粳稻穗角性状优异等位变异的挖掘

粳稻穗角性状优异等位变异的挖掘
牛付安1,2 陈兰1 张红1 袁勤2 程灿2 周继华2 洪德林1,
*(1南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室,南京210095;2上海市农业科学院,上海201403;*通讯联系人,E -m a i l
:d e l i n h o n g @n j
a u .e d u .c n )M i n i n g E l i t eA l l e l e s o fP a n i c l eA n g l eT r a i t i n j a p
o n i c aR i c e N I U F u -a n 1,2,C H E N L a n 1,Z H A N G H o n g 1,Y U A N Q i n 2,C H E N G C a n 2,Z HO U J i -h u a 2,H O N G D e -
l i n 1,*(1S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f C r o p G e n e t i c sa n dG e r m p l a s m E n h a n c e m e n t ,N a n j i n g A g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,N a n j i n g 2
10095,C h i -n a ;2S h a n g h a iA c a d e m y o f A g r i c u l t u r a lS c i e n c e s ,S h a n g h a i 201403;*C o r r e s p o n d i n g a u t h o r ,E -m a i l :d e l i n h o n g @n j
a u .e d u .c n )N I U F u a n ,C H E N L a n ,Z HA N G H o n g ,e t a l .M i n i n g e l i t e a l l e l e s o f p a n i c l e a n g l e t r a i t i n j a p
o n i c a r i c e .C h i nJR i c e S c i ,2013,27(4):373-380.
A b s t r a c t :I no r d e rt o m i n ee l i t ea l l e l e so f p a n i c l ea n g l et r a i ta n dt h e i rc a r r i e rv a r i e t i e si n j a p
o n i c ar i c e ,a s s o c i a t i o n a n a l y s i s b e t w e e nS S Rl o c i a n d p a n i c l ea n g l e t r a i tw a s p e r f o r m e db y u s i n gg e n o t y p i n g d
a t ao f 151S S R m a r k e r so na n a t u r a l p o p u l a t i o n c o m p o s e do f 95j a p
o n i c av a r i e t i e s (58l a n d r a c e sa n d37c u l t i v a r s )w i t ht h e g e n e r a l l i n e a rm o d e l i n s o f t w a r e o fT A S S E L .L i n k a g e d i s e q u i l i b r i u ma n d p o p u l a t i o n s t r u c t u r ew e r e f i r s t l y a n a l y z e d f o r t h e p o p u l a t i o n .L i n k a g e d i s e q u i l i b r i u ma t d i f f e r e n t l e v e l sw a s d e t e c t e dn o t o n l y a m o n g s y n t e n i cm a r k e r s b u t a l s o a m o n g n o n s y n t e n i c o n e s .T h e c u l t i v a r p o p u l a t i o nh a d a h i g h e r l e v e l o f l i n k a g e d i s e q u i l i b r i u mt h a n t h a t o f t h e l a n d r a c e p o p u l a t i o n .G e n e t i c s t r u c t u r e a -n a l y s i s s h o w e d t h a t t h e n a t u r a l p o p u l a t i o nw a s c o m p o s e d o f 6s u b p o p u l a t i o n s .F i f t e e nS S R l o c i a s s o c i a t e dw i t h t h e t r a i t w e r e d e t e c t e d a n d l o c a t e d o n 10c h r o m o s o m e s e x c e p t c h r o m o s o m e s 4a n d 7.T h em a r k e r sRM 7598,RM 3700,RM 311a n dRM 1125e a c h c o u l d e x p l a i nm o r e t h a n 10%o f p h e n o t y p i c v a r i a t i o n .T w e n t y -t h r e e e l i t e a l l e l e s a n d t h e i r t y p i c a l c a r -r i e rm a t e r i a l sw e r e f u r t h e r s c r e e n e d o u t .O f t h e s e v e n t y p i c a l c a r r i e rm a t e r i a l s ,X i u s h u i 04a n dX i u s h u i 79c a r r i e dm o r e e l i t e a l l e l e s .
K e y w
o r d s :j a p o n i c a r i c e ;p a n i c l e a n g l e ;e l i t e a l l e l e ;p o p u l a t i o n s t r u c t u r e ;a s s o c i a t i o na n a l y s i s 牛付安,陈兰,张红,等.粳稻穗角性状优异等位变异的挖掘.中国水稻科学,2013,27(4):373-380.
