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水稻粒厚主效位点qGT8精细定位和候选基因分析

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中国农业科学 2015年第24期48卷 4859-4871页

作者：高方远罗正良任鄄胜吴贤婷陆贤军苏相文吕建群任光俊四川省农业科学院作物研究所

【目的】在已鉴定的稻谷粒长、粒宽和粒厚QTL的基础上,对控制粒厚的主效QTL进行精细定位和候选基因分析,以解析川106B（C-106B）细长粒形的遗传基础,为进一步通过分子技术改良其产量水平提供科学依据。【方法】以细长粒形的优质籼稻保... 详细信息

【目的】在已鉴定的稻谷粒长、粒宽和粒厚QTL的基础上,对控制粒厚的主效QTL进行精细定位和候选基因分析,以解析川106B（C-106B）细长粒形的遗传基础,为进一步通过分子技术改良其产量水平提供科学依据。【方法】以细长粒形的优质籼稻保持系川106B与籽粒较宽厚的籼稻保持系川345B（C-345B）杂交,构建包含182个单株的F;群体,采用QTL Catographer v2.5软件基于复合区间作图法发掘与稻谷粒形性状相关的QTL;进一步从BC;F;群体筛选隐性单株（稻谷厚度较薄）对粒厚主效QTL（qGT8）进行精细定位,并对候选基因进行测序和荧光定量PCR分析。分别构建qGT8位点携带川106B等位基因的近等基因系(NIL-gt8;)和携带川345B等位基因的近等基因系(NIL-GT8;)并调查其稻米外观品质及产量性状。【结果】川106B和川345B的粒长、粒宽和粒厚表型存在显著差异。利用F;群体检测到2个粒长QTL、3个粒宽QTL和3个粒厚QTL,其中,位于第7染色体区间RM21892—RM3589的粒长主效QTL（qGL7）可解释粒长变异的68.23%,川106B等位基因在该位点可增加粒长0.47 mm。控制稻谷粒宽和粒厚的主效QTL（qGW8和qGT8）位于第8染色体上相同区间RM6070—RM447,分别解释相应表型变异的26.48%和34.89%,增加粒宽或粒厚的等位基因均来自于川345B。利用1 732个BC;F;隐性单株,将粒厚主效位点qGT8精细定位在标记SG930和SG950间的11.2 kb区段,该区段仅包含1个注释基因LOC;s08g41940（OsSPL16）。对该基因测序分析发现,川106B和川345B在起始密码子ATG上游2 kb区段存在7个差异位点,在编码区有5个多态性位点,其中,川106B在第3外显子插入2 bp（c.1006;007插入CT）引起移码突变,且位于qGT8的OsmiR156结合位点,推测为川106B籽粒厚度变薄、宽度变细的关键位点。实时荧光定量PCR分析发现,qGT8在幼穗中表达量较高,且在川106B和川345B中的表达方式相似,表达量在1—8 cm长幼穗发育时期随幼穗发育逐渐增加,8 cm时达到最高,之后随幼穗发育逐渐降低,但2个亲本在各时期的表达水平存在差异。近等基因系NIL-GT8;的粒厚、粒宽、千粒重、单株产量和垩白粒率显著高于NIL-gt8;,而粒长、透明度、株高、单株有效穗数、穗长、每穗实粒数、结实率和播抽期与NIL-gt8;相当。【结论】控制粒长的主效QTL（qGL7）位于第7染色体区间RM21892—RM3589,控制粒宽和粒厚的主效QTL位于第8染色体的相同区间RM6070-RM447。粒厚主效QTL（qGT8）被精细定位在仅包含GW8的片段上,是控制粒形和产量的关键基因,但在近等基因系中高粒重与高垩白紧密连锁,表明该位点存在高产与外观品质改良的矛盾。

关键词：水稻粒形粒厚数量性状基因座位产量品质

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水稻粒厚主效QTL全基因组关联分析

水稻粒厚主效QTL全基因组关联分析

作者：朱涵伟安徽农业大学

学位级别：硕士

水稻粒型是重要的产量性状和品质性状,评价指标主要包括粒长、粒宽和粒厚等。利用全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)的方法,可快速挖掘控制水稻粒型基因的相关基因,对培育高产、优质的水稻具有重要意义。本研究利... 详细信息

