具较高的遗传力是一致的[２２Ｇ２５].有关水稻叶片形态性状Q T L定位,以前也有不少报道[２,２４Ｇ３０].李睿等[２９]对七山占和秋光的R I L 群体中剑叶性状研究表明,剑叶长度Q T L的累积贡献率达到６２．７％,５个增效Q T L位点均来自七山占,其q F L L５所在的区间与本研究检测到的区间重叠;周丽慧等[２５]㊁徐建军等[３０]在R M２６附近分别检测到剑叶面积相关位点q F L A５．１和q F L A５,其区间与本研究的q F L A５一致;李睿等[２９]㊁徐建军等[３０]还于第１２染色体上检测到剑叶面积有关的Q T L,其区间与本研究的q F L A１２相邻.本研究在第３染色体的R M２０A－R M２４７区间,同时检测到控制叶长㊁叶宽㊁长宽和叶面积相关的７个Q T L,彭茂民等[２]㊁徐建军等[３０]也在该区域发现类似的Q T L座位.周丽慧等[２５]也曾利用 ９３１１/日本晴 构建的染色体片段置换系(C S S L s)群体对水稻上３叶的叶片性状进行Q T L分析,其检测到部分Q T L 与本研究所检测到的一致或接近,也有部分Q T L 不尽相同,这可能与水稻叶片性状易受年份㊁地域㊁栽培等环境条件影响有关.另外,本研究考查的１２个叶片相关性状中,除剑叶长与宽㊁倒２叶长宽比和倒３叶宽没检测到显著的互作位点外,其他性状均存在上位性互作,其中与倒３叶叶面积有关的互作位点有３对,累加的遗传效应超过了加性效应;而对于剑叶叶长和叶宽来说,则以加性效应为主,这揭示了水稻叶片性状复杂的遗传调控模式[８,３１Ｇ３３].有关水稻叶片形态的改良主要是通过传统的育种方法进行,虽取得了一定的成效但总体进展不大[２５].这是因为水稻叶片性状为多基因控制的数量性状,且易受环境条件影响,传统的依据表型的选择难度较大.本研究通过对Q T L增效等位基因的聚合,有效改善了水稻剑叶的叶长㊁叶宽和叶面积.因此,利用本研究检测到的Q T L s或其他研究结果,通过分子辅助选择㊁聚合不同Q T L位点上的增效等位基因,有目的地进行水稻叶片形态的分子设计育种,可为叶片形态改良乃至理想株型的塑造提供新的思路.参考文献:[１]㊀朱雄涛,汪真．水稻高光效生理育种初探．福建稻麦科技,２００３(６):１４Ｇ１７．[２]㊀彭茂民,杨国华,张菁晶,等．不同遗传背景下水稻剑叶形态性状的Q T L分析．中国水稻科学,２００７,２１(３):２４７Ｇ２５２．[３]㊀凌启鸿．作物群体质量．上海:上海科学技术出版社,２０００:２５Ｇ２８．[４]㊀L i ZK,P i n s o nSR M,S t a n s e l JW,e t a l．G e n e t i c d i s s e c t i o n o f t h e s o u r c eＧs i n k r e l a t i o n s h i p a f f e c t i n g f e c u n d i t y a n d y i e l d i n r i c e(O r y z a s a t i v a L．)．M o lB r e e d i n g,１９９８,４(５):４１９Ｇ４２６．[５]㊀马均,马文波,明东风,等．重穗型水稻株型特性研究．中国农业科学,２００６,３９(４):６７９Ｇ６８５．[６]㊀A b d e l k h a l i kAF,S h i s h i d oR,N o m u r aK,e t a l．Q T LＧb a s e d aＧn a l y s i s o f l e a f s e n e s c e n c e i na n i n d i c a/j a p o n i c ah y b r i d i nr i c e(O r y z a s a t i v a L．)．T h e o rA p p lG e n e t,２００５,１１０(７):１２２６Ｇ１２３５．[７]㊀马达鹏,陶大云．贵州高原粳稻剑叶长度㊁宽度㊁面积㊁比叶重的遗传研究．贵州农业科学,１９８９(５):１Ｇ７．[８]㊀徐云碧,申宗坦．水稻茎叶形态性状的简化三重测交分析．作物学报,１９９２,１８(５):３４４Ｇ３５１．[９]㊀童汉华,梅捍卫,邢永忠,等．水稻生育后期剑叶形态和生理特性的Q T L定位．中国水稻科学,２００７,２１(５):４９３Ｇ４９９．[１０]李仕贵,何平．水稻剑叶性状的遗传分析和基因定位．作物学报,２０００,２６(３):２６１Ｇ２６５．[１１]王韵,程立锐,郑天清,等．影响水稻株高和剑叶宽主效Q T L 对人工选择的响应．中国水稻科学,２００９,２３(４):３６３Ｇ３７０．[１２]沈波,庄杰云,张克勤,等水稻叶片性状和根系活力的Q T L 定位．遗传学报,２００３,３０(１２):１１３３Ｇ１１３９．[１３]W a n g P,Z h o uG L,C u iK,e t a l．C l u s t e r e dQ T Lf o r s o u r c e l e a f s i z e a n d y i e l d t r a i t s i n r i c e(O r y z a s a t i v a L．)．M o lB r e e dＧi n g,２０１２,２９(１):９９Ｇ１１３．[１４]王一平,曾建平,郭龙彪,等．水稻顶部三叶与穗重的关系及其Q T L分析．中国水稻科学,２００４,１９(１):１３Ｇ２０．[１５]M c C o u c h S R．G e n e n o m e n c l a t u r es y s t e m f o rr i c e．R i c e,２００８,１(１):７２Ｇ８４．[１６]蔡晶．水稻剑叶性状的遗传分析和Q T L定位．