摘 要:为了发掘控制粳稻穗角性状的优异等位变异和携带优异等位变异的载体材料,利用151个S S R 标记对95份粳稻品
种构成的自然群体进行了基因型鉴定,分析了S S R 标记位点间连锁不平衡程度和群体结构,并采用T A S S E L 软件的一般线性模型对穗角性状与标记变异进行了关联分析㊂结果表明,151个标记的11325种位点组合中,无论是共线还是非共线组合,都有一定程度的连锁不平衡存在,育成品种的连锁不平衡程度高于地方品种;自然群体由6个亚群组成;检测到了15个与穗角性状相关联的S S R 标记,分布于除第4和第7以外的其余10条染色体上,其中,R M 7598㊁R M 3700㊁R M 311和
R M 1125具有较大的表型变异解释率;并鉴定出23个控制穗角性状的优异等位变异以及7个携带这些优异等位变异的典型
载体材料,其中,秀水04和秀水79携有较多的优异等位变异㊂关键词:粳稻;穗角;优异等位变异;群体结构;关联分析
中图分类号:Q 943.2;S 511.03 文献标识码:A 文章编号:1001-7216(2013)04-0373-08
水稻是我国第一大粮食作物,
水稻总产的提高对粮食安全具有重要的意义㊂目前,我国杂交籼稻的推广应用已经取得了举世瞩目的成就,虽然全国的粳稻面积已达800万h m 2左右,但杂交粳稻占粳稻种植面积的比例却只有3%左右,杂交粳稻仍有
很大的发展空间[1
]㊂生产实践中,直立穗品种有利
于改善群体生态环境,抗倒伏性强,具有高产生理生态特性和超高产株型特征,被认为是矮化育种后水
稻株型的又一重要变化[
2-5
]㊂直立穗的利用已经使得常规粳稻育种取得了重要的成就,将直立穗性状与杂种优势结合有可能实现杂交粳稻产量的重大突破㊂另外,系谱分析显示,我国北方有2/3品种的直
收稿日期:2012-12-06;修改稿收到日期:2013-01-30㊂基金项目:教育部科技基础条件平台重点资助项目(505005);国家863计划资助项目(2010A A 101301
);教育部博士点基金资助项目(B 020*******
)㊂3
73中国水稻科学(C h i n JR i c eS c i ),2013,27(4):373-380
h 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 .1001-7216.2013.04.006
立穗基因来自于意大利古老品种巴利拉,并与辽粳5号有直接或间接的关系,遗传基础狭窄[3,6]㊂因此,研究直立穗基因对于分子标记辅助选育粳稻直立穗品种和拓宽粳稻穗角性状的遗传多样性都具有积极的意义㊂然而,对直立穗性状的研究虽然已经有了相当多的报道,但已经发现的直立穗基因并不多㊂王嘉宇等结合前人的研究成果[7-8]在第9染色体克隆了一个直立穗基因q P E9-1[9];P i a o等[10]利用一个粳稻突变体在第2染色体定位并克隆了一个直立穗基因E P3;牛付安等[11]利用一个粳粳交R I L 群体在第9染色体定位了一个控制粳稻穗角性状的主效位点q P A9.2㊂可见,发掘控制穗角性状的新位点仍然十分迫切㊂
传统的Q T L作图技术多采用分离群体进行连锁分析,由于分离群体仅涉及两个特定的材料,因此其考查的每个基因座最多只涉及两个等位基因,对等位变异的认识 只知较好,不知最好 ;而关联分析以连锁不平衡为基础,可实现对作图群体(自然群体)一个基因座上更多等位变异的考查,因此利用关联分析可以鉴定出更多的优异等位变异,进而筛选出最优等位变异[12-14]㊂然而,迄今为止尚没有发现关于直立穗基因关联分析的报道㊂为了发掘更多的控制穗角性状的优异等位变异及其载体材料,本研究利用95份粳稻品种构成的自然群体对穗角性状与151个S S R标记进行了基于全基因组的关联分析㊂
1材料与方法
1.1供试材料
供试材料为95份粳稻品种构成的自然群体,包括太湖流域58份地方品种核心种质和37份育成品种㊂地方品种选自金伟栋等[15-16]构建的核心种质群体;育成品种中,15份选自核心种质,其他的为推广的栽培品种㊂
1.2田间种植和性状考查
2010年将95个粳稻品种种植于南京农业大学江浦试验站㊂每个品种种2行,每行8株,株行距17c mˑ20c m,单本种植,随机区组设计,2次重复,常规栽培管理㊂齐穗后25d,每个品种选取中间5株,用量角器测量主茎穗的穗角(穗尖到穗颈节的连线与茎秆延长线所形成的夹角)㊂
1.3S S R标记的选取和全基因组扫描
依据T e m n y k h等[17]和M c C o u c h等[18]发表的水稻分子图谱和微卫星数据库(h t t p://w w w.
