重组自交系稻米品质性状的相关性分析及QTL定位.docx

    重组自交系稻米品质性状的相关性分析及QTL定位    秦钢 夏秀忠 粟学俊 陈彩虹 梁曼玲 阎勇Summary：【目的】分析重組自交系稻米品质性状的相关性，并对其进行数量性状座位（QTL）定位，为水稻品质性状遗传改良提供理论依据方法】以珍汕97B、柳沙油占202及二者杂交构建的174个重组自交系群体为材料，对12个稻米品质性状进行相关性分析和QTL定位结果】3个稻米碾磨品质性状（出糙率、精米率和整精米率）间均呈极显著正相关（P<0.01，下同）6个稻米外观品质性状中，除粒长与垩白率、垩白度和透明度间无显著相关性（P>0.05）外，其他性状间均呈极显著正或负相关3个稻米蒸煮食味品质性状中，胶稠度与直链淀粉含量和碱消值呈极显著负相关碾磨品质性状、外观品质性状和蒸煮食味品质性状间也存在不同程度相关性，如垩白粒率和垩白度与除粒长外的其他9个性状呈显著（P<0.05，下同）或极显著相关等在第5和第6染色体上共检测出出糙率、精米率、粒宽、长宽比、垩白率、垩白度、直链淀粉含量、胶稠度和碱消值9个性状的11个QTL，其中9个QTL的表型变异贡献率大于10%，为主效QTL，且显著或极显著相关性状的QTL定位区域存在趋同现象。

结论】重组自交系群体12个稻米品质性状存在互作效应，与QTL定位结果相互印证鉴定所得主效QTL可用于水稻稻米品质相关性状的遗传改良Key： 水稻;重组自交系;品质性状;相关性分析;QTL定位： S511.035.3                           文献标志码： A ：2095-1191（2019）04-0703-07Abstract：【Objective】In the present study，correlation analysis of rice recombinant inbred line was studied， and quantitative trait loci mapping was carried out to provide reference for rice quality traits genetic improvement. 【Method】 One hundred and seventy-four recombinant inbred line（RIL） populations derived from the cross between Zhenshan 97B and Liushayouzhan 202 were used to conduct correlation analysis and QTL mapping of rice quality traits. 【Result】The results showed that three traits of milling， namely percentage of brown rice，milled rice rate and head rice rate had extremely significant correlation between each other（P<0.01， the same below）. Among the six appearance traits， except that grain length had no significant correlation with chalky grain rate， chalkiness and transparency（P>0.05）， the other traits had extremely positive correlation or extremely negative correlation between one and another. In the three cooking and eating quality traits， gel consistency had extremely negative correlation with amylase content and gelatinization temperature. Milling quality traits， appearance quality traits， cooking and eating quality traits also had correlation at various degrees. For example， chalky grain rate and chalkiness was significantly（P<0.05， the same below） or extremely correlated with all the traits except grain length. For the nine traits（percentage of brown rice，milled rice rate，grain width，ratio of length to width，chalky grain rate，chalkiness，amylase content，gel consistency and gelatinization temperature），eleven QTLs were identified locating on chromosome 5 and chromosome 6. There were nine QTLs whose phenotypic variation contribution rates were over 10%， they were major effects QTLs. The QTLs location area of the traits which had significant or extremely significant correlation between each other were apt to be located in the same region. 【Conclusion】There are interaction effects among the 12 grain quality-related traits tested on recombinant inbred line populations. Such effects can be testified in the further QTL mapping detecting. Major QTLs detected in the present study can be used in genetic improvement of rice quality-related traits.Key words： rice; recombinant inbred line; quality-related traits; correlation analysis; QTL mapping0 引言【研究意义】水稻是我国最重要的粮食作物，受我国人口压力和耕地面积制约，高产一直是我国水稻育种专家追求的首要目标（蔡薇等，2017）。