北京:中国农业科学院,２００９．[１７]X u eW,X i n g Y,W e n g X,e t a l．N a t u r a l v a r i a t i o n i n G h d７i sa n i m p o r t a n t r e g u l a t o ro fh e a d i n g d a t ea n d y i e l d p o t e n t i a l i nr i c e．N a tG e n e t,２００８,４０(６):７６１Ｇ７６７．[１８]A s h i k a r i M,S a k a k i b a r a H,L i nS,e ta l．C y t o k i n i no x i d a s e r e g u l a t e s r i c e g r a i n p r o d u c t i o n．S c i e n c e,２００５,３０９(５７３５):７４１Ｇ７４５．[１９]F a nC,X i n g Y,M a o H,e t a l．G S３,am a j o rQ T Lf o r g r a i n l e n g t ha n dw e i g h t a n dm i n o rQ T Lf o r g r a i nw i d t ha n d t h i c kＧn e s s i n r i c e,e n c o d e s a p u t a t i v e t r a n s m e m b r a n e p r o t e i n．T h e o rA p p lG e n e t,２００６,１１２(６):１１６４Ｇ１１７１．[２０]S o n g XJ,H u a n g W,S h iM,e t a l．AQ T L f o r r i c e g r a i nw i d t ha n dw e i g h t e n c o d e s a p r e v i o u s l y u n k n o w nR I N GＧt y p e E３ub i qＧu i t i n l i g a s e．N a tG e n e t,２００７,３９(５):６２３Ｇ６３０．[２１]林洪鑫,袁展汽,肖运萍．水稻上部三叶形态及其与产量关系的研究进展．中国稻米,２０１２,１８(２):８Ｇ１２．[２２]罗伟,胡江,孙川,等．水稻抽穗期功能叶叶型相关性状遗传６９５中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i)㊀第２８卷第６期(２０１４年１１月)分析．分子植物育种,２００８,６(５):８５３Ｇ８６０．[２３]潘永地,姚克敏,胡雪琼．杂交水稻株型因素的相关性及其规律．南京气象学院学报,２００３,２６(４):５３８Ｇ５４４．[２４]林泽川,占小登,程式华,等．水稻叶形相关基因定位和克隆研究进展．核农学报,２０１３,２７(１１):１６６２Ｇ１６６９．[２５]周丽慧,赵春芳,赵凌,等．利用染色体片段置换系群体检测水稻叶片形态Q T L．中国水稻科学,２０１３,２７(１):２６Ｇ３４．[２６]F a r o o q M,T a g l eA G,S a n t o sR E,e t a l．Q u a n t i t a t i v e t r a i t l o c im a p p i n g f o r l e a f l e n g t h a n d l e a fw i d t h i n r i c e c v．I R６４d eＧr i v e d l i n e s．JI n tP l a n tB i o l,２０１０,５２(６):５７８Ｇ５８４．[２７]叶少平,张启军,李杰勤,等．用培矮６４S/日本晴F２群体对水稻６个农艺性状的Q T L定位．中国水稻科学,２００７,２１(１):３９Ｇ４３．[２８]肖珂,左海龙,巩迎军,等．控制水稻剑叶形态相关性状的数量基因位点(Q T L)的定位．上海师范大学学报:自然科学版,２００７,３６(２):６６Ｇ７０．[２９]李睿,赵姝丽,毛艇,等．水稻剑叶形态性状Q T L分析．作物杂志,２０１０,２６(３):２６Ｇ２９．[３０]徐建军,赵强,赵元凤,等．利用重测序的水稻染色体片段代换系群体定位剑叶形态Q T L．中国水稻科学,２０１１,２５(５):４８３Ｇ４８７．[３１]张毅,秦华,沈福成．水稻株型性状的配合力分析．西南农业大学学报,２０００,２２(１):１７Ｇ２０．[３２]马洪文,殷延勃,武绍湖．粳稻上部三叶形态性状的遗传效应分析．西北农林科技大学学报:自然科学版,２００８,３６(１０):１１５Ｇ１２０．[３３]候名语,王春明,江玲,等．水稻低温发芽力Q T L定位和遗传分析．遗传学报,２００４,３１:７０１Ｇ７０６．７９５王兰等:利用日本晴/９３１１重组自交系群体定位水稻成熟期叶形相关性状Q T L。
