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水稻抽穗期主效QTL+qHd8.1的精细定位

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水稻抽穗期主效QTLqHd8.1的精细定位周勇 崔国昆 张言周 关成冉 常思源 顾铭洪 梁国华*(扬州大学江苏省遗传生理重点实验室/教育部植物功能基因组学重点实验室,江苏扬州225009;*通讯联系人,E-mail:ricegb@

yzu.edu.cn)

FineMappingofaMajorQTLqHd8.1forHeadingDateinRice

ZHOUYong,CUIGuo-kun,ZHANGYan-zhou,GUANCheng-ran,CHANGSi-yuan,GUMing-hong

,

LIANGGuo-hua*

(JiangsuKeyLaboratoryforCropGeneticsandPhysiology/KeyLaboratoryofPlantFunctionalGenomicsofMinistryofEducation,YangzhouUniversity,Yangzhou225009,China;*Correspondingauthor,E-mail:ricegb@yzu.edu.cn)

ZHOUYong,CUIGuokun,ZHANGYanzhou,etal.FinemappingofamajorQTLqHd8.1forheadingdateinrice.ChinJRiceSci,2012,26(1):43-48.Abstract:C23011,containingasingleintrogressedsegmentofchromosome8,wasderivedfromtheCSSLpopulation

withNipponbareasthedonorandGuanglu′ai4astherecurrentparent.Innormallong-dayconditions,itsheadingdatewas14.1dshorterthanthatofNipponbare.Undershort-dayconditions,however,noobviousdifferenceinheading

datebetweenC23011andNipponbarewasobserved.AsegregationpopulationderivedfromaBC4F2individualwiththeheterozygoustargetsegmentwasusedforgeneticanalysisandgenemapping.Theratiooflateheadingplantstoearly

headingplantsshoweda3∶1frequencydistribution,suggestingthattheheadingdatevariationwascontrolledbyasinglemajorQTL,whichwasnamedqHd8.1.AphysicalmapwasconstructedencompassingtheqHd8.1locusandthelocuswasdelimitedtoa59.94kbintervalbetweenmarkersS8111andS849onBACcloneAP005164using1628individualswithshorterheadingdateoriginatedfromtheBC4F3populations.Therearesevenpredictedgeneswithinthisregion.Keywords:rice;headingdate;quantitativetraitloci;finemapping

周勇,崔国昆,张言周,等.水稻抽穗期主效QTLqHd8.1的精细定位.中国水稻科学,2012,26(1):43-48.摘 要:从广陆矮4号/日本晴染色体片段代换系群体中筛选到1个株系C23011。该株系除第8染色体短臂上的一

个片段来自广陆矮4号外,背景均与日本晴相同。该株系在自然长日照条件下比轮回亲本日本晴提早抽穗约14.1d,

但在短日照条件下,两者抽穗期无显著差异。利用BC4F2世代中筛选到的一个目标区段杂合但背景基本纯合的单株自交一代后得到的BC4F3分离群体进行遗传分析。在该群体中单株抽穗期呈不连续的双峰分布,迟抽穗和早抽穗单株比例符合3∶1的分离比,表明抽穗期受1个主效QTLqHd8.1控制。利用BC4F3群体中共1628株早抽穗的单株将qHd8.1精细定位在BAC克隆AP005164上标记S8111和S849之间,物理距离约为59.94kb,该区间共有7个预测基因。关键词:水稻;抽穗期;数量性状位点;精细定位中图分类号:Q348;S511.35 文献标识码:A 文章编号:1001-7216(2012)01-0043-06

抽穗期决定着水稻品种的地域和季节适应性,对抽穗期基因进行定位、克隆并研究其遗传效应具有重要的理论和实践意义。水稻抽穗期的长短主要由品种的感光性、感温性和基本营养生长性决定,不同品种的抽穗期有明显差异[1]。抽穗期属于数量性状,其遗传基础较为复杂,一般认为抽穗期由主效基

因和微效基因共同控制,但也有抽穗期表现为质量性状遗传的报道[2]。近年来,随着DNA分子标记技术的建立与发展,研究者利用各种作图群体对水稻抽穗期基因进行分子定位。目前,在Gramene网

