粳稻柱头外露率QTL定位
粳稻柱头外露率Q T L 定位
李威１,＃一圣忠华２,＃一朱子亮１一魏祥进２一石磊１一邬亚文２一唐绍清２一王建龙１,
?胡培松１,
２,?(１湖南农业大学农学院,长沙４１０１２８;２中国水稻研究所,杭州３１０００６;＃共同第一作者;?通讯联系人,E Ｇm a i l :w j
l ９６７８＠１２６．c o m )
Q T L M a p p i n g o f j a p
o n i c a R i c eS t i g m aE x s e r t i o nR a t e L IW e i １,＃,S H E N GZ h o n g h u a ２,＃,Z HUZ i l i a n g １,W E IX i a n g j i n ２,S H IL e i １,WU Y a w e n ２,T A N GS h a o q i n g ２,WA N GJ i a n l o n g １,?,HUP e i s o n g
１,２,?(１C o l l e g eo f A g r o n o m y ,H u n a n A g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,C h a n g
s h a４１０１２８,C h i n a ;２C h i n a N a t i o n a lR i c e R e s e a r c hI n s t i t u t e ,H a n g z h o u３１０００６,C h i n a ;＃T h e a u t h o r s c o n t r i b u t e de q u a l l y t o t h i sw o r k ;?C o r r e s p o n d i n g a u t h o r ,E Ｇm a i l :w j
l ９６７８＠１２６．c o m )A b s t r a c t :?O b j e c t i v e ?S t i g m a e x s e r t i o n i so n eo f t h e i m p o r t a n t t r a i t sw h i c hc o n t r i b u t e t o t h ee f f i c i e n t i m p
r o r e m e n t o f c o mm e r c i a l s e e d p r o d u c t i o n i nh y b r i d r i c e ．T h e o b j e c t i v e o f t h e s t u d y w
a s t ou n d e r s t a n d t h e g e n e t i c f a c t o r s i n v o l v e d i n t h e s i g m a e x s e r t i o n ．?M e t h o d ?T h eF ２a n dF ２:３p o p u l a t i o n so fD aS?D ５０p l a n t e d i nL i n g
s h u i ,H a i n a nP r o v i n c ea n d H a n g z h o u ,Z h e j i a n g P r o v i n c e ,r e s p e c t i v e l y w e r eu s e da n dt h es i n g l es t i g m ae x s e r t i o nr a t e (P S E S ),d o u b l es t i g
m a e x s e r t i o n r a t e (P D E S )a n dt o t a l s t i g m ae x s e r t i o nr a t e (P E S )w e r e m e a s u r e d ．?R e s u l t ?C o r r e l a t i o na n a l y s i s i n d i c a t e d t h a t t h e r ew e r e s i g n i f i c a n t r e l a t i o n s h i p s a m o n g t h eP S E S ,P D E Sa n dP E S ．F u r t h e r ,t h e g e n e t i c l i n k a g em a p o
fD a S ?D ５０F ２p o p u l a t i o nw a s c o n s t r u c t e d ,t h e n ,２１s t i g
m a e x s e r t i o n r a t eQ T Lw e r e l o c a t e d o n c h r o m o s o m e １,２,３,４,６,７a n d １２,r e s p e c t i v e l y ,w i t ht h ec o n t r i b u t i o nr a t er a n g i n g f r o m ０．１％t o５７．６％．T h ea d d i t i v ee f f e c to fm o s tQ T L sw e r e c o n t r i b u t e db y h i g h v a l u e p a r e n tD a S e x c e p t f o r s o m eQ T L t h a tw i t h e x t r e m e l y