水稻外观品质性状和千粒重的QTLs分析摘要:通过以明恢63和优质泰国香米KDML105两个籼稻品种为亲本杂交的重组自交系(Recombinant inbred line, RIL)群体,构建包含134个简单重复序列标记(SSR)的遗传连锁图谱｡2009､2010年对水稻(Oryza sativa L.)的粒长､粒宽､粒形､粒厚､腹白率､心白率和千粒重进行数量性状位点(QTL)定位｡2009年检测到16个QTLs,其中粒长､粒宽､粒形､粒厚､腹白率､心白率和千粒重分别检测到2､2､1､1､1､1和8个QTLs,单个QTL可解释表型变异的4.43%~13.06%｡2010年检测到19个QTLs,其中粒长､粒宽､粒形､粒厚､腹白率､心白率和千粒重分别检测到2､3､3､2､3､3和3个QTLs,单个QTL可解释表型变异的6.04%~24.31%｡千粒重qTGW-3和qTGW-6-2在2009､2010年两年中均被重复检测到,qTGW-3在两年中分别可解释表型变异的13.06%和7.12%,qTGW-6-2在两年中分别可解释表型变异的7.66%和14.56%｡关键词:水稻(Oryza sativa L.);外观品质性状;千粒重;QTL外观品质是水稻(Oryza sativa L.)的重要性状｡水稻的外观品质主要由粒长､粒宽､长宽比､粒厚以及垩白决定｡其中粒长､粒宽､长宽比以及粒厚通常称为粒形相关性状｡水稻的粒形与水稻的产量性状密切相关[1],还与水稻的加工品质以及蒸煮食味品质等都存在着密切的关系[2]｡垩白是水稻外观品质的重要性状,根据发生部位的不同可分为心白､腹白和背白｡稻米垩白使稻米在加工的过程中容易破裂,导致整精米率下降,同时垩白米也使米饭的口感降低[3]｡千粒重是水稻产量的重要决定因素,同时千粒重与垩白性状存在相关性[4,5]｡随着我国人口的迅速增长,对水稻的产量提出了越来越高的要求｡同时,随着经济发展和人们生活水平的提高,对稻米品质的要求也越来越高｡优质的稻米不仅口感优良,垩白率低,而且要有美观的外形｡因此,在提高水稻产量的基础上,改良稻米的品质,对于保障国家粮食安全以及提高人们生活水平有着重要的意义｡通常认为,水稻的粒长､粒宽､粒厚以及长宽比都属于多基因控制的数量性状[6-10]｡其中也不乏主效QTL,如GS3[11]､GW2[12]､qSW5[13]以及GW5[14]等主效基因｡而粒重为粒长､粒宽和粒厚的综合指标,一般也认为粒重为多基因控制的数量性状[15,16]｡本研究利用以明恢63与KDML105为亲本构建的RIL群体,通过分子标记构建遗传连锁图谱,对水稻的粒长､粒宽､粒形､粒厚､腹白率､心白率和千粒重进行QTL初步定位,为水稻产量提高与外观品质的遗传改良提供基础｡1 材料与方法1.1 试验材料及各指标测定利用由明恢63和KDML105构建的186个F7､F8 RIL群体,于2009､2010年分别种植于华中农业大学试验农场｡每个家系种植两行,每行12株,成熟后按株系混收中间10株,自然干燥后置于室温下至少保存3个月后开始各性状的测定｡每株系随机选取10粒饱满的谷粒进行粒长和粒宽的测定｡以粒长/粒宽作为粒形的考查指标｡根据垩白的位置,将垩白区分为腹白及心白分别进行考察,随机挑选100粒整精米分别对腹白率以及心白率进行考察｡千粒重随机挑选200粒饱满的种子来称重,然后折算为千粒重｡谷粒粒厚的测量方式为随机挑选10粒饱满的谷粒,对单个谷粒粒厚进行测量｡每个指标设3个重复｡1.2 多态性标记筛选及RIL群体基因型统计每个家系挑选中间单株,取叶片1~2 g,参照Temnykh等[17]和McCouch等[18]发表的水稻分子图谱,同时利用微卫星标记数据库所包含的引物信息对亲本间进行多态性标记筛选,将得到的多态性标记对RIL群体进行基因型鉴定,并记录各标记的群体基因型｡1.3 遗传连锁图谱的构建和QTL的定位利用Mapmakr/EXP 3.0[19]软件构建明恢63×KDML105的RIL群体分子标记遗传连锁图谱,并利用WinQTLCart对粒长､粒宽､粒形､粒厚､腹白率､心白率和千粒重进行QTL初步定位,以LOD≥2.0为检测QTL的阈值｡QTL按照MoCouch等[20]提出的规则进行命名｡2 结果与分析2.1 连锁图谱的构建累计对1 900对SSR标记进行筛选,共筛选到134个在亲本间有多态性的SSR 标记,利用Mapmaker/Exp 3.0获得连锁图谱｡134个标记共形成11个连锁群,第10染色体上没有找到可用多态性标记,并没有形成连锁群,所有标记分布于除了第10染色体上的其他11条染色体上(图1)｡2.2 亲本及群体外观品质性状及千粒重的表现亲本明恢63与KDML105在粒长､粒宽､粒形､粒厚､腹白率､心白率和千粒重上均存在差异(表1)｡在重组自交系群体中,粒长､粒宽､粒形､粒厚､腹白率､心白率和千粒重在表型上表现出连续变异,呈双向超亲分离｡因此,粒长､粒宽､粒形､粒厚､腹白率､心白率和千粒重都为数量遗传性状｡2.3 外观品质性状及千粒重的相关性分析两年粒长与粒宽相关性均不显著,除此之外粒长与粒厚､粒形和千粒重两年均存在极显著的正相关｡在2010年检测到粒宽与粒厚存在极显著的正相关,粒宽在两年中与腹白率､心白率和千粒重都存在显著或者极显著的正相关,粒宽在两年中与粒形都存在着极显著的负相关｡粒厚在两年中除了在2009年与粒宽没有检测到显著的相关性外,与粒长､千粒重及2010年粒宽均存在极显著正相关,粒厚与粒形未检测到显著的相关性｡腹白率与心白率在两年都检测到极显著的正相关｡在两年的数据中,千粒重与粒长､粒宽和粒厚都存在极显著的正相关(表2)｡2.4 外观品质性状及千粒重的QTLs定位结果粒长､粒宽､粒形､粒厚､腹白率､心白率和千粒重在2009､2010年分别检测到16､19个QTLs,其中有2个QTLs在两年中被重复检测到(表3,图1)｡粒长在2009､2010年分别检测到2个QTLs,分布于第4､5和8染色体上,其中以第8染色体RM515~RM433区间的qGL-8的效应最大,其加性效应为-0.200,来源于亲本KDML105的等位基因增加粒长,可解释表型变异的24.31%｡粒宽在2009､2010年分别检测到2､3个QTLs,分布在第1､2､3和6染色体上,其中位于第6染色体RM584~RM402区间的qGW6-1的效应最大,其加性效应为0.057,来源于亲本明恢63的等位基因增加粒宽,可解释表型变异的22.34%｡