利用重组自交系高密度遗传图谱定位水稻芽期耐冷QTL

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2020-0079

农学学报 ›› 2020, Vol. 10 ›› Issue (7): 7-14.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2020-0079

所属专题：水稻

利用重组自交系高密度遗传图谱定位水稻芽期耐冷QTL

刘睿琦¹, 邹安东¹, 吴光亮¹^,², 王鹏¹^,², 李才敬¹^,², 张翔宇¹^,², 程琴¹^,², 王燕宁¹^,², 黄诗颖¹^,², 贺浩华¹^,²^,³(), 边建民¹^,²^,³()

¹江西农业大学/作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室,南昌 330045
²江西省水稻高水平工程研究中心,南昌 330045
³江西农业大学/作物生理生态与遗传育种江西省重点实验室,南昌 330045

收稿日期:2020-05-29 出版日期:2020-07-20 发布日期:2020-07-16
通讯作者:
边建民,男,1981年出生,河北张家口人,教授,博士,主要从事水稻遗传育种方面的研究。通信地址：330045 江西省南昌市青山湖区蛟桥镇江西农业大学,E-mail： jmbian81@126.com。
贺浩华,男,1964年出生,江西莲花人,教授,博士,主要从事水稻遗传育种方面的研究。通信地址：330045 江西省南昌市青山湖区蛟桥镇江西农业大学,E-mail： hhhua64@1263.com。
作者简介:
刘睿琦,男,1999年出生,江西吉安人,本科,研究方向：水稻遗传育种研究。通信地址：330045 江西省南昌市青山湖区蛟桥镇江西农业大学北区,E-mail： 1017003246@qq.com
基金资助:
江西省杰出青年人才资助计划项目“水稻芒长主效基因qAWN4的克隆与功能分析”(20192BCB23010); 江西省教育厅科技研究项目“水稻绿色三系不育系新品种(系)选育”(GJJ170241); 江西省自然科学类重点项目“控制籼稻保持系颖花形成关键基因的解析”(20192ACBL20017); 大学生创新创业训练计划项目“利用重组自交系高密度遗传图谱定位和评价水稻芽期耐冷QTL”(202010410106)

Mapping Cold-Tolerant QTL in Rice at Seedling Stage: Using a High-Density Genetic Map of Recombinant Inbred Lines

Liu Ruiqi¹, Zou Andong¹, Wu Guangliang¹^,², Wang Peng¹^,², Li Caijing¹^,², Zhang Xiangyu¹^,², Cheng Qin¹^,², Wang Yanning¹^,², Huang Shiying¹^,², He Haohua¹^,²^,³(), Bian Jianmin¹^,²^,³()

¹Jiangxi Agricultural University/Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Genetic Breeding, Ministry of Education, Nanchang 330045, Jiangxi, China
²Jiangxi Super Rice Engineering Technology Research Center, Nanchang 330045, Jiangxi, China
³Jiangxi Agricultural University/Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Genetic Breeding, Jiangxi Province, Nanchang 330045, Jiangxi, China

Received:2020-05-29 Online:2020-07-20 Published:2020-07-16

摘要/Abstract

摘要：

为定位水稻芽期耐冷QTL,本实验以双季超级稻品种‘五丰优T025’的双亲‘五丰B’和‘昌恢T025’杂交衍生的重组自交系(recombinant inbred lines, RILs)群体为材料,对10℃低温处理的水稻幼芽的存活率、根数、根长和芽长进行了测定。利用QTL Icimapping v4.2软件,共检测到3个控制芽期耐冷性QTL：qRL1、qRL2和qBL6,分别位于第1、2、6染色体上,LOD值分别为2.98,2.51和5.26,分别解释表型变异的10.54%,8.67%和14.04%,其增效等位基因均来自于亲本‘昌恢T025’。这些QTL定位在6.75k~40.05 kb染色体区间,为后续利用这些QTL进行分子标记辅助,选育芽期耐冷籼稻新品种奠定了基础。此外,检测到13对影响水稻芽期耐冷上位性互作QTL,分布在所有12条染色体,其中第3染色体与第8染色体之间互作位点可解释的表型变异率达到21.77%,表明上位性互作QTL在调控水稻芽期耐冷过程中也发挥了重要作用。