l o wc o n t r i b u t i o n r a t e ．T h e r ew e r e t w o Q T L s o nC h r o m o s o m e ４a n dC h r o m o s o m e１２,q P D E S ４a n d q P E S １２,b o t hd e t e c t e d i nF ２a n dF ２:３p o p u l a t i o n sw i t h c o n t r i b u t i o nr a t ea sh i g ha s１７．８６％a n d１６．９８％,r e s p e c t i v e l y ．T h e q P E S ３l o c a t e do n C h r o m o s o m e３w i t hh i g
h c o n t r i b u t i o n r a t ew e r e d e t e c t e d i nF ２:３p o p u l a t i o n f o r t w o t i m e s ．?C o n c l u s i o n ?S o m e s t i g m a e x s e r t i o nr a t eQ T Ls h a r e d t h e s a m el o c a t i o n w i t ht h o s er e p o r t e db y o
t h e rr e s e a r c h e r s ,b u tt h e r e w e r ea l s os o m en e w Q T L s w h i c h p r o v i d e t h e o r e t i c a l s u p p o r t f o r f u r t h e r f i n e Ｇm a p p i n g ,g e n ec l o n i n g ,a n db r e e d i n g n e w j a p
o n i c a m a l es t e r i l el i n e sw i t hh i g h s t i g m a e x s e r t i o n r a t eb y u s i n g m
o l e c u l a rm a r k e r Ｇa s s i s t a n t s e l e c t i o n ．K e y w
o r d s :s t i g m a e x s e r t i o n r a t e ;Q T L m a p p i n g ;m a r k e r Ｇa s s i s t a n t s e l e c t i o n (MA S );j a p o n i c a r i c e 摘一要:?目的?柱头外露是影响杂交水稻制种的一个重要性状.本研究旨在初步鉴定控制柱头外露率的Q T L .?
方法?以高柱头外露率粳稻两系不育系大S ?低柱头外露率热带粳稻品系D ５０的F ２群体及海南陵水二浙江杭州两地重复种植的F ２:３群体为材料,考查F ２群体及陵水二杭州两地两次重复F ２:３群体单边柱头外露率(
P S E S )二双边柱头外露率(P D E S )和柱头总外露率(P E S ).?结果?相关分析表明,单边柱头外露率二双边柱头外露率和柱头总外露率之间存在极显著的正相关.根据构建的大S ?D ５０F ２群体遗传连锁图谱,
Q T L 分析检测到水稻柱头外露率Q T L２１个,分布于第１二２二３二４二６二７和１２染色体上,贡献率变幅为０．１％~５７．６％,除个别贡献率极低的位点外,绝大部分Q T L 加性效应来自于高值亲本大S .其中位于第４染色体和第１２染色体的两个位点q P D E S ４,q P E S １２在F ２和两次重复F ２:３群体中均检测到,贡献率分别达１７．８６％和１６ ９８％.位于第３染色体的q P E S ３位点在陵水二杭州两次F ２:３群体中重复检测到,
贡献率高达２５．６％.?结论?检测到的Q T L ,有些与其他学者报道的处于同一位置,有些则是新的柱头外露率Q T L .这些水稻柱头外露率Q T L 为今后柱头外露率基因精细定
位二克隆二以及利用分子标记辅助选择(MA S )选育高柱头外露率粳型不育系提供理论依据.关键词:柱头外露率;Q T L 定位;分子标记辅助选择(MA S
);粳稻中图分类号:Q ３４３．１＋
５;S ５１１．０３５１一一一一一一一一一文献标识码:A一一一
文章编号:１００１Ｇ７２１６(２０１７)０１Ｇ００２３Ｇ０８
收稿日期:２０１６Ｇ０３Ｇ１４;修改稿收到日期:２０１６Ｇ０７Ｇ１９.基金项目:国家自然科学基金资助项目(３１５０１２８５);浙江省自然科学基金资助项目(L Y １４C １３０００９)
;浙江省公益技术应用研究计划资助项目(２０１５C ３２０４５
).３
２中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i ),２０１７,３１(１):２３－３０
h t t p ://w w w．r i c e s c i ．c n D O I :１０．１６８１９/j
．１００１Ｇ７２１６．２０１７．６０４３
一一水稻是我国最主要的粮食作物之一.水稻单产的高低事关我国粮食安全.近半个世纪以来,三系和两系杂交水稻体系相继研制成功,大大提高了我国水稻单产,保障了我国的粮食安全[１,２].然而杂交水稻在发展初期也受诸多因素困扰,其中尤为突出的是制种产量低二异交结实差,从而导致制种成本居高不下,限制了杂交水稻尤其是杂交粳稻的大面积推广[３].在水稻的驯化进程中,水稻的天然异交结实率由野生稻的１００％降至栽培稻的２％~４％[４]. Y i n g等[５]考查了２０６５份非洲稻种资源的柱头外露率情况,发现柱头外露率从斑点野生稻(１００％)二长药野生稻(８５．７％)二非洲野生稻(５４．９％)二巴蒂野生稻(３４．８％)二杂草型野生稻(２０．０％)二亚洲栽培稻(１ ０％)依次降低.柱头外露率在水稻籼粳亚种间差异显著,尤其籼粳不育系之间,一般而言,籼稻品种的柱头外露率普遍高于粳稻品种[６].