水稻粒型是重要的产量性状和品质性状,评价指标主要包括粒长、粒宽和粒厚等。利用全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)的方法,可快速挖掘控制水稻粒型基因的相关基因,对培育高产、优质的水稻具有重要意义。本研究利用生产上的主要品种构建的包括162个品系的自然群体,基于高密度SNP芯片获得的基因型数据对控制水稻粒厚性状的QTL进行基因定位。1.利用5 K芯片对162份粳稻材料进行全基因组扫描,共筛选911个高质量SNP位点,分布在水稻12条染色体。对群体结构和遗传距离分析,按照遗传距离远近可以将162份材料分为两大类;本研究采用的群体分化不明显,背景相对接近。假阳性较低,群体结构对阳性位点影响小。适合进行GWAS分析。2.质控后的数据与粒型性状(包括粒长、粒宽和粒厚)进行关联分析,以P值大于4.27为阈值。共定位到两个粒厚QTL:q GT5.1、q GT5.2,均位于5号染色体,贡献率大小分别为9.86%和9.66%。这2个QTL区间共检测到57个基因。q GT5.2区间内包含水稻籽粒粒宽调控基因GW5和Der1,在q GT5.1区间筛选到5个水稻粒厚候选基因LOC＿Os05g01610、LOC＿Os05g01675、LOC＿Os05g01970、LOC＿Os05g01820和LOC＿Os05g01810,q GT5.2区间筛选到4个水稻粒厚候选基因LOC＿Os05g09600、LOC＿Os05g01960、LOC＿Os05g01230、和LOC＿Os05g09480。3.对11个候选基因,将极端群体中的粒型相关基因GW5和Der1验证,表明Der1基因最有可能是控制粒厚性状的基因。再利用Rice XPro全生育期表达谱和成熟期胚胎和胚乳基因表达谱分析,预测未克隆基因中LOC＿Os05g01230和LOC＿Os05g01960是最有可能控制粒厚性状的基因。

关键词：水稻粒型粒厚 GWAS

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水稻粒厚QTL定位及候选基因分析

水稻粒厚QTL定位及候选基因分析

作者：张健华南农业大学

学位级别：硕士

水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的粮食作物之一,全世界有一半以上的人口以稻米为主食。水稻粒型指标主要包括粒长,粒宽和粒厚,属于数量性状。水稻粒型不仅与产量密切相关,还对稻米品质有很大影响。因此,水稻粒型研究对培育优质... 详细信息

水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的粮食作物之一,全世界有一半以上的人口以稻米为主食。水稻粒型指标主要包括粒长,粒宽和粒厚,属于数量性状。水稻粒型不仅与产量密切相关,还对稻米品质有很大影响。因此,水稻粒型研究对培育优质高产的水稻具有重要意义。尽管目前已定位和克隆一些控制粒型的QTL和基因,但水稻粒型的调控网络仍不清楚,相对于粒长和粒宽基因,粒厚基因的克隆和报道相对较少。本研究基于高密度遗传图谱对细长薄粒籼稻品种玉针香（YZX）和短圆厚粒粳稻品种02428构建的重组自交系进行水稻粒厚QTL定位,在水稻9号染色体发现了一个新的同时控制粒厚和粒宽的QTL WTG9,结合序列比对,基因功能注释,表达分析和单倍型分析对WTG9进行了候选基因分析。具体分析结果如下:1.基于高密度遗传图谱,在三个环境下共检测到6个控制水稻粒厚的QTL,分布于第4、5、7、9号染色体上,单个QTL的贡献率介于6.14%–10.21%,增效基因均来自亲本02428。5号染色体上的q GT5在三个环境下都能被检测到,该位点与已克隆的粒宽基因GW5一致。7号染色体上的q GT7.1在2个环境下都能被检测到,该位点与已克隆的粒宽基因GL7/GW7一致。在9号染色体上新发现2个紧密相邻的粒厚QTL q GT9.1和q GT9.2,其为同一QTL的可能性较大,命名为q GT9。2.实验室前期定位到的一个粒宽QTL q GW9与本研究定位到的粒厚QTL q GT9物理位置部分重叠,表明该位点可能同时控制粒宽和粒厚,因此将其重命名为WTG9（Wide and Thick Grain on Chromosome 9）。通过亲本间序列比对,最终将WTG9缩小到9号染色体上30-kb的区间内。该区间包含8个预测基因,所有基因在亲本间均存在多个核苷酸变异,其中包含编码具有去泛素化功能的C3HC4锌指结构域蛋白的Os09g0535500。3.基于公共数据表达谱,对定位区间8个候选基因的表达特性进行了分析,结果表明,候选基因Os09g0535500主要在幼穗和授粉后发育的籽粒中表达。结合基因功能注释和表达谱信息,利用q RT-PCR对候选基因Os09g0535500作了进一步的验证,结果表明,Os09g0535500在亲本02428的幼穗及授粉后籽粒发育各阶段中的表达量均显著高于亲本玉针香（YZX）。4.基于3K Rice的SNP信息,通过RFGB平台的单倍型模块对候选基因Os09g0535500的基因编码区域和启动子区域进行分析,结果表明,Os09g0535500基因编码区域和启动子区域的单倍型都与粒宽显著关联,同时观察到不同单倍型在籼稻和粳稻中占比不同,籼稻品种中主要单倍型与窄粒相关,且包含所有主要单倍型。而粳稻品种单倍型比较单一,都是宽粒单倍型。这表明该位点可能受到了育种驯化选择。单倍型分析结果进一步证明了Os09g0535500是最可能的候选基因。5.基于已克隆的主效粒宽基因GS3,GW5,GL7的关键变异位点,利用3K水稻中具有广泛代表性的水稻种质资源,探究了WTG9不同等位基因在携带3个相同基因型的粒宽主效基因时对粒宽的效应。结果表明,GW5等位变异对水稻粒宽具有非常显著的影响。而在携带GW5宽粒等位基因时,同时携带WTG9的宽粒等位基因可显著提高水稻的粒宽。而亲本玉针香（YZX）携带的候选基因启动子是一种稀有的单倍型,这表明玉针香（YZX）携带的有利等位基因对培育优质水稻可能具有重要价值。综上所述,本研究通过高密度遗传图谱对RIL群体进行了粒厚QTL定位,共鉴定出6个可靠的QTL位点,其中位于9号染色体上的q GT9在不同环境得到重复验证;针对q GT9定位区间,利用基因注释和基因表达模式分析,筛选出最有可能的候选基因Os09g0535500,该基因编码去泛素化功能的C3HC4锌指结构域蛋白;进一步分析了Os09g0535500在不同种质中的单倍型,发现该基因的变异位点与粒型高度相关。上述结果为粒厚粒宽基因WTG9的克隆和分子机制研究奠定了基础,为高产优质水稻品种的改良提供新的基因资源。