g r a m e n e.o r g/m i c r o s a t)选择覆盖水稻整个基因组的151对S S R引物(表1)㊂95份粳稻品种D N A的提取㊁P C R扩增及扩增产物的电泳方法参照文献[19]进行,所得凝胶在B i o-R A Dv i s a d3.0(B i o-R A D,U S A)成像系统中扫描㊂
1.4数据统计与分析
使用Q u a n t i t y O n e软件依据D N AM a r k e r O n e 计算出每个S S R标记等位变异的分子量㊂使用E x c e l软件对穗角性状值进行表型变异方差分析㊂自然群体连锁不平衡程度的衡量㊁群体结构分析㊁穗角性状与标记变异的关联分析参照文献[20]进行㊂进一步根据与目标性状相关的S S R位点等位变异表型效应确定优异等位变异㊂S S R位点等位变异表型效应计算方法如下:
a i=ðx i j/n i-ðN k/n k
其中a i代表第i个等位变异的表型效应值,x i j 为携带第i等位变异的第j材料性状表型测定值, n i为具有第i等位变异的材料数㊂N k为携带无效等位变异的第k个材料的表型测定值,n k为具有无效等位变异的材料数㊂若a i值为负,则认为第i个等位变异为减效等位变异,本研究中即为优异等位变异㊂
2结果与分析
2.1自然群体的表型变异及遗传多样性分析
分析本研究的分子数据,151个S S R标记在95份粳稻品种中共检测到634个等位变异,平均每个位点的等位变异数为4.2,变化范围是1~10㊂分析穗角性状的表现,从表2可看出,品种总群体中穗角变幅为19.6ʎ~129.5ʎ,变异系数达到39.88%,品种间差异达到了极显著的水平㊂以上均显示供试材料具有较高的遗传多样性㊂从表2还可以看到,地方品种群体和育成品种群体的品种间差异也达到了极显著水平,育成品种的变异系数为55.00%,远大于地方品种(24.57%),说明受人工选择的影响,育成品种较地方品种在穗角性状上变异程度有所增大㊂2.2自然群体S S R位点间的连锁不平衡
图1显示了151个S S R位点在水稻12条染色体上连锁不平衡的分布情况㊂151个S S R位点的11325种位点组合中,不论是同一染色体上的组合,还是不同染色体上的组合,都有一定程度连锁不
473中国水稻科学(C h i n JR i c eS c i)第27卷第4期(2013年7月)
表1用于本研究检测的151个S S R位点
T a b l e1.L i s t o f151S S R l o c i t e s t e d i n t h e p r e s e n t s t u d y.
