利用重组自交系定位水稻茎粗与穗长QTL

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水稻(Oryza sativa L.)的株型是水稻形态特征的重要性状,其中茎秆粗度与穗的大小是水稻理想株型的重要指标,与水稻的抗倒伏能力和产量密切相关。利用QTL作图的方法挖掘水稻茎粗、穗长性状相关QTL,对于水稻理想株型的分子育种具有重要意义。本研究以粗秆短穗的冈46B为母本,细秆长穗的A232为父本,通过利用两亲本杂交构建的高世代重组自交系(RIL)群体和对群体进行重测序构建的高密度遗传连锁图谱,采用复合区间作图法(CIM),在2019年、2020年海南和武汉两地对茎粗、穗长性状进行QTL定位与分析,结果如下:1.在不同的环境条件下,RIL群体的茎粗、穗长性状间的相关性具有差异。表现为在武汉的茎粗与穗长具有极显著的正相关性,但在海南的茎粗与穗长不具有相关性。2.共检测到16个茎粗相关QTLs位点,包括3个倒二节茎粗QTLs、7个倒三节茎粗QTLs和6个上部节间茎粗QTLs,位于第2、3、4、7和11号染色体上,表型贡献率为1.24%~12.36%。其中包括一个主效茎粗QTL位点q RTID2-1,表型贡献率为12.36%,和在两地重复检测到QTL位点q RSID2-1,表型贡献率为8.26%~9.09%。分析发现多个QTLs的物理距离和遗传距离均较近,本研究认为是同一个QTL,包括q ID2-1和q ID2-2,其最大LOD值分别为9.70和5.82,最大表型贡献率分别为12.36%和9.22%。其中q ID2-2在不同节间的茎粗性状中均被检测到,可能控制水稻上部整体的茎粗性状。共检测到5个穗长QTLs位点,分布在第2号和第3号染色体上,表型贡献率为0.07%~3.90%。RIL群体在海南的穗长表型相较于武汉呈现为偏度更大,变异系数更小,导致在海南未检测到LOD值大于2.5的穗长QTL位点。3.在第2号染色体上检测到了多个控制水稻茎粗与穗长性状的QTL位点,并成簇分布,包括q ID2-1、q ID2-2、q PL2-3、q PL2-4。并且q PL2-3与q RSID2-1为同一个QTL位点,都位于q ID2-1的区间内;q PL2-4与q ID2-2距离相近,可能是同一个QTL位点。这些QTL簇可能具有一因多效性或存在多个紧密连锁的基因,同时影响水稻的茎粗与穗长性状。4.利用亲本的重测序数据,对QTL候选区间上下游100 kb范围内的基因进行变异分析和功能预测,筛选到20个可能与茎粗、穗长性状相关的候选基因。其中Os R498G0204987500.01是重要的候选基因。
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