粒形在2009､2010年分别检测到1､3个QTLs,分布于第5､6和9染色体上,其中位于第6染色体RM584~RM402区间的qGS-6效应最大,其加性效应为-0.092,来源于亲本KDML105的等位基因起增效作用,可解释表型变异的19.31%｡粒厚在2009､2010年分别检测到1､2个QTLs,分布于第3和第6染色体上,其中位于第3染色体RM186~RM448区间的qGT-3-1的效应最大,其加性效应为0.018,来源于亲本明恢63的等位基因增加粒厚,可解释表型变异的9.76%｡腹白率在2009､2010年分别检测到1､3个QTLs,分布于第2､5和6染色体上,其中位于第2染色体RM5812~RM13608区间的qWBR-2效应最大,其加性效应为5.000,来源于亲本明恢63的等位基因增加腹白率,可解释表型变异的14.70%｡心白率在2009､2010年分别检测到1､3个QTLs,分布于第2､4和5染色体上,其中位于第2染色体体RM341~RM327区间的qWCR-2效应最大,其加性效应为2.970,来源于亲本明恢63的等位基因增加心白率,可解释表型变异的18.40%｡千粒重在2009､2010年分别检测到8､3个QTLs,分布于第1､3､4､6和8染色体上,其中qTGW-6-2的效应最大,其加性效应为1.110,来源于亲本明恢63的等位基因增加千粒重,可解释表型变异的14.56%｡其中,qTGW-3和qTGW-6-2在两年中都被重复检测到,qTGW-3在两年的加性效应分别为0.860和0.740,分别可解释表型变异的13.06%和7.12%;qTGW-6-2在两年的加性效应分别为0.720和1.110,分别可解释表型变异的7.66%和14.56%,2个QTLs的加性效应均来源于亲本明恢63的等位基因｡3 讨论3.1 连锁图的构建在一般利用重组自交系构建连锁图谱的过程中,通常采用的都是不同亚种间的杂交群体｡因为不同亚种间具有较远的亲缘关系,因此亲本间的多态性较高,容易筛选多态性标记,也易于构建遗传连锁图谱｡在本研究中,所采用的两个亲本明恢63和KDML105都是籼稻,在连锁图谱的构建过程中,所得到的多态性标记数量有限｡总共筛选了1 900对标记,只得到134个多态性标记用于遗传连锁图谱的构建,并且在所构建的遗传连锁图谱中存在着一些Gap｡3.2 水稻外观品质性状以及千粒重的相关性两年中,粒长与粒宽相关性均不显著,与邢永忠等[21]和林荔辉等[22]结果一致,表明粒长､粒宽可能受到不同的遗传机制控制｡两年中,粒长都与粒形呈显著正相关以及粒宽与粒形呈极显著负相关,与王松凤等[23]结果一致,表明粒形取决于粒长与粒宽,并且可以通过单独对粒长或者粒宽进行选择从而得到理想的粒形｡两年中,粒宽与腹白率和心白率均存在显著或者极显著正相关,因此粒宽变宽将导致垩白率的升高｡同时,腹白率与心白率均检测到极显著的正相关,表明腹白与心白可能存在相似的遗传基础｡在两年中,千粒重与粒长､粒宽以及粒厚都呈极显著正相关,说明千粒重受粒长､粒宽以及粒厚影响较大,与粒形没有检测到相关性｡李贤勇等[24]提出千粒重与垩白率存在显著正相关,而本研究只在2009年检测到千粒重与腹白率存在极显著正相关,千粒重与心白率则在两年中都没有检测到相关性｡因此,千粒重与垩白的关系需要进一步进行考察｡3.3 水稻外观品质性状和千粒重的QTLs定位结果分析及比较两年间粒长与粒宽的QTLs结果表明粒长和粒宽可能具有不同的遗传基础,与粒长､粒宽的相关性分析结果一致｡石春海等[25]认为,水稻粒长和粒形受环境影响较小,而粒宽和粒厚易受到环境互作效应的影响,但在本研究中粒长QTLs在两年中并没有被重复检测到,可能是在本研究中QTLs效应较小,所以受环境影响较大并未被重复检测到｡而值得注意的是,两个解释表型变异较大的QTLs,分别为控制粒长的qGL-8-2(贡献率24.31%)和控制粒宽的qGW-6-1(贡献率22.34%)都仅在一年中被检测到,并没有在两年中重复检测到｡通过分析qGL-8-2和qGW-6-1定位的区间发现,这两个QTLs的定位区间都超过20 cM,因此两个QTLs效应值偏大可能是因为定位区间存在一些紧密连锁的微效QTLs的效应累加｡2009年在第4染色体RM252~RM303之间检测到粒长､心白率与千粒重的QTLs,在第3染色体RM186~RM448之间检测到粒厚与千粒重的QTLs;2010年在第6染色体RM584~RM402检测到粒宽､粒形以及千粒重的QTLs;2009､2010年在第6染色体RM402~RM5963检测到千粒重与粒宽的QTLs,在第8染色体RM515~RM433检测到千粒重与粒长的QTLs｡因为定位的区间较宽,很难去区分这些QTLs是一因多效的QTLs还是紧密连锁的QTLs｡结合性状相关性分析结果,推测这些QTLs 为一因多效的QTLs｡粒宽对粒形和心白有较大的影响,粒宽越宽,粒形值越小,心白率越高;千粒重受粒长､粒宽以及粒厚影响,增加粒长､粒宽以及粒厚均能提高千粒重｡对本研究中所定位到的外观品质性状与千粒重的QTLs与前人所定位到的QTLs进行了比较｡控制粒长的qGL-4与Yoshida等[26]､Redo?觡a等[27]定位结果较接近,qGL-5与Li等[28]定位结果较接近,qGL-8-1与杨亚春等[29]定位结果较接近,qGL-8-2与姚国新等[30]定位结果较接近｡控制粒宽的qGW-2与杨亚春等[29]､井赵斌等[31]定位结果较接近,qGW-3与Yoshida等[26]､许凌等[32]､王伟等[33]定位结果较接近,qGW-6-1与Yoshida等[26]､Tan等[34]定位结果较接近,qGW-6-2与Tan等[34]､姚国新等[30]定位结果较接近｡