随着生活水平的不断提高，人们对稻米品质提出更高的要求，优质逐渐成为与高产并重的育种目标稻米品质主要涉及碾磨加工、外观、蒸煮食味和营养等品质（黄发松等，1998），其中，碾磨加工品质性状主要包括出糙率、精米率和整精米率;外观品质性状主要包括米粒长、米粒宽、长宽比、垩白率、垩白度和透明度;蒸煮食味品质性状主要包括直链淀粉含量、胶稠度和碱消值;营养品质性状主要包括稻米中的蛋白质含量和氨基酸组成（张昌泉等，2016）因此，鉴定发掘稻米品质性状的数量性状座位（QTL）并了解各性状间的互作效应对科学制定有效的品质改良育种方案具有重要意义前人研究进展】目前，大量关于稻米出糙率、精米率和整精米率等碾磨加工品质性状的QTL已完成分子标记定位梅捍卫等（2002）利用Lemont和特青杂交所得重组自交系检测出1个精米率和4个整精米率的主效QTL梅德勇等（2012）利用特青和IRBB杂交所得重组自交系检测出8个糙米率、2个精米率和2个整精米率的主效QTL刘家富等（2007）利用特青和云南元江野生稻构建一个渗入系，并检测出3个糙米率和1个整精米率的QTL穆平等（2007）利用IRAT109和越富的加倍单倍体群体检测出1个糙米率、1个精米率和3个整精米率的主效QTL。

胡霞等（2011）利用测258和IR75860的导入系检测出4个糙米率、5个精米率和6个整精米率的QTL关于外观品质性状，GS3、GW7、GW2、GW5和GS5等粒长或粒宽的基因已被克隆，其中GW7/GL7基因编码TONNEAU1募集基序蛋白，控制粒长（Wang et al.，2015）;GW2基因编码E3泛素连接酶活性环蛋白，控制粒宽（Song et al.，2007）;GW5基因编码富含精氨酸蛋白，控制粒宽（Weng et al.，2008;方先文等，2017）;GS5基因编码氨酸羧肽酶，也控制粒宽（Li et al.，2011）与控制粒长或粒宽基因克隆相比，对垩白相关性状的研究进展不明显，尚停留在QTLs分子定位水平如Zhou等（2009）利用培矮64S和9311构建的染色体片段置换系对垩白相关性状QTL进行精细定位，结果发现，垩白粒率QTL qPGWC-7定位在44 kb的区段内;Guo等（2011）利用Asominori和IR24构建的染色体片段代换系对垩白相关性状QTL进行精细定位，结果发现，垩白粒率QTL qPGWC-8定位在140 kb的区段内关于蒸煮食味品质性状，其被大量基因所调控，且分子机理也得到较深入的研究，如直链淀粉含量由Wx基因调控（Wang et al.，1995），碱消值的主效基因是alk（高振宇等，2003），胶稠度受Wx基因和其他微效基因调控（高维维等，2017）。

较多学者对蒸煮食味品质性状进行相关性分析和QTL定位分析，结果发现大量相关调控基因或主效QTL，且各性状间存在互作效应（邵高能等，2009;晁园等，2012;梅德勇等，2012;彭强等，2016）邵高能等（2009）利用重组自交系检测出直链淀粉含量、胶稠度和碱消值的主效QTL各一个，分别为qAC6、qGC6和qASV6，其中qASV6位于第6染色体短臂Wx基因区域晁园等（2012）利用重组自交系检测到5个糊化温度QTL、3个直链淀粉含量QTL，其中直链淀粉含量主效QTL qAC6位于Wx基因处，而糊化温度主效QTL qASV6-4和qASV6-5也位于第6染色体的alk基因处本研究切入点】至今，鲜见同时对稻米碾磨加工、外观和蒸煮食味等相关品质性状进行相关性分析和QTL定位的研究报道拟解决的关键问题】以珍汕97B、柳沙油占202及二者杂交构建的重组自交系为材料，对其12个稻米品质性状进行相关性分析及QTL定位，综合研究品质性状间的互作效应，以期从分子水平揭示各性状形成的遗传机制，为水稻的品质改良提供理论依据1 材料与方法1. 1 试验材料供试水稻材料为柳沙油占202、珍汕97B及二者杂交构建的174个重组自交系（F6代），由广西农业科学院水稻研究所提供。

Ex Taq DNA聚合酶、DL2000 DNA Marker购自宝生物工程（大连）有限公司主要仪器设备：PCR仪（ABIVeriti FASTPCR仪）1. 2 田间试验和性状考查田间试验于2016年早造在广西农业科学院试验田进行，174个重组自交系及其亲本柳沙油占202和珍汕97B按照2重复完全随机试验方案种植同一重复中每个株系种1小区，每小区3行，每行15株，正常田間管理水稻成熟期，每个小区随机选取20株混合收。