粳稻品种柱头外露率低,特别是低柱头外露率的粳稻不育系,异交结实差,制种产量低,严重制约着杂交粳稻的发展.目前对于控制杂交水稻异交特性,尤其是水稻柱头外露率的分子机理研究尚不够深入;国内外学者大多利用籼型高柱头外露率水稻与粳型低柱头外露率水稻品种构建临时性或永久性群体,筛选检测控制水稻柱头外露率的Q T L[７].邓应德等[８]利用柱头外露率差异显著的优ⅠB和糯５号构建F２群体,检测到３个分别位于第２二５二８染色体的柱头外露率Q T L:q P E SＧ２二q P E SＧ５二q P E SＧ８,贡献率分别为１０．１％,１１．１％,９．０％,另外,他们利用高柱头外露率亲本ⅡＧ３２B和低柱头外露率亲本冈４６B构建F２定位群体,采用单标记法成功筛选到分别位于第１二２二５二８染色体上的４个柱头外露率Q T L,其中位于第５染色体的位点贡献率最高,达到１６．６５％,被认为是主效Q T L[９].王嫘等[１０]利用高柱头外露率品种D S和低柱头外露率品种C９０８３构建的F２定位群体,共检测到１６个分别位于第１二３二７二９染色体上的柱头外露率相关Q T L,其中q P S E SＧ１a的L O D达到１２．１８,贡献率为３７．６２％, q P D E SＧ３a的L O D达到１４．９９,贡献率为３１．１８％, q P E SＧ３b的L O D达到１９．６９,贡献率为４１．９１％;增效基因均来自于D S,是迄今为止鉴定的贡献率最高的Q T L.冯玲玲等[１１]以高柱头外露率的不育系５０S作母本,低柱头外露率的连B为父本,构建F２定位群体,共检测到分别位于第３二９二１２染色体上的３个Q T L(q P E SＧ３,q P E SＧ９,q P E SＧ１２);增效基因均来自于不育系５０S.岳高红等[１２]利用旱稻保持系沪旱１B与ⅡＧ３２B构建临时F２群体,检测到位于第３二７二９染色体的３个单边外露率位点,位于第３二９染色体的２个双边外露率位点和位于第３二４二７二９染色体上的５个总柱头外露率位点,其中位于第３染色体R M６９３２－R M６９５９区间的q P E SＧ３同时控制单边外露二双边外露和总柱头外露.M i y a t a等[１３]利用I R２４和K o s h i h i k a r i构建的F２群体定位到第３染色体上的柱头外露率位点q P E SＧ３,该位点成功地在水稻新育品种中增加了２０％的外露率.同时,研究表明,G S３也位于该区间内,G S３在增长粒型的同时增加了柱头的细胞数目,导致柱头伸长,进而提高柱头外露率.