控制粒形的qGS-5与Li等[28]､徐建龙等[35]定位结果较接近,qGS-6与Aluko等[36]定位结果较接近,qGS-9-2与王伟等[33]定位结果较接近｡控制腹白率的qWBR-5-2与黎毛毛等[37]定位结果较接近｡控制千粒重的qTGW-3与Yoshida等[26]､Xing等[38]以及Liu等[39]定位结果较接近,qTGW-4-1和qTGW-4-2与Redo?觡a等[27]定位结果较接近,qTGW-6-2与Zhuang等[40]定位结果较接近,qTGW-8与Xie等[41]定位结果较接近｡控制千粒重的qTGW-3和qTGW-6-2在两年间均被重复检测到｡Liu等[39]将一个控制千粒重的QTL TGW-3b精细定位到2.6 cM区间,通过标记位置的比较,TGW-3b与本研究中的qTGW-3应该为同一个QTL;qTGW-6-2与Zhuang等[40]定位结果较接近｡综合与前人定位的比较结果,本研究所定位到的QTLs大部分与前人定位结果接近,具有较好的重复性｡因此,在本研究中所定位到的QTLs可为分子标记选择辅助育种提供理论依据｡参考文献:[1] 王余龙,姚友礼,李昙云,等.水稻籽粒有关性状与粒重关系的初步探讨[J].作物学报,1995,21(5):573-578.[2] 徐正进,陈温福,马殿荣,等.稻谷粒形与稻米主要品质性状的关系[J]. 作物学报,2004,30(9):894-900.[3] CHENG F M, ZHONG L J, WANG F, et al. Differences in cooking and eating properties between chalky and translucent parts in rice grains[J]. Food Chem,2005,90(1-2):39-46.[4] KANG H G, PARK S H, MATSUOKA M, et al.White-core endosperm floury endosperm-4 in rice is generated by knockout mutations in the C4-type pyruvate orthophosphate dikinase gene (OsPPDKB)[J]. Plant J,2005,42(6):90l-911.[5] FUJITA N, YOSHIDA M, KONDO T, et al. Characterization of SSIIIa-deficient mutants of rice: The function of SSIIIa and pleiotropic effects by SSIIIa deficiency in the rice endosperm[J]. Plant Physiol,2007,144(4):2009-2023.[6] 石春海,申宗坦.早籼粒形的遗传和改良[J].中国水稻科学,1995, 9(1):27-32.[7] 周清元,安华,张毅,等. 水稻子粒形态性状遗传研究[J]. 西南农业大学学报,2000,22(2):102-104.[8] 敖雁,徐辰武,莫惠栋,等. 籼型杂种稻米品质性状的数量遗传分析[J]. 遗传学报,2000,27(8):706-712.[9] 林鸿宣,闵绍楷,熊振民,等.应用RFLP图谱定位分析籼稻粒形数量性状基因座位[J]. 中国农业科学,1995,28(4):1-7.[10] JIANG G H, HONG X Y, XU C G, et al. Identification of quantitative trait loci for grain appearance quality using a double-haploid rice population[J]. J Integrat Plant Bio,2005, 47(11):1391-1403.[11] FAN C C, XING Y Z,MAO H L,et al. GS3, a major QTL for grain length and weight and minor QTL for grain width and thickness in rice, encodes a putative transmembrane protein[J]. Theor Appl Genet,2006,112(6):1164-1171.[12] SONG X J,WEI H,MIN S,et al. A QTL for rice grain width and weight encodes a previously unknown RING-type E3 ubiquitin ligase[J]. Nat Genet,2007,39(5):623-630.[13] WENG J F, GU S H, WAN X Y,et al. Isolation and initial characterization of GW5, a major QTL associated with rice grain width and weight[J]. Cell Res,2008,18(12):1199-1209.[14] SHOMURA A, IZAWA T, EBANA K, et al. Deletion in a gene associated with grain size increased yields during rice domestication[J]. Nat Genet,2008,40(8):1023-1028.