收稿日期:2011-01-08;修改稿收到日期:2011-02-19。基金项目:国家973计划资助项目(2011CB100107);国家自然科学基金资助项目(31071068);江苏省属高校自然科学重大基础研究

项目(10KJA210059);扬州大学高层次人才科研启动基金资助项目(20100030)。

34中国水稻科学(ChinJRiceSci),2012,26(1):43-48http://www.ricesci.cnDOI:10.3969/j.issn.1001-7216.2012.01.008站公布了732个抽穗期QTL,分布于12条染色体上,其中第3染色体上定位的QTL较多,而第10染色体上最少。日本科学家利用日本晴/Kasalath衍生的F2群体、回交群体和在初步定位的近等基因系,定位了14个水稻抽穗期QTL(Hd1~Hd14)[3-7]。最近,又利用以日本晴/Kasalath为亲本构建的回交重组自交系群体鉴定了2个新的抽穗期QTL(Hd16和Hd17)[8]。在初步定位的基础上,通过选育单个抽穗期QTL的近等基因系,采用图位克隆的方法,已成功分离了Hd1、Hd3a、Hd6、Ehd1和Ghd7共5个抽穗期QTL[4,10-12]。此外,通过筛选相关突变体亦分离了多个水稻抽穗期基因,如OsGI、OsMADS51、Ehd2、RID1、OsID1和OsCOL4等[13-18]。随着越来越多的抽穗期基因在分子水平的解析,结合互作和表达分析等手段,水稻抽穗开花的分子调控网络已经初见端倪。通过比较水稻QTL的分离过程可以发现,QTL克隆的基本思路与克隆控制质量性状基因十分相似,关键是如何将控制所研究性状的多QTL分解为单个孟德尔因子[19]。F2/F3、DH(doubledhaploid)和RIL(recombinantinbredline)等初级分离群体容易受到背景“噪音”和环境因素的干扰,QTL分析的准确性和稳定性很不理想[20-23]。染色体片段代换系(chromosomesegmentsubstitutionlines,CSSLs)是以同一个亲本为遗传背景,置换了供体亲本染色体片段的一系列株系所组成的群体,单个株系与其受体亲本之间只存在染色体代换片段的差异,通过代换系与其受体亲本之间以及代换系间的性状比较,能鉴定出代换片段上的QTL并对其遗传效应进行分析,这种方法目前已成为植物QTL定位研究的常用方法[22-31]。本研究利用染色体片段代换系及其衍生的分离群体对一个水稻抽穗期主效QTL进行了效应分析和基因定位。1 材料与方法1.1 试验材料以粳稻日本晴为受体亲本,籼稻广陆矮4号为供体亲本,采用连续回交结合分子标记辅助选择构建了一套染色体片段代换系。其中一个株系C23011在自然长日照条件下较轮回亲本表现早抽穗。经分子标记检测,该株系除在第8染色体短臂上有一片段来源于广陆矮4号外,其背景与日本晴相同。为了研究其表型变异的遗传基础,从BC4F2

世代中筛选到目标区段杂合、背景基本纯合的单株41个,自交一代后得到BC4F3分离群体用于遗传分

析和基因定位。1.2 田间实验和性状调查

2009年在扬州大学农学院试验田种植

C23011、日本晴以及BC4F3分离群体,除在自然长

日照(日照>14h)条件下种植外,还对C23011和日本晴进行了短日照处理(日照8h)。遗传分析时,

以每株最早抽穗的穗抽出叶鞘2cm作为抽穗指标,每2d记录1次抽穗情况,记下当天抽穗的株数,并对记录过的抽穗单株挂牌,避免出现重复记录。待群体全部抽穗后,调查结束。1.3 DNA提取与PCR分析