对于临时性F２群体检测到的Q T L存在遗传不稳定性,同时受环境影响,因而其检测准确性不高.永久性遗传群体,由于遗传稳定,可多年多点重复实验,故检测到的Q T L相对可靠.尹成等[１４]使用岳早籼９号和ⅡＧ３２B构建的重组自交系群体,共检测到１６个分别位于第１二３二５二６二７二９染色体上的Q T L,其中只有第１二９染色体上的位点在两年的重复数据中被稳定检测到.沈圣泉等[１５]使用协青早B?密阳４６构建的R I L群体和相应的分子遗传图谱,设置海南和浙江两点试验,检测到一个L O D为２８．１６,贡献率为１４．１４％的柱头外露率Q T L.此外,H u等[１６]利用保持系珍汕９７B和I R A T１０９构建重组自交系,在正常和干旱胁迫条件下分别检测到３个和４个柱头外露率Q T L,其中仅有q P E SＧ１在两种环境下都能检测到.李勇等[１７]用川香２９B?L e m o n t的F５群体,检测到３个柱头外露率Q T L,分别位于３条染色体上,命名为q P E SＧ１二q P E SＧ２二q P E SＧ１０.李文宏等[１８]利用籼稻品种窄叶青８号和粳稻品种京系１７构建的D H群体,成功地在第２二３染色体上分别定位到２个Q T L:q P E SＧ２和q P E SＧ３,同时认为总柱头外露率和单边柱头外露率的Q T L位点一致.由于水稻柱头外露率特性属数量性状,遗传不稳定,受环境因素影响较大,故不同学者采用不同的定位群体检测到的水稻柱头外露率Q T L位点差异较大.
本研究以高柱头外露率的粳稻两系不育系大S 为材料,通过与低柱头外露的热带粳稻品种D５０杂交构建F２及F２:３遗传群体,对不同世代群体柱头外露性状重复调查分析,旨在初步鉴定稳定遗传的控制大S高柱头外露率的Q T L.研究结果为进一步
４２中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i)一第３１卷第１期(２０１７年１月)
探究控制水稻柱头外露率基因的克隆,基因功能分析等分子机理提供理论指导.同时对育种家利用分子标记辅助选择(MA S )选育高柱头外露的粳型不育系,突破杂交粳稻制种瓶颈,促进杂交粳稻发展提
供技术支持.
１一材料与方法
１．１一供试材料
大S 为高柱头外露率的粳稻两系不育系;D ５０为低柱头外露率的热带粳稻品种;大S ?D ５０F ２群体包含１７７个正常可育单株,F ２:３群体包含F ２群体衍生的１７７个株系.
１．２一群体构建及农艺性状考查
２０１３年夏以大S 为母本二D ５０为父本杂交,收F １;２０１３年冬季种植F １于海南陵水,去杂后收F １种
子;２０１４年夏季种植F ２群体于杭州.在抽穗期,从中随机选择１７７个正常可育单株编号,待其开花完全后取各单株一个主穗及分蘖穗分别考查单边柱头外露率(P S E S )二双边柱头外露率(P D E S )及柱头总外露率(P E S ).F ２群体成熟时按单株编号收种即为
F ２:３株系.各单株种子分成两份.
２０１４年冬,将亲本及１７７个F ２:３株系种植于海南陵水,待开花完全后每株系随机取６株主穗考查单边柱头外露率二双边柱头外露率及柱头总外露率;２０１５年夏季,将亲本与另一份１７７个F ２:３株系种植于杭州,待开花后每株系随机选取６株主穗,考查单边柱头外露率,双边柱头外露率及柱头总外露率.柱头外露率计算方
法如下:单边柱头外露率(％)＝单边柱头外露颖花数/总颖花数?１００％;双边柱头外露率(％)＝双边柱头外露颖花数/总颖花数?１００％;
柱头总外露率(％)＝单边柱头外露率＋双边柱头外露率.
１．３一S S R 分子标记连锁图谱构建及Q T L 定位分析S D S 法提取亲本及１７７个F ２单株D
N A [１９]
.利用本实验室的５５６对以及擎科生物公司合成的８３
对均匀分布于水稻１２条染色体上的S S R 标记筛选大S 和D ５０之间的多态性.
