培矮64s-93-11重组自交系分子图谱构建及千粒重qtl检测

摇南京农业大学学报摇2011,34(1):8-13摇JournalofNanjingAgriculturalUniversityhttp:試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試//nauxb.njau.edu.cn收稿日期:2010-04-02基金项目:国家863计划项目(2009AA101101,2007AA10Z116);国家科技支撑计划项目(2006BAD01A01);江苏省高技术招标项目(BE2009301-3,BE2008354,BE2008352);南京农业大学SRT计划项目(0801A27)作者简介:徐小飒,本科生。*通讯作者:江玲,教授,研究方向为水稻遗传育种,E鄄mail:[e-mail]。徐小飒,刘喜,赵志刚,等.培矮64S/93-11重组自交系分子图谱构建及千粒重QTL检测[J].南京农业大学学报,2011,34(1):8-13培矮64S/93-11重组自交系分子图谱构建及千粒重QTL检测徐小飒1,刘喜1,赵志刚1,周裕军1,吴盛阳1,周蓉1,张俊杰1,江玲1*,万建民1,2(1.南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/江苏省植物基因工程技术研究中心,江苏南京210095;2.中国农业科学院作物科学研究所,北京100081)摘要:利用光、温敏核不育系培矮64S与常规品种93-11进行杂交,以单粒传方法建立含217个单株的重组自交系(RILs)群体。选用775对SSR引物进行亲本多态性筛选,共有170对检测到多态性,频率为21.9%。构建的水稻分子遗传图谱共包含141个标记座位,总图距约2060.4cM,标记间平均图距为14.6cM。群体中标记偏分离情况较严重。以该RILs群体217个株系为材料,对千粒重性状进行了QTL分析。结果表明:在RILs群体中检测到3个与千粒重相关的QTL,分别在第1、5、8染色体上,命名为qTGW-1、qTGW-5、qTGW-8,其LOD值为5.51、3.31、4.94,贡献率为17.90%、6.12%、9.59%。qTGW-1控制千粒重的增效基因来自低值亲本培矮64S,qTGW-5和qTGW-8控制千粒重的增效基因来自高值亲本93-11。通过相应的含有154个家系的全基因组染色体片段置换系(CSSLs)群体图示基因型分析,证实了在第1染色体上标记RM315附近存在控制千粒重的增效基因,来源于染色体片段供体亲本培矮64S,使千粒重增加1.03g;在第5、8染色体上标记RM3663、RM310附近存在控制千粒重的增效基因,来自染色体片段受体亲本93-11,使千粒重分别增加0.63g和0.80g。关键词:水稻;重组自交系;SSR;分子标记;遗传连锁图谱;千粒重;染色体片段置换系;QTL中图分类号:S330;S511摇摇摇摇文献标志码:A摇摇摇摇文章编号:1000-2030(2011)01-0008-06ConstructionofgeneticlinkagemapbasedonaRILspopulationderivedfromthehybridricePeiai64S/93鄄11anddetectionofQTLfor1000鄄grainweightXUXiao鄄sa1,LIUXi1,ZHAOZhi鄄gang1,ZHOUYu鄄jun1,WUSheng鄄yang1,ZHOURong1,ZHANGJun鄄jie1,JIANGLing1*,WANJian鄄min1,2(1.StateKeyLaboratoryofCropGeneticsandGermplasmEnhancement/ResearchCenterofJiangsuPlantGeneEngineering,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China;2.InstituteofCropSciences,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,China)Abstract:Thepresentstudyusedthephoto鄄thermosensitivegenicmalesterilePeiai64Sand93鄄11asthematerialtodevelop217recombinantinbredlines(RILs)byusingSSRmarkeraidedselection.Atotalof775pairsofSSRmarkerswereusedtoanalyzethepolymorphismbetweenPeiai64Sand93鄄11.Itwasshownthattherewere170pairsofpolymorphismmarkersandtheirpolymorphicratioare21.9%.Thelinkagemapconsistsof141SSRmarkers.Thismapcoveredthericegenomeabout2060.4cMwithabout14.6cMofaverageinterval.SerioussegregationdistortionwasobservedinthisRILspopulation.QTLanalysisforthe1000鄄grainweight(TGW)wasconductedwiththeRILsofPeiai64S/93鄄11with217linesandagenome鄄widechromosomesegmentsubstitutionlines(CSSLs)populationwith154lines.TheresultindicatedthatintheRILspopulation,threeQTLcontrollingtheTGWweredetectedonchromosome1,5and8,namedqTGW鄄1,qTGW鄄5,qTGW鄄8,respectively.TheLODvaluesofeachQTLwere5郾51,3.31and4.94,andphenotypicvariationswereexplainedbyeachQTLare17.90%,6.12%and9.59%,respectively.ThealleleofqTGW鄄1wasderivedfromPeiai64SandtheothertwoallelesofqTGW鄄5andqTGW鄄8werederivedfrom93鄄11.AnalysisofCSSLsgraphicalgenetypesalsoshowedthattherewasapositivealleleonthePeiai64SchromosomesubstitutionsegmentnearthemarkerRM315locatingonthechromosome1whichcertificatedtheexistenceofqTGW鄄1,andalsothattherewereothertwonegativeallelesonthePeiai64SchromosomesubstitutionsegmentnearthemarkerRM3663andRM310locatingonthechromosome5and8whichprovedtheexistenceoftheqTGW鄄5andqTGW鄄8.Keywords:rice;RILs;SSR;molecularmarker;geneticlinkagemap;1000鄄grainweight;CSSLs;QTL摇第1期徐小飒,等:培矮64S/93-11重组自交系分子图谱构建及千粒重QTL检测千粒重是由多基因控制的数量性状,受基因的加性效应和非加性效应控制,多年来一直是水稻数量性状位点(quantitativetraitlocus,QTL)研究的重要对象,所定位的QTL分布于所有12条水稻染色体上()。目前研究发表的千粒重QTL已达251个,涉及21个独立的实验、20个群体[1],主要的群体类型有F2、DH、RIL和BIL等,群体的两个亲本组合有籼稻和粳稻、籼稻和籼稻等。例如,曹立勇等[2]利用RIL群体,共检测到9个控制千粒重的QTL。Hittalmani等[3]用1个DH群体在印度的3个不同地点鉴定出34个水稻产量及其构成性状QTL。但是由于利用的群体不同,检测到的QTL存在较大的差异,对效应较大的QTL也有精细定位和图位克隆的研究。Yoon等[4]利用栽培稻与野生稻构建的BC5F5群体,将tgw2精细定位于第2条染色体标记RM7288至RM13104之间4.4Mb的物理区域内,Song等[5]精细定位和克隆了位于第2条染色上的粒宽和粒重QTL位点GW2。两优培九是江苏省农业科学院粮食作物研究所用籼型光、温敏核不育系培矮64S与常规品种93-11配组而成的两系杂交中熟籼型组合,具有产量高、米质优和适应性广等特点[6]。Wang等[7]采用2-DE和MALDI鄄TOFMS方法对两优培九进行了蛋白组学方面的研究,结果显示杂交后代储藏蛋白和胁迫蛋白等的表达量都明显高于2个亲本。93-11和培矮64S的全基因组序列分析已完成[8],但这2个亲本的杂交后代是否具有高产、优质和多抗的优势仍没有阐明。本研究利用SSR分子标记构建培矮64S/93-11重组自交系群体的分子连锁图谱,结合93-11的遗传背景,以培矮64S为置换片段的染色体片段置换系群体,对控制稻谷千粒重的QTL进行定位与验证分析,剖析培矮64S/93-11稻谷千粒重性状的遗传机制,为揭示培矮64S/93-11高产的分子基础,改良产量性状,培育更加高产的水稻新品种提供理论参考。1摇材料与方法1.1摇培矮64S/93-11重组自交系(RILs)群体的构建以培矮64S/93-11RILs群体(F8)及相应的CSSLs群体为材料。该RILs群体是以培矮64S作为母本,以93-11作为父本进行杂交,获得F1,F1套袋自交获得F2分离群体,以后各世代株系均按照单粒传的方式最终构建了由217个F8单株组成的RILs群体。本实验室已构建了以93-11为受体、培矮64S为供体的覆盖全基因组的CSSLs群体[9],由154个家系组成。RILs、CSSLs群体及其亲本于2008年5月16日播种,6月17日移栽于南京农业大学土桥水稻育种试验站。每个亲本和株系均单本种植,每个亲本和株系取中间1株挂牌,取挂牌单株叶片用于DNA提取,留种用于群体的保存。其他单株的种子混收,用于性状的鉴定。生长期间管理同常规大田生产。1.2摇试验方法1.2.1摇DNA提取摇在水稻8~9叶期取约3cm幼嫩叶片,剪碎后置于1.5mL离心管中,液氮冷冻后立即在生化研磨机上磨碎,参照Dellaporta等[10]的方法提取DNA。提取的总DNA样品溶于TE缓冲液(10mmol·L-1TrisBase,0.1mmol·L-1EDTA),并用MBA2000UV/VS光谱仪(PerkinElemer公司)进行浓度测定和质量检测。合格的DNA母液用双蒸水稀释至20ng·滋L-1,4益保存备用。1.2.2摇SSR分子标记摇根据培矮64S/93-11染色体片段置换系验证过的775对SSR引物的多态性[9],选用具有多态性的170对引物对RILs群体进行SSR分子标记基因型分析。1.2.3摇PCR扩增摇PCR扩增参考Chen等[11]的方法,并稍作修改。即10滋L反应体系含DNA模板20ng,上下游引物各0.2滋mol·L-1,4种dNTP各50滋mol·L-1,KCl50mmol·L-1,Tris鄄HCl