染色体C h r o m o s o m e
图位
P o s i t i o n/c M
位点
L o c u s
染色体
C h r o m o s o m e
图位
P o s i t i o n/c M
位点
L o c u s
染色体
C h r o m o s o m e
图位
P o s i t i o n/c M
位点
L o c u s
125.4R M283441.5RM6314812.8R M1235 138.8R M259453.8RM471816.4R M6863 151.0R M490456.1RM5951835.7R M4085 160.6R M8095460.2RM142852.2R M25 178.4R M562468.3RM7563854.3R M331 1132.0R M297485.2RM6589860.9R M72 1134.6R M246496.0RM317866.8R M6215 1153.5R M486497.7RM6089886.7R M7556 1155.9R M2654108.2RM3836892.2R M6976 1157.6R M34824146.8RM3498103.7R M80 1181.8R M683150.5RM1538112.6R M3754 1194.0R M1453.0RM11828114.4R M6948 242.4R M728855.4RM1598128.1R M281 243.3R M5356525.0RM2678138.2R M264 251.9R M327528.6RM40590.0R M1328 253.3R M301536.4RM319393.2R M8206 254.6R M300541.0RM574913.2R M524 270.2R M262553.5RM6082946.3R M3912 293.5R M183562.7RM598950.7R M566 298.2R M5804580.7RM305955.3R M3700 2101.5R M1065111.3RM480962.7R M3600 2102.9R M63615115.4RM3170965.1R M3533 2118.1R M57361.7RM8109968.2R M6570 2122.8R M45062.3RM508978.1R M24481 2126.4R M7598611.5RM510979.3R M410 2127.5R M263626.2RM225979.7R M257 2137.5R M112632.7RM2126981.2R M201 2143.7R M525633.6RM314985.4O S R28 2150.5R M213639.5RM50991.5R M5384 2156.3R M498653.0RM136993.5R M1013 2195.7R M535661.6RM33301025.2R M311 33.9R M132673.2RM31871041.6R M184 325.9R M5480691.9RM82391046.8R M1125 336.9R M76110.6RM31381053.6R M5629 339.8R M56396114.9RM1621073.0R M171 344.4R M71976124.4RM57531083.3R M590 348.4R M734570.8RM2951132.7R M3133 361.9R M338724.8RM1251154.3R M7391 367.8R M218730.1RM1801168.6R M287 376.7R M232734.7RM5421178.8R M457 382.3R M7403735.7RM82631185.7R M21 394.9R M6266742.1RM41811102.9R M206 3120.4R M135747.0RM346123.2R M20 3122.8R M168761.0RM3361213.0R M19 3127.4R M186773.2RM60111248.2R M277 3140.1R M416778.6RM5051256.2R M7120 3189.6R M448789.8RM35891271.8R M7102 3249.3R M148793.9RM2341275.5R M463 40.0R M307799.6RM1341293.3R M5479 45.4R M3357116.1RM1306
418.3R M483589.4RM152573
牛付安等:粳稻穗角性状优异等位变异的挖掘
图1 地方品种(左)和育成品种(右)12条染色体上151个S S R 位点间连锁不平衡的分布
F i g .1.D i s t r i b u t i o n o f l i n k a g e d i s e q u i l i b r i u ma m o n g 151S S R l o c i o n 12c h r o m o s o m e s i n l a n d r a c e p o p u l a t i o n (l e a f )a n d c u l t i v a r p o p u l a t i o n (r i g
h t ).平衡存在(图1中对角线上方非白色小格)㊂但是得到统计概率P <0.01支持的连锁不平衡成对位点所占比例并不大(图1中对角线下方非白色小格)
㊂表3显示,概率P <0.01支持的连锁不平衡成对位点数在地方品种中占位点组合的18.8%,在育成品种中占位点组合的5.8%,但是从D ᶄ平均值来看,地方品种为0.67,育成品种为0.78,地方品种略低于育成品种,说明人工选择加强了连锁不平衡㊂2.3 粳稻自然群体的结构分析
由于群体结构的存在会影响位点的连锁不平衡,进而影响关联分析的准确性,因此在进行关联分析前我们首先利用S t r u c t u r e 软件对自然群体进行了结构分析㊂结果发现亚群数(K 值)的评估概率自然对数[l n P (X /K )
]值随着K 值的增加而增大(图2-A ),不能确定最合适的亚群数㊂继而采用E v a n n o 等[2
1]
的方法进行群体结构分析,发现亚群表2 58份粳稻地方品种和37份粳稻育成品种穗角性状表现及其差异显著性
T a b l e 2.P e r f o r m a n c e a n d s i g n i f i c a n c e o f d i f f e r e n c e i n l a n d r a c e p o p u l a t i o n a n d c u l t i v a r p o p
u l a t i o n .群体
P o p
u l a t i o n 最小值M i n i m u m /ʎ最大值M a x i m u m /ʎ平均值M e a n /ʎ标准差S D
变异系数C V /%品种间差异F 值
F v a l u e
95个品种95V a r i e t i e s 19.6129.573.929.539.911.38**地方品种L a n d r a c e 32.7129.584.520.824.64.44**
育成品种C u l t i v a r
19.6
124.2
52.6
28.955.0
27.08** **P <0.01.