关键词：水稻粒厚 QTL定位候选基因单倍型

玉米粒厚全基因组关联分析及全基因组选择研究

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新疆农业大学学报 2023年第5期46卷 367-373页

作者：孟窈林绍航曾雨康范泽辉蒋佳乐杜正阳张枫毅任姣姣吴鹏昊新疆农业大学农学院乌鲁木齐830052

本研究以多亲本双单倍体(DH)群体为供试材料,结合48k液相探针捕获技术,利用Blink和Farm CPU两种全基因组关联分析(GWAS)模型对玉米粒厚进行全基因组关联分析和全基因组选择,挖掘控制粒厚的显著单核苷酸多态性位点(SNP),探讨不同训练群... 详细信息

本研究以多亲本双单倍体(DH)群体为供试材料,结合48k液相探针捕获技术,利用Blink和Farm CPU两种全基因组关联分析(GWAS)模型对玉米粒厚进行全基因组关联分析和全基因组选择,挖掘控制粒厚的显著单核苷酸多态性位点(SNP),探讨不同训练群体大小、标记密度、显著SNP标记对全基因组选择(GS)预测精度的影响。结果表明,玉米粒厚遗传力为73.68%,粒厚与穗长、穗粗和果穗重等穗部性状间均存在显著性相关关系。标准线为P粒厚显著相关的稳定标记,主要分布于1、2、3、4、5和6号染色体中,其中3_195730561标记被两个模型同时检测到。鉴定到14个候选基因,其中Zm00001d032096和Zm00001d002641基因在玉米粒厚性状细胞发育中发挥重要作用。全基因组选择结果显示,当标记数量为500、训练群体占总群体70%时,即可得到较好的GS预测精度,显著SNP标记可以提高预测精度。

关键词：玉米粒厚全基因组关联分析全基因组选择

不同生态环境下冬小麦籽粒大小相关性状的QTL分析

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中国农业科学 2009年第2期42卷 398-407页

作者：王瑞霞张秀英伍玲王瑞海林游光霞闫长生肖世和中国农业科学院作物科学研究所/国家农作物基因资源与基因改良重大科学工程泰安市农业科学研究院四川省农业科学院作物研究所安徽省农业科学院作物研究所

【目的】鉴定影响籽粒大小相关性状的QTL,并估计QTL的表型效应;分析不同环境下QTL的稳定性。【方法】以冬小麦小粒地方品种和尚麦为母本,大粒育成品种豫8679为父本及其F7:8重组自交系的142个株系为试验材料,分析籽粒长度、宽度、厚度、... 详细信息

