稻米蒸煮和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀的QTL定位.pdf

1、稻米品質(zhì)改良是水稻遺傳育種的重要研究領(lǐng)域。QTL定位和分析可為分子標(biāo)記輔助選擇改良稻米品質(zhì)和開(kāi)展相關(guān)基因的精細(xì)定位及圖位克隆提供理論基礎(chǔ)。本研究利用日本睛/Kasalath//日本晴衍生的回交重組自交系(backcross inbred lines，BILs)群體以及245個(gè)分子標(biāo)記連鎖圖譜，在杭州和海南兩個(gè)環(huán)境對(duì)稻米蒸煮和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行QTL分析。同時(shí)在重金屬脅迫環(huán)境下對(duì)籽粒重金屬含量開(kāi)展了糙米重金屬銅、鎘、鉛和鋅低積累材料的篩選和QT

2、L定位。主要的研究結(jié)果如下： 1．本研究在杭州和海南兩個(gè)環(huán)境種植了BIL群體，同時(shí)應(yīng)用WinQTLCart 1.13進(jìn)行單環(huán)境的QIL定位和應(yīng)用QTLMAPPER 1.6定位軟件檢測(cè)稻米蒸煮食用品質(zhì)的主效應(yīng)與上位性QTL及與環(huán)境互作效應(yīng)。結(jié)果表明，在第6染色體R1962-C191B標(biāo)記區(qū)間均檢測(cè)到1個(gè)控制稻米直鏈淀粉含量(AC)和1個(gè)控制膠稠度(GC)的QTL，具有明顯的主效應(yīng)，貢獻(xiàn)率分別為54.87％和62.80％，應(yīng)為Wx基

3、因的等位基因，說(shuō)明膠稠度主要由Wx基因或與Wx基因緊密連鎖的基因控制，這2個(gè)QTL同時(shí)存在著顯著的環(huán)境互作效應(yīng)。在第6染色體C1478-R2171區(qū)間則檢測(cè)到1個(gè)控制堿消值(ASV)的QTL，其主效應(yīng)也已達(dá)到顯著水平，貢獻(xiàn)率為59.90％，應(yīng)為ALK基因的等位基因，但其環(huán)境互作效應(yīng)未達(dá)顯著水平。另外，還在Wx基因位點(diǎn)檢測(cè)到1個(gè)具有遺傳主效應(yīng)和環(huán)境互作效應(yīng)的ASV QTL，貢獻(xiàn)率9.56％。本研究中檢測(cè)到4對(duì)互作對(duì)(qAC5和qAC，qG

4、C6和qGC9，qASVl和qASV6-1以及qASV6-2和qASV9)，但這些上位性QTL對(duì)性狀表型變異的貢獻(xiàn)率較低。AC、GC和ASV的QTLs所具有的顯著環(huán)境互作效應(yīng)，可以較好地解釋同一品種在不同環(huán)境下稻米蒸煮品質(zhì)有較大差異的遺傳基礎(chǔ)。其中位于R1962-C19lB區(qū)間控制AC和GC以及位于C1478-R2171區(qū)間控制ASV的主效應(yīng)QTL在杭州和海南二個(gè)環(huán)境下均能分別檢測(cè)到。在杭州和海南共檢測(cè)到控制AC、GC和ASV的QTL共

5、21個(gè)，分布于第1、2、4、6、7和8染色體上，并且集中分布于第6染色體Wx基因和ALK基因所在區(qū)域。 2．蛋白質(zhì)含量(PC)和氨基酸含量是重要的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀。本研究利用BIL群體進(jìn)行多環(huán)境的QTL聯(lián)合分析，在蛋白質(zhì)含量性狀上檢測(cè)到1個(gè)具有主效應(yīng)的QTI(qPC603)和4對(duì)上位性QTLs(qPC1并口qPC8，qPC6-1和qPC6-4，qPC6-2和qPC6-6，qPC6-5和qPC12)；在16種氨基酸中，僅在賴(lài)氨酸含量(

6、Lys)、蘇氨酸(Thr)、天冬氨酸(Asp)和甘氨酸(Gly)4種氨基酸含量中檢測(cè)到6個(gè)具有主效應(yīng)的Q7TLs(qLYS6-1，qLYS6-2，gTHR6-1，gTHR6-2，qASP6和qGLY6)，均位于第6染色體蒸煮品質(zhì)性狀QTLs的相同區(qū)間或鄰近位點(diǎn)，這反映出稻米蒸煮品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀的表現(xiàn)可能具有一定相關(guān)性，這些區(qū)間在今后的研究中值得重視。還檢測(cè)到3對(duì)影響氨基酸含量的上位性QTLs(qTHR3和gTHR6-2，gTHR10-

7、1和qTHR10-2以及qGLY6和qGLY11)在杭州環(huán)境中定位到1個(gè)影響蛋白質(zhì)含量、35個(gè)影響16種氨基酸含量的QTLs，而在海南環(huán)境下則定位到3個(gè)影響蛋白質(zhì)含量、69個(gè)影響16種氨基酸含量的QTLs，都有集中分布的趨勢(shì)，杭州環(huán)境條件下主要集中在第5、12、6和8等4條染色體，海南環(huán)境下集中分布于第1、2、6和12等4條染色體。由于氨基酸受環(huán)境條件變化的影響較大，除賴(lài)氨酸外其他氨基酸很少在二個(gè)環(huán)境檢測(cè)到相同QTL位點(diǎn)。本研究在第6染

8、色體定位到2個(gè)(qLYS6-1和qLYS6-2)影響賴(lài)氨酸含量的QTLs，具有顯著的加性效應(yīng)，可解釋變異的74.64％。這2個(gè)QTL分別位于第6染色體的R1962-C191B和C1478-R2171標(biāo)記區(qū)域，貢獻(xiàn)率為27.08％和47.56％，其增加賴(lài)氨酸含量的增效基因分別來(lái)源于Kasalath和日本晴，前者與環(huán)境存在著顯著的互作效應(yīng)，在杭州和海南兩個(gè)環(huán)境條件下均能分別檢測(cè)到。 3．上述利用近紅外光譜(NIRS)分析技術(shù)測(cè)定稻米

9、品質(zhì)，定位稻米直鏈淀粉含量、膠稠度、堿消值及蛋白質(zhì)含量QTL的結(jié)果，與利用相同遺傳群體和其他群體已有研究結(jié)果能相互印證，證實(shí)了利用NIRS技術(shù)分析稻米品質(zhì)開(kāi)展品質(zhì)性狀QTL定位的可行性。 4．在重金屬污染嚴(yán)重的稻田，種植367份不同材料，測(cè)定糙米銅、鎘、鉛和鋅以篩選重金屬低積累的材料。結(jié)果表明，重金屬含量在不同品種間差異明顯，從中篩選到一批低銅、低鎘、低鉛和低鋅含量材料，同時(shí)篩選到銅、鎘、鉛和鋅含量均低的材料27份。利用BIL群