表3 地方品种群体和育成品种群体S S R 位点间连锁不平衡(L D )程度的标准不平衡系数(D ᶄ值)
比较T a b l e 3.C o m p a r i s o n o f D ᶄf o r p a i r w i s e S S R l o c i b e t w e e n l a n d r a c e p o p u l a t i o n a n d c u l t i v a r p o p
u l a t i o n .群体P o p u l a t i o n L D 成对位点数N u m b e r o fL D
l o c u s p a i r s D ᶄ值分布F r e q u e n c y o
f D ᶄv a l u e (P <0.01)0.0-0.2
0.2-0.40.4-0.60.6-0.80.8-1.0D ᶄ平均值
M e a no f D ᶄ地方品种L a n d r a c e 213022047145936170.67育成品种C u l t i v a r
6560
13
138
210
295
0.78
L D ,L i n k a g e d i s e q u i l i b r i u m ;D ᶄ,S t a n d a r d i z e dd i s e q
u i l i b r i u mc o e f f i c i e n t .6
73中国水稻科学(C h i n JR i c eS c i ) 第27卷第4期(2013年7月)
图2对数似然函数值(A)和ΔK值(B)随亚群数的变化
F i g.2.P l o t o f t h e l o g l i k e l i h o o d f u n c t i o n v a l u e(A)a n dΔK(B)o n t h e n u m b e r o f s u b g r o u p s.
数为6时ΔK值具有明显的峰(图2-B),因此确定自然群体的适宜亚群数为6㊂群体结构分析所得的Q矩阵,用于关联分析㊂
进一步对所得Q值进行分析,发现大部分品种被明确地划分在不同的亚群中(Q值大于0.75),分布在6类亚群的成员个数分别为10㊁6㊁3㊁24㊁17㊁19 (具体Q值未显示)㊂地方品种和育成品种被分开,位于不同的亚群㊂其中,第1和第6类亚群全为育成品种,其余4类为地方品种㊂剩余的16个品种没有被明确的归于某一亚群,属于混合类型㊂
2.4粳稻穗角性状相关联的S S R标记
将与各个体相应的Q值作为协变量,分别进行标记变异与穗角性状的回归分析,寻找与穗角性状相关联的标记位点㊂结果在151个标记位点中共检测到15个位点与穗角性状相关联(表4),分布于除第4和第7以外的其余10条染色体上㊂R M7598㊁R M3700㊁R M311㊁R M1125㊁R M21和R M7102在1%水平上被检测到与穗角性状显著相关,其中, R M3700表型变异解释率最大,达到14.52%; R M7598㊁R M311和R M1125表型变异解释率也均超过了10%㊂其余9个标记在5%水平上检测到与穗角性状显著相关,表型变异解释率相对较小㊂2.5粳稻穗角性状的优异等位变异及其典型载体材料
对与穗角性状相关的15个S S R标记位点,分别求出每个位点各个等位变异的表型效应值(表5)㊂
表4与穗角性状显著相关的标记位点及对表型变异的贡献率
T a b l e4.M a r k e r l o c i a s s o c i a t e dw i t h p a n i c l e a n g l e t r a i t s a n d t h e i r p e r c e n t a g e o f p h e n o t y p i c v a r i a t i o n e x p l a i n e d.
标记M a r k e r
染色体
C h r o m o s o m e
图位
P o s i t i o n/c M
表型变异解释率
P h e n o t y p i c v a r i a t i o n
e x p l a i n e d/%
概率
P
RM8095160.62.560.0405 RM5356243.36.160.0446 RM75982126.410.040.0007 RM5352195.73.850.0489 RM7403382.33.460.0385 RM15955.45.440.0386 RM50862.34.450.0260 RM15289.46.540.0344 RM37548112.68.420.0320 RM3700955.314.520.0017 RM1013993.56.490.0133 RM3111025.212.810.0015 RM11251046.811.600.0062 RM211185.78.150.0063 RM71021271.87.860.0013773
牛付安等:粳稻穗角性状优异等位变异的挖掘
表5与穗角性状显著关联的位点及其等位变异对应的表型效应和典型载体材料
T a b l e5.P h e n o t y p i c e f f e c t o fm a r k e r a l l e l e s a t l o c i a s s o c i a t e d s i g n i f i c a n t l y w i t h p a n i c l e a n g l e t r a i t a n d t y p i c a lm a t e r i a l s.