DNA提取采用CTAB法。25μL的PCR体系

包括Mg2+(25mmol/L)2.5μL,10×PCR缓冲液(不含Mg2+)2.5μL,dNTP(2.5mmol/L)2.5

μL,引物(15ng/μL)2.0μL,模板DNA(约15ng/μL)2μL,Taq酶(5U/μL)0.2μL,灭菌双蒸

水13.3μL。在BiometraPCR仪上进行扩增。反应条件如下:94℃下变性5min;94℃下1min,55℃

下1min,72℃下1min,共32个循环;72℃下延伸10min。反应产物在4%琼脂糖凝胶上电泳,经溴

化乙锭染色后于紫外灯下观察、UVP凝胶成像仪上成像。1.4 连锁分析与QTL的精细定位

根据分子标记分析的结果,利用MapMaker(EXP3.0b)作图软件进行连锁作图。根据初步定位

的结果和已公布的水稻品种93-11、日本晴全基因

组序列,利用PrimerPremier5.0软件,在目标基因所在染色体区域的BAC克隆上设计STS标记进行精细定位。

2 结果与分析

2.1 C23011的遗传背景及表型分析

分子标记检测结果表明,C23011只含有一个广陆矮4号的代换片段,区间为S81-RM5556-

RM22541,覆盖的物理图谱为第8染色体短臂3.1-5.2Mb,其他背景均来自日本晴。C23011在自

然长日照条件下的抽穗天数约为74.2d,而轮回亲

本日本晴的抽穗期天数约为88.3d,C23011比轮回亲本提早抽穗约14.1d。但在短日照条件下,两者

44中国水稻科学(ChinJRiceSci) 第26卷第1期(2012年1月)

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主要农作物QTL定位和克隆研究进展

主要农作物QTL定位和克隆研究进展

主要农作物QTL定位和克隆研究进展摘要：随着遗传图谱的日趋饱和QTL定位分析方法的日益完善，近年来农作物QTL的研究发展非常迅速。

本文首先从总体上对水稻、玉米、小麦、棉花、大豆这几个农作物的QTL定位作了简要的介绍，然后详细介绍了番茄、水稻、玉米被克隆出的几个QTL的克隆过程及基因功能，对整个QTL的分析方法作了系统的介绍。

关键词：QTL、定位、克隆、基因作物的许多农艺性状和经济性状是数量性状,研究作物数量性状的遗传对农作物育种具有十分重要的意义。

近几年，作物QTL定位和克隆发展迅速，本文详细阐述了主要农作物近几年的发展状况。

1.QTL定位研究进展QTL定位是检测分子标记和QTL间的连锁关系,估计QTL的效应利用分子标记进行遗传连锁分析,检测出QTL。

分子遗传学的发展和RFLP,RAPD,SSR,AFLP等分子标记技术的完善,加上日趋饱和的遗传图谱为工具和日益完善的QTL定位分析方法,已在许多作物上定位了不少QTL,并分析了各QTL的效应。

1.1 水稻水稻QTL的研究近年来发展非常迅速,已进行QTL定位的性状很多。

自Wang等[1]利用RFLP连锁图定位了水稻对稻瘟病有部分抗性的14个QTL以来,有关水稻QTL 定位的研究报道不断增加.目前,世界各国的科学家应用不同的群体,对水稻大多数性状进行了QTL定位,这些性状包括水稻的生育期、株高及其组成性状、产量及产量构成性状、谷粒外观品质、食味和营养品质等农艺性状、以及水稻种子的休眠性、水稻叶片叶绿素和过氧化氢含量等生理性状。

目前的数据表明水稻遗传图谱上的分子标记数已超过6000个,平均间距为75-100 kb,基本覆盖了水稻基因组的所有区域，为进一步精细定位及克隆提供了便利。

1.2玉米玉米的许多产量相关性状[2]，如穗长、穗粗、行数、行粒数等，国内外都进行了较为深入的研究，定位了大量的QTL位点，并分析了它们的遗传规律，为玉米育种提供了很好的指导意义。