[15] 姚国新,卢磊. 水稻粒重基因定位克隆研究[J]. 安徽农业科学,2007,35(27):8468-8478.[16] 杨联松,白一松,陈多璞,等. 粳稻粒形遗传初步研究[J]. 杂交水稻,2002,17(6):46-48.[17] TEMNYKH S, PARK W D, AYRES N, et al. Mapping and genome organization of microsatellite sequences in rice (Oryza sativa L.) [J]. Theor Appl Genet,2000,100(5):697-712.[18] MCCOUCH S R,TEYTELMAN L,XU Y,et al. Development and mapping of 2 240 new SSR markers for rice (Oryza sativa L.)[J]. DNA Res,2002,9(6):199-207. [19] LANDER E S, GREEN P, ABRAHAMSON J, et al. MAPMAKER: An interactive Computer package for constructing primary genetic linkage maps of experimental and natural populations[J]. Genomics,1987,1(2):174-181.[20] MCCOUCH S R,CHO Y G,YANO M,et al. Report on QTL nomenclature[J]. Rice Genet Newslett,1997,14:11-13.[21] 邢永忠,徐才国,华金平,等. 水稻株高和抽穗期基因的定位和分离[J]. 植物学报,2001,43(7):721-726.[22] 林荔辉,吴为人.水稻粒型和粒重的QTL定位分析[J]. 分子植物育种,2003,1(3):337-342.[23] 王松凤,李辉,刘喜,等.水稻粒形相关性状及千粒重QTL的稳定性分析[J]. 南京农业大学学报,2008,31(3):1-7.[24] 李贤勇,何永歆,李顺武,等.水稻千粒重与垩白粒率的相关性分析[J].西南农业学报,2003,1(4):20-23.[25] 石春海,何慈信,朱军,等. 籼稻稻米外观品质性状的遗传主效应和环境互作效应分析[J].中国水稻科学,1999,13(3):179-182.[26] YOSHIDA S,IKEGAMI M,KUZE J, et al. QTL analysis for plant and grain characters of sake-brewing rice using a doubled haploid population[J]. Breeding Science,2002,52(4):309-317.[27] REDO?譙A E D, MACKILL D J. Quantitative trait locus analysis for rice panicle and grain characteristics[J]. Theor Appl Genet,1998,96(6-7):957-963.[28] LI Z F, WAN J M, XIA J F, et al. Mapping quantitative trait loci underlying appearance quality of rice grains (Oryza sativa L.)[J]. Acta Genetica Sinica,2003,30(3):251-259.[29] 杨亚春,倪大虎,宋丰顺,等. 不同生态地点下稻米外观品质性状的QTL定位分析[J].中国水稻科学,2011,25(1):43-51.[30] 姚国新,李金杰,张强,等. 利用4个姊妹近等基因系群体定位水稻粒重和粒形QTL[J].作物学报,2010,36(8):1310-1317.[31] 井赵斌,潘大建,曲延英,等.AB-QTL法定位广东高州野生稻谷粒外观性状和粒重基因[J].植物遗传资源学报,2009,10(2):175-181.[32] 许凌,张亚东,朱镇,等.水稻粒重及其相关性状的QTL分析[J].江苏农业学报,2008,24(增刊):26-31.[33] 王伟,叶志云,郑景生,等.稻米粒形的QTL定位及上位性和QE互作分析[J]. 西北植物学报,2010,30(7):1344-1350.[34] TAN Y F,XING Y Z,LI J X,et al. Genetic bases of appearance quality of rice grains in Shanyou 63, an elite rice hybrid[J]. Theor Appl Genet,2000,101(5-6):823-829.[35] 徐建龙,薛庆中,罗利军,等. 水稻粒重及其相关性状的遗传解析[J].中国水稻科学,2002,16(1):6-10.[36] ALUKO G, MARTINEZ C, TOHME J, et al. QTL mapping of grain quality traits from the interspecific cross Oryza sativa ×O.glaberrima[J]. Theor Appl Genet,2004,109(3):630-639.[37] 黎毛毛,徐磊,任军芳,等.粳稻垩白性状的QTL检测[J]. 中国水稻科学,2009,23(4):371-376.