利用筛选出的均匀分布在水稻１２条染色体上
且在大S 和D ５０间具有多态性的１３１对S S R 标记
对１７７个F ２单株进行基因型分析,采用M a p
M a k e r ３．０软件构建连锁图谱.遗传连锁图谱结合各项表型数据,采用W i n Q T Lc a r t o g r a p
h e r２．５软件,取L O D?２．５进行Q T L 分析[２０]
.采用M c C o u c h 命名
系统对Q T L 命名[２
１]
.２一结果与分析
２．１一大S ?D ５０F ２二F ２:３群体及亲本柱头外露率表型
分析
大S 为高柱头外露率粳稻不育系,D ５０为低柱
头外露率热带粳稻品种,其表型见表１和图１.大S ?D ５０F ２和F ２:３群体,
两代三次实验的柱头外露率表型统计参数和表型分布见图表１和图２.F ２及
F ２:３群体柱头外露率表型分离明显,
呈连续正态分布(图２),显示出数量性状的特征,并有超亲分离现象;其中单边柱头外露率在两年三次重复中的偏值
表１一大S ?D ５０F ２与F ２:３群体及亲本的柱头外露率表型
T a b l e １．T h e s t i g m a e x s e r t i o n r a t e o f F ２a n dF ２:３p o p u l a t i o n s o fD a S ?D ５０c o m b i n a t i o n ．性状T r a i t 世代G e n e r a t i o n 地点S i t e
F ２和F ２:３分离群体S e g r e g a t i o n p o p u l a t i o no f F ２a n dF ２:３
变幅V a r i a t i o n /％M e a n ?S D /％
峰值P e a k 偏值P a r t i a l
亲本P a r e n t /％D ５０大S D aS
P S E S
F ２浙江杭州H a n g z h o u ,Z h e j i a n g
５~５４４２?１．９６．３２－１．９６２０３８F ２:３海南陵水L i n g s h u i ,H a i n a n ３~５１３６?２．２１．４７－１．０４１９３６F ２:３浙江杭州H a n g z h o u ,Z h e j i a n g ２~４９３８?２．２３．９４
－１．５６２４３１P D E S
F ２浙江杭州H a n g z h o u ,Z h e j i a n g ０~５７２４?２．６－０．５３０．１８２４７F ２:３海南陵水L i n g
s h u i ,H a i n a n ０~３７１４?２．３－０．２８０．４５２４６F ２:３浙江杭州H a n g z h o u ,Z h e j i a n g ０~４９１８?２．８－０．１４０．６２
４
４２P E S
F ２浙江杭州H a n g z h o u ,Z h e j i a n g ５~９１６５?２．９１．３６－１．０３２２８５F ２:３海南陵水L i n g s h u i ,H a i n a n ３~８３５０?３．１０．０２－０．３７２１８２F ２:３
浙江杭州H a n g z h o u ,Z h e j i a n g
２~８６
５７?３．３０．１４－０．５４２８７３
一一P S E S －单边外露率;P D E S －双边外露率;P E S －柱头总外露率.下同.P S E S ,P e r c e n t o f s i n g l e s t i g m a e x s e r t i o n ;P D E S ,P e r c e n t o f d o u b l e s t i g m a e x s e r t i o n ;P E S ,P e r c e n t o f t o t a l s t i g
m a e x s e r t i o n ．T h e s a m e a s i n t a b l e s b e l o w．
５
２李威等:粳稻柱头外露率Q T L 定位
A－大S (左)和D ５０(右)的植株表型;B －大S 的柱头外露表型;C －D ５０的柱头外露表型.
A ,P l a n tm o r p h o l o g y o fD aS (l e f t )a n dD ５０(r i g h t );
B ,P h e n o t y p e o fD aS s t i g m a e x s e r t i o n ;
C ,P h e n o t y p e o f
D ５０s t i g
m a e x s e r t i o n ．图１一大S 和D ５０柱头外露表型
F i g ．１．P h e n o t y p e o f s t i g
m a e x s e r t i o n o fD a S a n dD ５０
．图２一大S ?D ５０F ２和F ２:３群体柱头外露率频率分布
F i g ．２．T h e f r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n s o f s t i g m a e x s e r t i o n r a t e o f F ２a n dF ２:３p o p
u l a t i o n s o fD a S ?D ５０c o m b i n a t i o n ．小于－１;双边柱头外露率与柱头总外露率偏值基本
在?１以内(表１),表明基本呈正态分布,符合
Q T L 作图要求.单边柱头外露率二双边柱头外露率及柱头总外露率表型频率分布在两代三次实验中基
本一致,显示出较好的重复性.