等位变异A l l e l e 表型效应
a i
典型载体材料
T y p i c a lm a t e r i a l
等位变异
A l l e l e
表型效应
a i
典型载体材料
T y p i c a lm a t e r i a l
R M8095-125b p-16.14秀水04X i u s h u i04R M3700-139b p24.01荒三担糯H u a n g s a n d a n n u o
R M8095-120b p16.14洋铃稻Y a n g l i n g d a o R M3700-142b p27.8罗汉黄L u o h a n h u a n g
R M5356-165b p-25.60秀水79X i u s h u i79R M3700-145b p23.77扬稻6号Y a n g d a o6
R M5356-154b p23.64陈家种C h e n j i a z h o n g R M3700-148b p10.68早十日黄稻Z a o s h i r i h u a n g d a o R M5356-157b p4.26扬稻6号Y a n g d a o6R M1013-149b p-24.75秀水79X i u s h u i79
R M7598-98b p-31.29秀水04X i u s h u i04R M1013-145b p3.29龙沟种L o n g g o u z h o n g
R M7598-108b p-21.68秀水79X i u s h u i79R M1013-153b p24.30陈家种C h e n j i a z h o n g
R M7598-101b p29.30陈家种C h e n j i a z h o n g R M1013-157b p2.97罗汉黄L u o h a n h u a n g
R M535-166b p-13.32水晶白稻S h u i j i n g b a i d a o R M311-159b p-20.18水晶白稻S h u i j i n g b a i d a o
R M535-170b p13.32慢野稻M a n y e d a o R M311-163b p-15.62武粳68W u j i n g68
R M7403-280b p-14.53秀水04X i u s h u i04R M311-170b p-24.89秀水04X i u s h u i04
R M7403-229b p20.53陈家种C h e n j i a z h o n g R M311-166b p20.89洋铃稻Y a n g l i n g d a o
R M159-271b p-20.99秀水04X i u s h u i04R M311-178b p13.87罗汉黄L u o h a n h u a n g
R M159-288b p-19.58武粳68W u j i n g68R M311-185b p17.74陈家种C h e n j i a z h o n g
R M159-244b p17.92洋铃稻Y a n g l i n g d a o R M1125-147b p-30.06秀水04X i u s h u i04
R M159-256b p19.94陈家种C h e n j i a z h o n g R M1125-154b p-35.93镇稻88Z h e n d a o88
R M508-238b p-20.55秀水04X i u s h u i04R M1125-140b p13.48陈家种C h e n j i a z h o n g
R M508-229b p20.55陈家种C h e n j i a z h o n g R M1125-150b p16.12洋铃稻Y a n g l i n g d a o
R M152-159b p-25.18秀水04X i u s h u i04R M1125-157b p17.47晚野稻W a n y e d a o
R M152-144b p25.55陈家种C h e n j i a z h o n g R M1125-163b p3.70扬稻6号Y a n g d a o6
R M152-158b p12.34罗汉黄L u o h a n h u a n g R M21-137b p-28.38秀水04X i u s h u i04
R M3754-86b p-25.89秀水04X i u s h u i04R M21-144b p-14.75苏粳4号S u j i n g4
R M3754-91b p-10.83阳光200Y a n g g u a n g200R M21-135b p20.73陈家种C h e n j i a z h o n g
R M3754-95b p12.59洋铃稻Y a n g l i n g d a o R M21-167b p5.43南农粳005N a n n o n g j i n g005 R M3754-97b p18.69陈家种C h e n j i a z h o n g R M21-178b p21.91台粳9号选T a i j i n g9
R M3754-103b p14.88慢野稻M a n y e d a o R M7102-191b p-24.90秀水04X i u s h u i04
R M3700-160b p-35.14秀水04X i u s h u i04R M7102-176b p10.13慢野稻M a n y e d a o
R M3700-165b p-40.71秀水79X i u s h u i79R M7102-178b p22.03陈家种C h e n j i a z h o n g
R M8095-125b p表示标记R M8095扩增出的具有125b p的条带;"-"表示表型效应为减值效应㊂
R M8095-125b p r e p r e s e n t s t h e b a n do f125b p a m p l i f i e db y m a r k e rRM8095;a i,P h e n o t y p i c e f f e c t v a l u e;"-"r e p r e s e n t s n e g a t i v e e f f e c t.