[38] XING Y Z, TAN Y F, HUA J P, et al. Characterization of the main effects, epistatic effects and their environmental interactions of QTLs on the genetic basis of yield traits in rice[J]. Theor Appl Genet,2002,105(2-3):248-257.[39] LIU T M,SHAO D,KOVI M R, et al. Mapping and validation of quantitative trait loci for spikelets per panicle and 1,000-grain weight in rice(Oryza sativa L.)[J]. Theor Appl Genet, 2010,120(5):933-942.[40] ZHUANG J Y, FANY Y, RAO Z M, et al. Analysis on additive effects and additive-by-additive epistatic effects of QTLs for yield traits in a recombinant inbred line population of rice[J]. Theor Appl Genet,2002,105(8):1137-1145.[41] XIE X B,SONG M H,JIN F X,et al. Fine mapping of a grain weight quantitative trait locus on rice chromosome 8 using near-isogenic lines derived from a cross between Oryza sativa and Oryza rufipogon[J]. Theor Appl Genet,2006,113(5):885-894.。
韦敏益, 张月雄, 马增凤, 等. 基于高密度遗传图谱的水稻穗长QTL 定位与分析[J]. 华南农业大学学报, 2023, 44(6): 889-895.WEI Minyi, ZHANG Yuexiong, MA Zengfeng, et al. Detection and analysis of QTL for panicle length in rice using a high-density genetic map[J]. Journal of South China Agricultural University, 2023, 44(6): 889-895.基于高密度遗传图谱的水稻穗长QTL定位与分析韦敏益1 ，张月雄1，马增凤1，黄大辉1，刘 驰1，秦媛媛2，卢颖萍3，鄢柳慧1,3，吴子帅1，周小龙1，吴旭祥4，秦 钢1(1 广西农业科学院 水稻研究所/广西水稻遗传育种重点实验室, 广西 南宁 530007； 2 广西农业科学院 农业科技信息研究所,广西 南宁 530007； 3 广西农业科学院 柳州分院/柳州市农业科学研究中心, 广西 柳州 545000；4 广东茂名农林科技职业学院, 广东 茂名 525000)摘要: 【目的】深入挖掘与穗长相关的新基因，为水稻穗长调控的遗传机理研究及分子育种提供依据。
【方法】以2个优良亲本‘ZP37’和‘R8605’及其杂交衍生的208个高世代重组自交系(Recombinant inbred lines ，RILs)为作图群体，利用全基因组重测序高密度连锁图谱对3个不同环境下的穗长数量性状座位(Quantitative trait locus ，QTL)进行定位，同时分析它们的聚合效应。
【结果】共检测到11个穗长QTL ，分别分布在第3、4、7、8、9和12号染色体上，其似然函数比对数值(Log of odds ，LOD)介于3.07~12.87之间，贡献率在2.17%~10.94%之间，有7个QTL 是新位点，其余4个QTL 位点与已报道的穗长基因和QTL 位置重叠或相近。
收稿日期：2023-10-07基金项目：国家自然科学基金（32260497）；贵州省基础研究（自然科学）项目（黔科合基础-ZK〔2023〕一般178）；贵州省科技计划项目（黔科合平台人才〔2018〕5263）；贵州省科技计划项目（黔科合支撑〔2022〕重点028）作者简介：彭强（1986-），男，博士，副研究员，研究方向为水稻分子育种，E-mail：********************通信作者：朱速松（1966-），男，博士，研究员，研究方向为水稻分子育种，E-mail：*****************广东农业科学2023，50（12）：96-103Guangdong Agricultural SciencesDOI:10.16768/j.issn.1004-874X.2023.12.009彭强，徐海峰，宫彦龙，吴娴，吴朝昕，吴健强，朱速松. 基于高密度遗传图谱的水稻糙米籽粒大小QTL 定位［J］. 广东农业科学，2023，50（12）：96-103.基于高密度遗传图谱的水稻糙米籽粒大小QTL 定位彭 强，徐海峰，宫彦龙，吴 娴，吴朝昕，吴健强，朱速松（贵州省农业科学院水稻研究所，贵州 贵阳 550006）摘 要：【目的】籽粒大小是影响水稻产量的主要农艺性状之一。
采用籼稻品种V20B 与细长型爪哇稻品种CPSLO17衍生的重组自交系开展水稻糙米籽粒大小QTL 定位研究，挖掘遗传稳定的主效QTL，为优质高产稻品种培育提供新的基因资源和科学依据。
