水稻精米蛋白質(zhì)含量QTLqPC-10的精細(xì)定位和候選基因分析.pdf

1、水稻是我國的主要糧食作物之一，其產(chǎn)量約占我國糧食總產(chǎn)量的40％左右。因此水稻生產(chǎn)在保障我國糧食安全方面具有舉足輕重的地位。然而，隨著人們生活水平的不斷提高，稻米品質(zhì)受到越來越多消費(fèi)者的關(guān)注。近年來，水稻育種家們圍繞稻米品質(zhì)的遺傳解析和改良開展了許多研究，取得了一些重要進(jìn)展，特別是關(guān)于稻米中淀粉品質(zhì)的研究。但是對于影響稻米蒸煮品質(zhì)的另一重要因素精米蛋白質(zhì)含量的遺傳控制機(jī)制仍不明了。因此，開展水稻稻米中精米蛋白質(zhì)含量的遺傳機(jī)制解析，對進(jìn)一步

2、改良稻米品質(zhì)具有重要意義。
　　本研究初步分析了水稻種質(zhì)資源中精米蛋白質(zhì)含量的變異情況，進(jìn)而以一套引進(jìn)的染色體單片段代換系（Sasanishiki/Habataki）為材料，進(jìn)行了控制精米蛋白質(zhì)含量的QTL定位和候選基因分析，主要結(jié)果如下:
　　1.在兩個(gè)環(huán)境中種植了334份不同類型的水稻品種/品系，測定精米蛋白質(zhì)含量。結(jié)果顯示精米蛋白質(zhì)含量在不同品種中變異較大，最低為6.67％，最高可達(dá)14.33％;秈稻品種的精米蛋白質(zhì)含

3、量普遍高于粳稻，大多數(shù)水稻品種的精米蛋白質(zhì)含量處于中等水平，高或低蛋白質(zhì)含量的品種數(shù)都偏少。
　　2.利用Sasanishiki/Habataki組合衍生的38個(gè)染色體單片段代換系(CSSL)為群體，在三個(gè)環(huán)境下種植，檢測了各株系精米蛋白質(zhì)含量。QTL分析結(jié)果表明，除了qPC-1以外，qPC-10在三個(gè)環(huán)境中均能檢測到，表明qPC-10是一個(gè)穩(wěn)定表達(dá)的QTL，其貢獻(xiàn)率為8.6％～17.8％，來自Habataki的等位基因可顯著增加

4、精米蛋白質(zhì)含量。
　　3.利用攜帶有qPC-10秈型等位基因的染色體單片段代換系SL431與Sasanishiki回交并自交，獲得了BC1F2群體。在揚(yáng)州正季種植，考察了群體各單株精米蛋白質(zhì)含量，并進(jìn)行了分子標(biāo)記分析。QTL分析表明，qPC-10位于第10號染色體上標(biāo)記RM5758和RM467之間約3.83cM范圍之內(nèi)。
　　4.為進(jìn)一步縮小qPC-10的定位區(qū)間，在BC1F2群體中選取qPC-10目標(biāo)區(qū)段內(nèi)基因型為雜合的個(gè)

5、體單株繼續(xù)種植，形成BC1F3群體，并在RM5758～RM467區(qū)間進(jìn)一步設(shè)計(jì)多態(tài)性標(biāo)記，對qPC-10進(jìn)行了精細(xì)定位，最終將qPC-10定位在標(biāo)記Y1和Y3之間約35kb范圍內(nèi)。
　　5.根據(jù)BC1F3群體中各單株基因型，構(gòu)建了qPC-10的一套近等基因系，NIL-qPC-10H和NIL-q PC-10s。該近等基因系在株高、分蘗數(shù)、粒長、粒寬、每穗粒數(shù)、生育期和千粒重均沒有顯著差異，而精米蛋白質(zhì)含量上存在極顯著差異。進(jìn)一步分析

6、貯藏蛋白中的各組分蛋白質(zhì)含量，發(fā)現(xiàn)清蛋白、醇蛋白和球蛋白含量差異不顯著，但谷蛋白含量存在極顯著差異。該結(jié)果表明，qPC-10可能只特異調(diào)控谷蛋白含量，而對其他組分蛋白的影響較小。
　　6.生物信息學(xué)分析表明，在35kb區(qū)間內(nèi)共有4個(gè)ORF，其中包括一個(gè)控制谷蛋白合成的基因LOC_Os10g26060，序列分析表明，Sasanishiki和Habataki中LOC_Os10g26060在啟動(dòng)子區(qū)域和3，UTR上共存在7個(gè)堿基的改變，

7、在編碼區(qū)沒有序列變異。RT-PCR分析發(fā)現(xiàn)，在花后1至10天，LOC_Os10g26060在NIL-q PC-10H和NIL-qPC-10s中表達(dá)量的差異并不大;隨著時(shí)間的推移，表達(dá)量不斷升高，并在花后25天達(dá)到最大。同時(shí)NIL-qPC-10H中LOC_Os10g26060的表達(dá)量顯著高于NIL-qPC-10s。該結(jié)果說明:LOC_Os10g26060可能是qPC-10的候選基因，且其啟動(dòng)子序列的變異導(dǎo)致了表達(dá)量的變化，從而引起精米中蛋

8、白質(zhì)含量的變化。
　　7.利用RT-PCR分析貯藏蛋白和淀粉相關(guān)基因在近等基因系中的表達(dá)量，結(jié)果顯示貯藏蛋白加工合成基因17KD-Prolamin、Glutelin-λ、GluA1、GluA2、GluB1和GluB4，這6個(gè)基因在NIL-q PC-10H中的表達(dá)量均高于NIL-qPC-10s，說明LOC_Os0g26060可能對這幾個(gè)基因有反饋促進(jìn)作用;同時(shí)10KD-Prolamin和13KD-Prolamin在NIL-q PC-