关键词: 水稻, 重组自交系, 芽期, 耐冷性, QTL分析

Abstract:

To map the cold-tolerant QTL in rice, the recombinant inbred lines (RILs) population derived from the cross between ‘Wufeng B’ and ‘Changhui T025’, the parents of double-cropping super rice ‘Wufengyou T025’, were used as the materials. The survival rate, root number, root length and bud length at young seedling stage treated at low temperature of 10℃ were determined. Three QTL, qRL1, qRL2, and qBL6 controlling the cold tolerance of rice at seedling stage, were detected by QTL Icimapping v4.2 software. These QTL were identified on chromosome 1, 2 and 6, respectively, their LOD values were 2.98, 2.51 and 5.26, respectively, and the phenotypic variation explained by these QTL were 10.54%, 8.67% and 14.04%, respectively, and the positive alleles of the three QTL were all from ‘Changhui T025’. These QTL were mapped at an interval of 6.75k-40.05kb on Nipponbare genome, which laid the foundation for the improvement of indica cold tolerance at young seedling stage by using these favorable QTL via marker-assisted selection. Furthermore, 13 pairs of epistatic interaction QTL were detected on all 12 chromosomes, and the epistatic interaction between chromosome 3 and chromosome 8 accounted for 21.77% of the phenotypic variation. The results indicate that the epistatic interaction effect plays an important role in rice cold tolerance at young seedling stage.

Key words: Rice, Recombinant Inbred Lines (RILs), Seedling Stage, Cold Tolerance, QTL Analysis

中图分类号:

S330

刘睿琦, 邹安东, 吴光亮, 王鹏, 李才敬, 张翔宇, 程琴, 王燕宁, 黄诗颖, 贺浩华, 边建民. 利用重组自交系高密度遗传图谱定位水稻芽期耐冷QTL[J]. 农学学报, 2020, 10(7): 7-14.

Liu Ruiqi, Zou Andong, Wu Guangliang, Wang Peng, Li Caijing, Zhang Xiangyu, Cheng Qin, Wang Yanning, Huang Shiying, He Haohua, Bian Jianmin. Mapping Cold-Tolerant QTL in Rice at Seedling Stage: Using a High-Density Genetic Map of Recombinant Inbred Lines[J]. Journal of Agriculture, 2020, 10(7): 7-14.

图/表 9

参考文献 32

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染色体	标记数目	标记间平均距离/Mb	标记间最小距离/Mb	标记间最大距离/Mb
chr01	303	0.61	0.03	3.43
chr02	285	0.69	0.04	4.30
chr03	235	0.76	0.05	3.40
chr04	240	0.67	0.02	6.51
chr05	177	0.86	0.07	5.21
chr06	226	0.59	0.02	3.89
chr07	180	0.70	0.01	4.33
chr08	159	0.92	0.07	5.28
chr09	171	0.72	0.05	5.28
chr10	166	0.64	0.06	3.26
chr11	208	0.60	0.04	3.74
chr12	228	0.58	0.02	7.24
Average	215	0.70	0.04	4.66

染色体	标记数目	标记间平均距离/Mb	标记间最小距离/Mb	标记间最大距离/Mb
chr01	303	0.61	0.03	3.43
chr02	285	0.69	0.04	4.30
chr03	235	0.76	0.05	3.40
chr04	240	0.67	0.02	6.51
chr05	177	0.86	0.07	5.21
chr06	226	0.59	0.02	3.89
chr07	180	0.70	0.01	4.33
chr08	159	0.92	0.07	5.28
chr09	171	0.72	0.05	5.28
chr10	166	0.64	0.06	3.26
chr11	208	0.60	0.04	3.74
chr12	228	0.58	0.02	7.24
Average	215	0.70	0.04	4.66