水稻粒型QTL的定位及粒长基因GL33的克隆与功能研究

水稻粒型QTL的定位及粒长基因GL33的克隆与功能研究


1、结果
通过这些实验，研究人员证实了一些候选基因确实与粒宽和粒重有关。这些基 因可能通过影响细胞分裂、养分吸收或激素信号传导等途径来影响这些性状。 此外，研究人员还发现一些基因具有多个效应，可能同时影响粒宽、粒重和其 他相关性状。
2、讨论
对这些基因的研究有助于我们更深入地了解水稻产量和品质形成的分子机制。 此外，这些基因可能成为改良水稻品种的关键靶点，通过基因编辑或其他遗传 工程技术来改良或优化这些基因，可以提高水稻的产量和品质。
展望未来，随着新一代测序技术和分子生物学方法的发展，我们将能够更深入 地了解控制水稻粒宽和粒重的主效QTL的遗传基础和作用机制。此外，通过基 因编辑等遗传工程技术，我们将能够直接改良或优化这些基因，从而在提高水 稻产量和品质方面取得更大的进步。总之，通过对控制水稻粒宽和粒重的主效 QTL的研究，我们将在解决粮食安全问题方面取得重要的科学依据和技术突破。
文献综述
过去的研究已经在水稻粒型方面取得了重要成果。然而，尽管已经鉴定出多个 粒型QTL，但这些QTL的精确位置和对应基因的功能仍不清楚。此外，GL33基 因的研究主要集中在其与其他粒型性状的关系，以及其在遗传育种中的应用。 关于GL33基因的克隆与功能，前人研究也未能取得突破性成果。
研究目的和方法
讨论
本研究首次成功地克隆了与粒型相关的基因GL33，并对其进行了初步的功能研 究。结果表明，GL33基因可能通过影响细胞壁合成从而影响水稻粒型。这一发 现为进一步理解水稻粒型的遗传与发育机制提供了新的视角。此外，我们的研 究也为今后利用基因工程手段改良水稻粒型品质提供了新的候选基因。
然而，本研究仍存在一定的局限性。首先，虽然我们成功地克隆了GL33基因， 但对其具体作用机制仍需进行深入探究。例如，研究GL33基因在不同环境条件 下的表达模式，以及通过敲除或过表达GL33基因来验证其对粒型的影响等。其 次，尽管我们已经定位到了一个重要的粒型QTL，但由于遗传图谱的分辨率限 制，我们无法确定该QTL的具体位置。未来可以通过构建高密度遗传图谱进一 步提高QTL定位的准确性。
水稻株高QTLQph1的精细定位

水稻株高QTLQph1的精细定位

该基 因编码 Ｇ 氧化 酶 ， 次 阐 明 Ｇ 在 株 高形 成 ｓｐ ｉｄ ｃ ） Ａ 首 Ａ ｓ ．ｎ ｉ 为我 国 广泛 应 用 的优 良杂 交 稻 汕 优 ６ ａ ３
中的机理 。
的亲本 ， 洋 占 （ ｙ ａｓｔ ａ Ｌ ｓｐ ｉｄｃ） 红 南 Ｏｒｚ ａｉ ． ｓ．ｎ ｉ 为 ｖ ａ
许多研究者在水稻第 １ 染色体都定位 了控制株 米特 异种 质材 料 。
收稿 日期 ： ０ １１—４ ２ １ —１１ 基金项 目：国家 自然科学基金项 目（０ ７５ ０ 、８３ 项 目（０ ２ ０ １ ３ 、９３项 目（０ １ Ｂ ０ ２０ 和植物转基 因专项 （Ｏ １ＸＯＯ ９０ ３ ３ ９ １５ ）“ ６” ２ １ＡＡ１０ ０ ）“ ７” ２ １Ｃ １００ ） ２ １Ｚ ８ Ｏ—０ ）
第 ３ 卷 第 ３期 １ ２１ ０ ２年 ６月
华
中 农
业
大
学
学
报
Ｖｏ． １ Ｎｏ ３ １３ ．
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ａｈ ｎ ｒ ｕ ｕ ａ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ ｏ Ｈｕ ｚ ｏ ｇ Ａｇ ｉ ｈ ｒ１ ｉｅｓ ｙ ｅ ｔ
Ｊｎ ０ ２ Ｚ ５－ ６ ｕ ｅ２ １ ，６ － Ｚ ９ ￣
ｄ 相 ｓｉ ｒ 采 用 对水 稻育 种和植 物生 长发 育机 制研究 有重 要 的作 ｓ ｌ 近 的 区 段 。Ｉｈｍａｕ等口］ 用 候 选 基 因方 用 。在 水稻 和其他 谷 类 作 物 中 ， 高是 影 响丰 产潜 法 克 隆 了 控 制 株 高 的基 因 ＱＴ ｈ 。该 基 因 株 １个 Ｌｐ ｉ 力 、 肥性 和抗倒 能力 的重 要 农 艺性 状 ， １ ６ 耐 自 ９ ０年 编码 葡 萄糖 磷 酸合 成 酶 ， 它是 与 ｓｌ紧 密连 锁 的控 ｄ
水稻第1染色体短臂粒长和粒宽QL的精细定位T