２．２一大S ?D ５０F ２二F ２:３群体柱头外露率性状间相关
性显著
对大S ?D ５０的F ２和F ２:３群体柱头外露率性状
间相关性分析(表２)表明:单边柱头外露率二双边柱
头外露率及柱头总外露率三个性状之间在两代三次实验中均表现出极显著的正相关,表明水稻柱头外露率性状之间关系密切,互相影响.
２．３一大S ?D ５０F ２二F ２:３群体柱头外露率的Q
T L 分析
利用１３１对在大S 与D ５０之间表现多态性的
S S R 标记,采用M a p
M a k e r ３．０构建了遗传连锁图谱,图谱总长为１８６５．６c M ,平均距离为１４．６c M .采用W i nQ T Lc a r t o g r a p
h e r ２．５进行Q T L 区间作６
２中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i )一第３１卷第１期(２０１７年１月)
表２一大S ?D ５０F ２二F ２:３群体柱头外露率性状间的相关分析
T a b l e ２．C o r r e l a t i o n a n a l y s i s a m o n g s t i g m a e x s e r t i o n r a t e i nF ２a n dF ２:３p o p
u l a t i o n s o fD a S ?D ５０c o m b i n a t i o n ．群体P o p
u l a t i o n 地点
S i t e
性状T r a i t
单边外露率P S E S
双边外露率P D E S F ２浙江杭州H a n g z h o u ,Z h e j i a n g P D E S ０．３０２??
P E S ０．６９３??０．９０３??F ２:３海南陵水L i n g s h u i ,H a i n a n P D E S ０．７６９??P E S ０．９３８??０．９４２??F ２:３
浙江杭州H a n g z h o u ,Z h e j i a n g
P D E S ０．５３２??P E S ０．８０８??
０．９２８??
图分析(表３和图３),两代３次重复共检测到２１个柱头外露率Q T L ,分别位于第１二２二３二４二６二７二１２染色体上,其中单边柱头外露率Q T L６个,双边柱头外露率Q T L７个,柱头总外露率Q T L８个;至少在两次重复中检测到的Q T L 有５个,分别为q P S E S
３．１,q P S E S １２,q P D E S ４,q
P E S ４和q P E S １２,其中q P S E S １２二q P D E S ４和q P E S １２在F ２及２个F ２:３群体中均被检测到,且其加性效应均来自于高值亲本大S ,表明这些Q T L 受环境影响相对较小,不同条件下都能稳定遗传表达
.