【目的】鉴定影响籽粒大小相关性状的QTL,并估计QTL的表型效应;分析不同环境下QTL的稳定性。【方法】以冬小麦小粒地方品种和尚麦为母本,大粒育成品种豫8679为父本及其F7:8重组自交系的142个株系为试验材料,分析籽粒长度、宽度、厚度、体积及千粒重在北京(2006、2007)、合肥(2007)和成都(2007)4个不同环境下的性状表现,并利用已构建的含有170个SSR标记和2个EST标记的遗传图谱,对这5个性状进行QTL定位分析。【结果】4个环境下共检测到93个影响籽粒长度、宽度、厚度、体积及千粒重的QTL,这些QTL分布在除1D和6A之外的所有小麦染色体上。在检测到的QTL中,与籽粒长度、宽度、厚度、体积和千粒重相关的QTL分别为17、16、18、21和21个。另外,本研究还在1A、1B、2A、2D、3A、3B、5A、5B、5D、6A、6D、7B和7D染色体上共发现了18个QTL富集区。【结论】获得93个影响小麦籽粒大小相关性状的QTL,这些QTL可作为利用分子标记辅助育种途径进行小麦遗传改良的依据。

关键词：普通小麦 QTL 重组自交系粒长粒宽粒厚籽粒体积千粒重

日本晴/R1126水稻重组自交系群体粒形性状QTL定位

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华北农学报 2016年第1期31卷 90-95页

作者：叶乃忠曾盖唐伟肖应辉湖南农业大学农学院湖南长沙410128 南方粮油作物协同创新中心湖南长沙410128

为阐明大穗型籼稻品系R1126稻谷籽粒性状的遗传机制,以其与粳稻日本晴构建的重组自交系F10为材料,通过连续2年田间种植并测定各株系的籽粒粒长、粒宽和粒厚等表型性状,结合利用SSR和SFP等分子标记构建的遗传图谱,对控制该群体的稻谷粒... 详细信息

为阐明大穗型籼稻品系R1126稻谷籽粒性状的遗传机制,以其与粳稻日本晴构建的重组自交系F10为材料,通过连续2年田间种植并测定各株系的籽粒粒长、粒宽和粒厚等表型性状,结合利用SSR和SFP等分子标记构建的遗传图谱,对控制该群体的稻谷粒形性状进行了QTL分析。2年试验共检测到10个控制粒长、粒宽和粒厚性状的QTL,其中q GL3-1、q GL3-2和q GL9这3个粒长QTL,以及q GW2和q GW5这2个粒宽QTL在2年试验中能被重复检测;而粒厚性状在2年试验中检测到5个QTL,但均只在1年试验中出现。根据连锁的分子标记信息,q GL3-2、q GW2和q GW5可能分别与已报道的主要粒形基因GS3、GW2和GW5等位;而q GL3-1和q GL9可能为新的粒长QTL,且在2年试验中具有很好的重演性和稳定性,两者的加性效应均能使粒长增加0.2 mm以上,对于改善稻谷外观品质性状具有较好的潜在应用价值。

关键词：水稻粒长粒宽粒厚 QTL定位

水稻食味品质性状间相关性分析及其与叶片光合作用的关系

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中国农业科技导报 2021年第4期23卷 119-127页

作者：殷春渊王书玉刘贺梅孙建权胡秀明王和乐田芳慧马朝阳张栩张瑞平新乡市农业科学院河南新乡453002

为明确优质稻米品质性状及其与叶片光合作用的关系,培育筛选优良食味水稻新品种,以河南省沿黄稻区8个优良食味水稻品种为试验材料,在大田栽培条件下,对稻米的直链淀粉含量、蛋白质含量、加工品质指标(糙米率、精米率和整精米率)和外观... 详细信息