【方法】基于V20B/CPSLO17遗传背景的高密度遗传连锁图谱，结合150份重组自交系在4种环境（2019年贵州贵阳、2020年贵州贵阳、2021年贵州贵定、2021年海南三亚）中的糙米籽粒大小表型数据，采用IciMapping 4.0软件的ICIM-ADD 方法进行QTL 扫描。
【结果】亲本V20B 的糙米籽粒大小显著大于CPSLO17，重组自交系的糙米籽粒大小在4种环境间差异显著，均表现出连续的单峰分布。
中国水稻科学(Chin J Rice Sci), 2024, 38(3): 266－276 266 DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230904全基因组关联分析定位水稻分蘖角度QTL朱裕敬#桂金鑫#龚成云 罗新阳 石居斌 张海清*贺记外*(湖南农业大学农学院, 长沙 410128；*通信联系人，email:**********************;*****************.cn)QTL Mapping for Tiller Angle in Rice by Genome-wide Association AnalysisZHU Yujing#, GUI Jinxin#, GONG Chengyun, LUO Xinyang, SHI Jubin, ZHANG Haiqing*, HE Jiwai*(College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; *Correspondingauthor,email:**********************;*****************.cn)Abstract:【Objective】Tiller angle is a critical agronomic trait influencing rice yield. Identifying rice tiller angle QTL (genes) and detecting their elite haplotypes can be beneficial for developing ideal rice varieties. 【Method】333 core germplasms from the rice 3K resources were utilized as research materials. These germplasms were cultivated in Yunyuan and Chunhua of Hunan Agricultural University in 2020 and 2022, respectively. Tiller angles of various germplasms were measured during the heading stage. Genome-wide association analysis was conducted using the MLM model of TASSEL 5.2, combined with the genotypes of the germplasms. 【Results】Six QTL for tiller angle were identified on rice chromosomes 2, 5, 6, 9, and 12, designated as qTA2, qTA5, qTA6.1, qTA6.2, qTA9, and qTA12, respectively. These QTL explained phenotypic variation ranging from 6.23% to 16.22%. Notably, qTA9 co-localized with the major QTL TAC1 for tiller angle, while the other five QTL were newly discovered. Candidate gene analysis was conducted for these five QTL. The candidate genes for qTA2 and qTA6.1 were identified as Os02g0817900 and Os06g0682800, respectively. Os02g0817900 encodes a rice cytochrome P450 family protein, while Os06g0682800 encodes a zinc finger domain protein.【Conclusion】This study successfully identified new QTL for tiller angle in rice and analyzed candidate genes, offering valuable insights for the cloning of tiller angle QTL (genes) and genetic improvement of tiller angle in rice.Key words: rice (Oryza sativa L.); tiller angle; QTL; candidate gene; haplotype摘 要：【目的】水稻分蘖角度是影响水稻产量的关键农艺性状，挖掘水稻分蘖角度QTL（基因）及其优势单倍型，有助于构建水稻理想株型。