P S E S ,P e r c e n t o f s i n g l e s t i g m a e x s e r t i o n ;P D E S ,P e r c e n t o f d o u b l e s t i g m a e x s e r t i o n ;P E S ,P e r c e n t o f t o t a l s t i g
m a e x s e r t i o n ．图３一大S ?D ５０F ２与F ２:３群体检测到的柱头外露率Q
T L F i g ．３．T h e s t i g m a e x s e r t i o n r a t e Q T L s d e t e c t e d i nF ２a n dF ２:３p o p
u l a t i o n s o fD a S ?D ５０c o m b i n a t i o n ．７
２李威等:粳稻柱头外露率Q T L 定位
表３一大S?D５０F２与F２:３群体检测到的柱头外露率Q T L分布
T a b l e３．T h e Q T Ld i s t r i b u t i o n s o f s t i g m a e x s e r t i o n r a t e d e t e c t e d i nF２a n dF２:３p o p u l a t i o n s o fD a S?D５０．
性状T r a i t Q T L染色体
C h r
标记区间
M a p p i n g i n t e r v a l
F２(杭州)F２(H a n g z h o u)
L O D
加性效应
A d d i t i v e
e f f e c t/％
贡献率
C o n t r i b u t i o n
r a t e
F２:３(陵水)F２:３(L i n g s h u i)
L O D
加性效应
A d d i t i v e
e f f e c t/％
贡献率
C o n t r i b u t i o n
r a t e％
F２:３(杭州)F２(H a n g z h o u)
L O D
加性效应
A d d i t i v e
e f f e c t/％
贡献率
C o n t r i b u t i o n
r a t e％
有文献报道的
Q T L位点
Q T Lr e p o r t e db y
o t h e r r e s e a r c h e r s
P S E S q P S E S２２R M３３４０－R M５６６４３．０４２．２０３．８２[９] q P S E S４４R M２７３－R M３８３６３．０７－３．５８９．５９
q P S E S１２１２R M１０３６－R M３４４８２．５２０．５００．２７３．６６－６．７４１６．９８３．３９－０．３４０．１２[２４] q P S E S３．１３R M５４７４－R M１４８９８３．９９－５．５８２１．８７４．０３－５．５８２５．６０[１０,１４,２２] q P S E S１１R M１１３０７－R M６７３８５．１９－７．２９３５．５１[１７,２２,２３] q P S E S３．２３R M１６８－R M３５２５３．１２－１２．８５５７．６７
P D E S q P D E S１１R M８０６８－R M３７４６３．０２－４．３５６．２４[２２,２４] q P D E S２．１２R M５４３０－R M６４２４４．１４－５．４２１０．７７[１７,２５] q P D E S４４R M１６９４２－R M１７３０３５．７８－７．０１１７．８６５．３５－４．７８１６．０４３．８３－４．９２１０．１７
q P D E S６．１６R M３１８３－R M１１６１２．６６－２．２７２．９３
q P D E S１２１２R M１０３６－R M３４４８４．５０－６．２３７．６１[２４] q P D E S６．２６R M２０１５５２．８４－０．５８０．１４
q P D E S２．２２R M３３４０－R M５６６４３．０４２．１００．０４３．９０５．９７０．１２[８] P E S q P E S２．１２R M５４３０－R M６４２４３．７７－７．５５１２．５６[１７,２５] q P E S４４R M１６９４２－R M１７３０３６．０６－９．９３２０．４０３．４９－８．４８１４．４６
q P E S６．１６R M３１８３－R M１１６１２．５９－３．３０２．５６
q P E S７７R M２２１０５２．７５４．８３５．１４[１４,２３] q P E S１２１２R M１０３６－R M３４４８５．６８－９．３８１０．０３３．７５－２．１８１．０５３．２４－０．４８０．８１[２４] q P E S３３R M５４７４－R M１０２２５．０９－１０．７８２３．７４[１４,２２,１０] q P E S２．２２R M３３４０－R M５６６４２．９８－８．６５１０．１８[９] q P E S６．２６R M３４１４２．５６４．５９３．７１
一一在大S?D５０F２群体,以及陵水二杭州的F２:３群体中检测到的单边柱头外露率Q T L共有６个,分别为q P S E S１二q P S E S２二q P S E S３．１二q P S E S３．２二q P E S４二q P S E S１２,贡献率为０．１２％~５７．６７％(表３和图３).其中q P S E S１２在F２群体,以及陵水二杭州F２:３群体中均被检测到,该位点在F２群体的加性效应来自于D５０,但贡献率极低;在陵水和杭州F２:３群体中被检测的加性效应来自于大S,贡献率达１６ ９８％.q P S E S３ １在陵水二杭州F２:３群体中均检测到,贡献率达２５ ６％,来自大S的等位基因可解释表型变异的５ ５８％.在这些被检测到的单边柱头外露率Q T L中,绝大部分位点的加性效应均来自大S.