水稻第1染色体短臂粒长和粒宽QL的精细定位T


４６６
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中国 水稻科学（ＣｈｉｎｅｓｅＪＲｉｃｅＳｃｉ） 第２２卷第５期（２００８年９月）
有效地将相同或相邻区间 ＱＴＬ 分解开。 剩 余 杂 合 体（ｒｅｓｉｄｕａｌｈｅｔｅｒｏｚｙｇｏｕｓｌｉｎｅ，ＲＨＬ）
是利用分子标记辅助选择从高代重组自交系群体中 获得的在目标区间呈杂合而背景基本纯合一致的单 株，相当 于 近等 基 因 系（ｎｅａｒｉｓｏｇｅｎｉｃｌｉｎｅ，ＮＩＬ）材 料配对杂 交的 Ｆ１［１１］。ＲＨＬ 的 获 得 只 需一 次 性 利 用目标区间标记进 行筛 选，且 只需 自交 以构 建后 代 遗传分离群体，大 大节 省了 工 作量 和试 验经 费而 越 来越多 地 被 用 于 ＱＴＬ 精 细 定 位［１１－１４］。 本 研 究 利 用从 珍 汕 ９７Ｂ／密 阳 ４６ Ｆ７ 群 体［１５］ 中 筛 选 到 的 ＲＨＬｓ衍生的两 个 Ｆ６群体 对 水 稻 第 １ 染色 体 短 臂 上的 粒长 和 粒宽 ＱＴＬ 进 行分 子 定位，并以 来 源 于 同一 个 ＲＨＬ 衍生 的在 ＱＴＬ 目 标区 间相 互 交迭 的 ＮＩＬｓ为 材料，对 这 两 个粒 形 ＱＴＬ 进 行 遗 传分 解， 为这两个粒形 ＱＴＬ 的克隆和分子育种奠定基础。
关键词：粒形；剩余杂 合体；近等基因系；数量性状座 位；水稻；精细定位
中 图 分 类 号 ：Ｑ９４３．２；Ｓ５１１．０３
文献标 识码：Ａ
文章 编号：１００１－７２１６（２００８）０５－０４６５－０７
水稻谷粒形状（粒长、粒宽和长 宽比）是影 响稻 米外观品质和加工 品质 等的 重要 因 素之 一，同时 也 影响着稻谷产量。阐明稻谷粒形性状的遗传基础对 于改良稻米品质和提高水稻产量具有重要意义。稻 谷粒形是由 多基 因 控 制的 数 量 性 状［１－２］，从 较 早 的 利用 ＲＦＬＰ标 记 定 位 籼稻 粒 形 数 量 性 状 基 因 座 位 （ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｔｒａｉｔｌｏｃｕｓ，ＱＴＬ）之 后［１］，粒 形 ＱＴＬ 定位研究已有较多 报道，所 用 群体 类型 包括 来源 于 种间或亚种间杂交的 Ｆ２、ＢＣ１、加倍单倍 体（ｄｏｕｂｌｅｄ ｈａｐｌｏｉｄｓ，ＤＨ）、重 组 自 交 系（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔｉｎｂｒｅｄ ｌｉｎｅｓ，ＲＩＬ）、染 色体 片 段代 换 系（ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓｅｇ－ ｍｅｎｔｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｌｉｎｅ，ＣＳＳＬ）和 导入 系（ｉｎｔｒｏｇｒｅｓ－ ｓｉｏｎｌｉｎｅ，ＩＬ）等 群体［１－１０］。其 中，Ｗａｎ等［８］将控 制