水稻粒厚主效位点qGT8精细定位和候选基因分析

罗正良; 任鄄胜; 吴贤婷; 陆贤军; 苏相文; 吕建群; 任光俊; 《中国农业科学 》 2015 北大核心 CSCD

摘要：【目的】在已鉴定的稻谷粒长、粒宽和粒厚QTL的基础上,对控制粒厚的主效QTL进行精细定位和候选基因分析,以解析川106B(C-106B)细长粒形的遗传基础,为进一步通过分子技术改良其产量水平提供科学依据。【方法】以细长粒形的优质籼稻保持系川106B与籽粒较宽厚的籼稻保持系川345B(C-345B)杂交,构建包含182个单株的F_2群体,采用QTL Catographer v2.5软件基于复合区间作图法发掘与稻谷粒形性状相关的QTL;进一步从BC_3F_2群体筛选隐性单株(稻谷厚度较薄)对粒厚主效QTL(qGT8)进行精细定位,并对候选基因进行测序和荧光定量PCR分析。分别构建qGT8位点携带川106B等位基因的近等基因系(NIL-gt8~(C-106B))和携带川345B等位基因的近等基因系(NIL-GT8~(C-345B))并调查其稻米外观品质及产量性状。【结果】川106B和川345B的粒长、粒宽和粒厚表型存在显著差异。利用F_2群体检测到2个粒长QTL、3个粒宽QTL和3个粒厚QTL,其中,位于第7染色体区间RM21892—RM3589的粒长主效QTL(qGL7)可解释粒长变异的68.23%,川106B等位基因在该位点可增加粒长0.47 mm。控制稻谷粒宽和粒厚的主效QTL(qGW8和qGT8)位于第8染色体上相同区间RM6070—RM447,分别解释相应表型变异的26.48%和34.89%,增加粒宽或粒厚的等位基因均来自于川345B。利用1 732个BC_3F_2隐性单株,将粒厚主效位点qGT8精细定位在标记SG930和SG950间的11.2 kb区段,该区段仅包含1个注释基因LOC_os08g41940(OsSPL16)。对该基因测序分析发现,川106B和川345B在起始密码子ATG上游2 kb区段存在7个差异位点,在编码区有5个多态性位点,其中,川106B在第3外显子插入2 bp(c.1006_1007插入CT)引起移码突变,且位于qGT8的OsmiR156结合位点,推测为川106B籽粒厚度变薄、宽度变细的关键位点。实时荧光定量PCR分析发现,qGT8在幼穗中表达量较高,且在川106B和川345B中的表达方式相似,表达量在1—8 cm长幼穗发育时期随幼穗发育逐渐增加,8 cm时达到最高,之后随幼穗发育逐渐降低,但2个亲本在各时期的表达水平存在差异。近等基因系NIL-GT8~(C-345B)的粒厚、粒宽、千粒重、单株产量和垩白粒率显著高于NIL-gt8~(C-106B),而粒长、透明度、株高、单株有效穗数、穗长、每穗实粒数、结实率和播抽期与NIL-gt8~(C-106B)相当。【结论】控制粒长的主效QTL(qGL7)位于第7染色体区间RM21892—RM3589,控制粒宽和粒厚的主效QTL位于第8染色体的相同区间RM6070-RM447。粒厚主效QTL(qGT8)被精细定位在仅包含GW8的片段上,是控制粒形和产量的关键基因,但在近等基因系中高粒重与高垩白紧密连锁,表明该位点存在高产与外观品质改良的矛盾。

关键词： 水稻 粒形 粒厚 数量性状基因座位 产量 品质