性状	亲本		RILs群体
性状	昌恢T025	五丰B	均值	标准误	偏度	峰度	最小值	最大值
根长	3.94	6.04**	6.41	1.19	0.09	0.25	3.61	9.97
芽长	4.05	4.93^ns	5.21	0.64	0.27	0.02	3.7	7.08
根数	5.5	6.9**	6.35	0.78	-0.07	0.41	4.1	8.44
存活率	100%	100%	90.34%	0.2	-3.84	15.06	0	100%

性状	亲本		RILs群体
性状	昌恢T025	五丰B	均值	标准误	偏度	峰度	最小值	最大值
根长	3.94	6.04**	6.41	1.19	0.09	0.25	3.61	9.97
芽长	4.05	4.93^ns	5.21	0.64	0.27	0.02	3.7	7.08
根数	5.5	6.9**	6.35	0.78	-0.07	0.41	4.1	8.44
存活率	100%	100%	90.34%	0.2	-3.84	15.06	0	100%

性状	QTL	染色体	左侧标记	右侧标记	LOD值	加性效应	贡献率/%
根长	qRL1	1	chr01_bin13	chr01_bin14	2.98	-0.3839	10.5386
根长	qRL2	2	chr02_bin589	chr02_bin592	2.51	-0.3345	8.6666
芽长	qBL6	6	chr06_bin1355	chr06_bin1356	5.26	-0.2669	14.0415

利用重组自交系高密度遗传图谱定位水稻芽期耐冷QTL

Mapping Cold-Tolerant QTL in Rice at Seedling Stage: Using a High-Density Genetic Map of Recombinant Inbred Lines

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性状	根长	芽长	根数	存活率
根长	1	0.39^**	0.07	0.14
芽长		1	0.23^**	0.10
根数			1	0.04
存活率				1

性状	位置	染色体	左侧标记	右侧标记	位置	染色体	左侧标记	右侧标记	LOD值	上位性效应	贡献率/%
芽长	35	3	chr03_bin646	chr03_bin647	75	8	chr08_bin1797	chr08_bin1798	5.2075	-0.24	21.77
存活率	175	1	chr01_bin312	chr01_bin313	180	1	chr01_bin314	chr01_bin315	35.3077	0.23	4.70
	40	2	chr02_bin361	chr02_bin362	45	2	chr02_bin365	chr02_bin366	37.8554	0.25	4.72
	120	3	chr03_bin793	chr03_bin801	125	3	chr03_bin795	chr03_bin807	36.5881	0.24	4.68
	130	4	chr04_bin1092	chr04_bin1094	135	4	chr04_bin1096	chr04_bin1097	40.224	0.24	4.72
	100	5	chr05_bin1253	chr05_bin1255	105	5	chr05_bin1257	chr05_bin1261	36.0542	0.24	4.68
	20	6	chr06_bin1320	chr06_bin1321	25	6	chr06_bin1328	chr06_bin1329	31.325	0.25	4.71
	10	7	chr07_bin1538	chr07_bin1539	20	7	chr07_bin1551	chr07_bin1552	29.845	0.23	4.72
	75	8	chr08_bin1797	chr08_bin1798	80	8	chr08_bin1803	chr08_bin1807	35.5438	0.25	4.69
	100	9	chr09_bin2042	chr09_bin2043	105	9	chr09_bin2043	chr09_bin2044	41.2357	0.24	4.68
	85	10	chr10_bin2207	chr10_bin2208	90	10	chr10_bin2211	chr10_bin2212	35.7697	0.23	4.70
	75	11	chr11_bin2350	chr11_bin2351	80	11	chr11_bin2354	chr11_bin2355	37.0529	0.25	4.72
	70	12	chr12_bin2615	chr12_bin2616	75	12	chr12_bin2617	chr12_bin2618	41.2215	0.26	4.76

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