为明确优质稻米品质性状及其与叶片光合作用的关系,培育筛选优良食味水稻新品种,以河南省沿黄稻区8个优良食味水稻品种为试验材料,在大田栽培条件下,对稻米的直链淀粉含量、蛋白质含量、加工品质指标(糙米率、精米率和整精米率)和外观品质指标(垩白粒率和垩白度)等性状进行测定和分析,并对籽粒灌浆期水稻剑叶的光合速率进行检测。结果表明,8个供试优良水稻品种的糙米率、精米率和整精米率均较高,品种间的变异系数较低;稻米外观品质垩白粒率和垩白度在品种间差异较大,变异系数分别为39.73%和36.49%;影响稻米食味品质的直链淀粉、蛋白质含量和食味值在品种间变异系数相对较小,均低于5%。相关分析表明,蛋白质含量与食味值呈显著的开口向上的左偏抛物线关系(r=0.827^(*)),直链淀粉含量与食味值呈极显著的直线负相关关系(r=-0.905^(**)),糙米粒厚与食味值呈显著的开口向下的抛物线关系(r=0.747^(*));外观品质指标、蛋白质含量和食味值与灌浆中后期的叶片光合速率均呈负相关关系,直链淀粉含量与之呈正相关关系。说明蛋白质和直链淀粉含量越低稻米的食味越好,在一定范围内,随着糙米粒厚的增加食味增加,而糙米粒厚大于2.1 mm,食味值反而下降;提高水稻灌浆中、后期叶片的光合速率,有利于改善稻米的外观和营养品质,而稻米直链淀粉含量增加,食味值下降。因此,水稻叶片的高光合效率在优质食味米选育方面存在一定的选择压力,合理调控水稻中后期叶片的光合速率对提高和改善稻米食味品质具有重要意义。

关键词：水稻食味直链淀粉蛋白质粒厚光合速率

利用F2和F3群体定位水稻粒形和千粒重QTL

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分子植物育种 2019年第12期17卷 3938-3944页

作者：侯俊周浩高冠军李平波何予卿张庆路华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室

水稻籽粒的粒长、粒宽和粒厚共同塑成了水稻粒形,并决定水稻籽粒的千粒重及外观品质,而千粒重是决定水稻产量三要素之一。本研究以籼型温敏核不育系广占63-4S为母本,以大粒籼稻TGMS29为父本杂交衍生的F2和F3群体,对影响水稻籽粒粒形和... 详细信息

水稻籽粒的粒长、粒宽和粒厚共同塑成了水稻粒形,并决定水稻籽粒的千粒重及外观品质,而千粒重是决定水稻产量三要素之一。本研究以籼型温敏核不育系广占63-4S为母本,以大粒籼稻TGMS29为父本杂交衍生的F2和F3群体,对影响水稻籽粒粒形和千粒重的数量性状位点(quantitative trait loci, QTL)进行定位。2014年和2015年检测到影响籽粒粒长的QTL 5个,粒宽QTL 8个,粒厚的QTL 4个,千粒重QTL 4个。其中,两年重复检测到2个粒长QTL,分别位于第1染色体RM1和RM490之间,可解释的表型变异为21.3%、22%,和第2染色体RM240和RM208之间,可解释的表型变异为12.8%、15.7%。两年均被检测到的粒宽QTL位于第3染色体RM251和RM571之间,可解释表型变异分别为53.60%、55.00%。两年均被检测到的千粒重QTL位于第1染色体RM220和RM1之间,可解释表型变异分别为15.1%、15.4%。这些QTLs的鉴定为稻米粒形和千粒重的遗传研究提供了帮助,也为稻米品质和产量的改良提供了宝贵的基因资源。

关键词：水稻粒长粒宽粒厚千粒重 QTL

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水稻粒形相关性状的QTL分析

沈阳农业大学学报 2011年第3期42卷 269-272页

作者：姜树坤张喜娟王嘉宇刘进张凤鸣徐正进黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所哈尔滨150086 沈阳农业大学水稻研究所沈阳110161

利用Nipponbare(粳)/Kasalath(籼)//Nipponbare(粳)的98个BC1F5回交重组自交系群体及其对应的包含245个分子标记的连锁图谱,于2009年和2010年分别在日本筑波和中国沈阳对水稻粒形相关性状(粒长、粒宽和粒厚)进行数量性状基因位点(Quanti... 详细信息

利用Nipponbare(粳)/Kasalath(籼)//Nipponbare(粳)的98个BC1F5回交重组自交系群体及其对应的包含245个分子标记的连锁图谱,于2009年和2010年分别在日本筑波和中国沈阳对水稻粒形相关性状(粒长、粒宽和粒厚)进行数量性状基因位点(Quantitative trait loci,QTL)分析。共检测到16个控制粒形相关性状的QTL,包括在日本筑波检测到的13个QTL和在中国沈阳检测到的9个QTL。它们分布在第1,2,3,5,6,9,10和12号染色体上,其中有6个QTL在2个环境下被同时检测到,分别是控制粒长的qSL3-1和qSL12;控制粒宽的qSW5;控制粒厚的qST3、qST5和qST6-1。这些QTL为粒形相关性状在不同环境条件下的相对稳定遗传提供了理论支持,而其余的在特定环境下表达的QTL也反映了粒形相关性状遗传的复杂性。

关键词：水稻粒长粒宽粒厚数量性状基因位点