３一讨论
本研究利用高柱头外露率的粳稻两系不育系大S为研究材料所定位到的水稻柱头外露率Q T L,部分与其他学者利用高柱头外露率的籼稻品种为研究对象所得到的研究结果相似,同时也检测到新的稳定遗传的柱头外露率Q T L(表３).本研究共检测到２１个水稻柱头外露率Q T L,位于１０个标记区间.其中位于同一区间的控制单边外露率的q P E S３．１和总外露率的q P E S３,在尹成等[１４]二李海滨等[２２]和王嫘等[１０]的研究中均见报道,且贡献率较高;在王嫘等[１０]的研究中贡献率更是高达３１．１８％;本研究在两次重复的F２:３群体中检测到,其贡献率分别达到２１．８７％和２５．６０％.本研究检测到的单边柱头外露率位点q P S E S１与李勇等[１７]二李海滨等[２２]和W e n等[２３]的报道中类似.本研究控制双边外露率的q P D E S１与李海滨等[２２]所报道的q P E SＧ１,L i等[２４]所报道的q P D E SＧ１位于同一个区间;另外,本研究同时控制单边二双边和柱头总外露率的Q T L区间有３个,分别是第２染色体的R M３３４０－R M５６６４二第４染色体的R M１６９４２－R M１７３０３和第１２染色体的R M１０３６－R M３４４８,其中,除第４染色体的定位区间外,第２染色体和第１２染色体所定位区间分别与邓应德[９]等检测到的与R M３１８８紧密连锁的Q T L,L i等[２４]报道的q S S EＧ１２位置相近.此外,本研究中q P D E S２．１二q P E S２．１与李勇等[１７]报道的q P E SＧ２,陈爱国等[２５]检测到的q P G C E SＧ２两个位点同属R M５４３０－R M６４２４区间.与标记R M２２１０５紧密连锁的q P E S７和尹成等[１４]所报道的q P D E SＧ７Ｇ２位置非常接近.不同学者检测水稻柱头外露率Q T L位点存在相似性,表明确实存在控制水稻柱头外露的Q T L及基因,值得进一步的基因挖掘与应用.
本研究检测到的柱头外露率Q T L,绝大多数的表型变异来自大S,表明大S确实携带控制水稻高柱头外露率的Q T L.同时本研究检测到的q P S E S１２在杭州F２群体,以及陵水二杭州F２:３群体
８２中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i)一第３１卷第１期(２０１７年１月)
中均被检测到,而该位点在F２群体的加性效应来自D５０,但贡献率极低;在陵水和杭州种植的F２:３群体中被检测的加性效应来自大S,其可能原因是水稻柱头外露特性受遗传特性二环境影响较大,不同的环境条件二不同世代,单株及株系柱头外露率表型值波动较大,影响检测结果[２６].q P S E S３．１在陵水二杭州F２:３群体中均检测到,而在F２群体中未被检测到,表明某些效应值较小的Q T L,随着世代的增加其效应值有可能增大.另外,q P S E S４二q P D E S４二q P E S４位点在F２群体,以及陵水二杭州两次重复F２:３群体中稳定检测到,贡献率较大,且位于同一定位区间,可能是一个新的影响柱头外露率的Q T L,目前已构建相应的次级分离群体,以期将该控制水稻外露率的Q T L精细定位甚至克隆.
在F２和F２:３群体,两代三次实验中也检测到新的控制柱头外露率的Q T L,如:q P S E S４二q P D E S４二q P E S４,值得进一步深入研究.此外,我们在杭州F２:３群体中还检测到一个新的贡献率高达５７％的有待进一步确认的柱头单边外露率Q T L q P S E S３．２.针对已报道的且贡献率较大的Q T L以及最新检测到的稳定遗传的Q T L,一方面可构建次级分离群体进一步深入研究,将控制柱头外露率的基因进行克隆二功能分析,阐明控制柱头外露高低的分子机理.另一方面,精细定位柱头外露率Q T L,开发相应的与柱头外露率紧密连锁的功能分子标记[２７],利用分子标记辅助选择选育高柱头外露率的粳稻类型的保持系二不育系等,进而促进杂交粳稻发展.
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