表5显示,自然群体共鉴定出23个控制穗角性状的优异等位变异以及秀水04㊁秀水79㊁武粳68㊁阳光200㊁水晶白稻㊁镇稻88和苏粳4号7个携带优异等位变异的典型载体材料㊂其中,R M311扩增出3条具有减小表型值的条带,R M311-170b p具有最大的减值效应(-24.89ʎ),典型载体材料为秀水04;R M311-159b p减小表型值20.18ʎ,典型载体材料为水晶白稻;R M311-163b p减小表型值15.62ʎ,典型载体材料为武粳68㊂R M7598㊁R M159㊁R M3754㊁R M3700㊁R M1125和R M21均扩增出2条具有减小表型值的条带,其中,R M7598-98b p㊁R M3700-160b p㊁R M3700-165b p㊁R M1125-147b p 和R M1125-154b p减值效应超过了30ʎ,载体材料分别为秀水04㊁秀水04㊁秀水79㊁秀水04和镇稻88㊂其余8个标记仅扩增出一条具有减小表型值的条带,其中,R M5356-165b p减小表型值25.60ʎ,典型载体材料为秀水79;R M508-238b p减小表型值20.55ʎ,典型载体材料为秀水04;R M152-159b p减小表型值25.18ʎ,典型载体材料为秀水04; R M1013-149b p减小表型值24.75ʎ,典型载体材料为秀水79;R M7102-191b p减小表型值24.90ʎ,典型载体材料为秀水04;其他条带减值效应均未超过20ʎ㊂
3讨论
关联分析在人类疾病的研究方面应用比较广泛,在植物中的应用始于2001年T h o r n s b e r r y 等[22]对玉米开花期的研究㊂关联分析分为全基因组关联分析和基于候选基因的关联分析㊂严格的说,全基因组关联分析需要大量的分子标记,但水稻
873中国水稻科学(C h i n JR i c eS c i)第27卷第4期(2013年7月)
等自花授粉的物种由于具有较高的连锁不平衡,应用较少的标记即可实现全基因组扫描[23-24]㊂本研究中,育成品种的Dᶄ平均值高于地方品种,说明育成品种的连锁不平衡程度要高于地方品种,因此,地方品种在进行关联分析时分辨率相对较高,在精细作图方面可能优于育成品种;而育成品种进行关联分析时虽然分辨率较低,但需要的标记数目较少,因此可能更适于进行全基因组关联分析㊂
本研究检测到的与穗角性状相关联的15个S S R标记中,R M3700同位点q P A9.2紧密连锁,与我们先前Q T L定位结果相吻合[11]㊂其余14个标记均为本研究首次发现㊂表型变异解释率较大的标记除了分布于第9染色体的R M3700外,还有分布于第2染色体的R M7598以及分布于第10染色体的R M311和R M1125(大于10%)㊂可见,除了第9和第2染色体外,第10染色体也对穗角性状起着重要的作用㊂4个表型变异解释率较大的标记可以直接用于分子标记辅助选择,加速育种进程㊂总体来看,利用自然群体进行关联分析与利用家系群体进行Q T L定位的结果具有一致性,但关联分析的检测能力更高,能发掘出更多的有利等位变异和载体材料㊂
在进一步发掘出的23个控制穗角性状的优异等位变异中,秀水04同时携带12个优异等位变异,秀水79携带4个优异等位变异,武粳68和水晶白稻各携带2个优异等位变异,阳光200㊁镇稻88和苏粳4号各携带1个优异等位变异㊂而具有较大减值效应的优异等位变异R M7598-98b p㊁R M3700-160b p㊁R M3700-165b p和R M1125-147b p均分布于秀水04或秀水79㊂因此,在育种过程中,可首选秀水04和秀水79改良粳稻穗型㊂系谱分析表明,秀水04和秀水79为农垦58的衍生系[25-26],推测两者控制直立穗的等位基因可能来自农垦58的变异株系㊂因此,秀水04和秀水79所携带的直立穗基因有可能为不同于巴利拉品种的新的直立穗基因㊂
载体材料秀水04中检测到多达12个控制穗角性状的优异等位变异,累计减小表型值279.9ʎ㊂之所以出现这样的结果,一方面可能是由于我们所用的材料相对偏少,易出现假阳性关联位点㊂另一方面,也有可能跟我们判定优异等位变异的方法有关,利用无效等位变异只能粗略估计等位变异的表型效应,需要发掘新的有效计算优异等位变异表型效应的方法㊂本研究是对控制粳稻穗角性状的位点所进行的初步分析,后期可以对局部热点区域增加标记密度进行基于候选基因的关联分析㊂
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