控制水稻粒重QTL的定位

彭 强，刘 颖，张大双，吴健强，王际凤，黄培英，朱速松

（贵州省水稻研究所，贵州贵阳550006）

控制水稻粒重QTL的定位

彭 强，刘 颖，张大双，吴健强，王际凤，黄培英，朱速松＊

（贵州省水稻研究所，贵州贵阳550006）

为稻谷产量性状QTL定位研究提供新素材，以V20B和CPSLO17作为亲本，构建150份V20B／CPSLO17重组自交家系（RIL）。结合RIL群体的稻谷千粒重表型数据，运用MapQTL5软件的区间作图法进行稻谷千粒重QTL检测及其遗传效应分析。结果表明：有1个新的控制稻谷粒重QTL，命名为qTGW－3，其LOD值为4．14，对表型变异的解释率为11．9%，等位基因效应来源于亲本V20B。

水稻；重组自交家系；千粒重；作图群体；数量性状基因座

千粒重（thousand－grain weight，TGW）是非常重要的农艺性状，是决定水稻产量的三大构成要素之一，也是遗传力最高且最易人工控制的因素。近几年，在水稻重要经济性状研究领域取得进展，控制千粒重的分子机理研究已初见端倪。粒重是受粒宽、粒长、粒厚和种子充实度等子性状控制，而这些子性状又是受多个基因控制的数量性状，且每个性状之间可能互相制衡而共同控制水稻谷粒的千粒重［1－2］。

研究表明，千粒重是受多基因控制的、复杂的数量性状，目前已有多个控制水稻粒重的主效数量性状基因座（QTL）基因被成功克隆，而这些主效QTL基因往往还控制其他性状。GS3基因［3－4］是运用图位克隆方法克隆到的控制水稻粒长和粒重的主效QTL基因，GW2基因［5］和qSW5基因［6］是控制水稻粒宽和粒重的主效QTL基因，而GIF1基因［7］是控制水稻谷粒充实速率和粒重的主效QTL基因。目前，千粒重QTL研究是以籼籼交、籼粳交遗传背景材料为主，而笔者以广亲和性爪哇稻CPSLO17和配合力强籼稻V20B为亲本构建新的籼爪交遗传背景RIL，以稻谷千粒重为表型数据，结合高密度SLAF标签连锁图谱，进行稻谷千粒重QTL定位及其遗传效应分析，旨在为稻谷千粒重QTL的精细定位和控制产量基因克隆提供新素材，也为分子标记辅助选择（MAS）培育高产水稻品种提供理论基础。

1材料与方法

1．1供试材料

V20B／CPSLO17重组自交群体由F1代通过单粒传法得到。亲本和RIL家系种植在贵州省水稻研究所（贵阳）试验田，每个材料种植20株，成熟时混收，晒干保存，共收2份亲本和150份RIL材料，用于稻谷千粒重性状QTL分析。

1．2稻谷千粒重测定

每份材料收种保存3月后进行稻谷千粒重测定，取50粒干燥保存的饱满稻谷，用电子天平称量，每个样品重复3次，取平均值换算成千粒重代表该性状的表型值。

1．3QTL分析

V20B／CPSLO17重组自交家系的SLAF标签的分子数据（未发表）是由北京百迈客生物科技有限公司利用SLAF－seq（Specific－Locus Amplified Fragment Sequencing）技术［8］和HighMap软件［9］开发获得。该图谱总共有8602个高质量SLAF标签，比较均匀分布在12条染色体上；覆盖水稻全基因组2508．65cM，标记间平均距离为0．292cM。采用软件MapQTL5的区间作图（Internal Mapping）方法进行粒重性状QTL分析，扫描步长设定为默认值1．0cM，LOD值设定为3．0，并计算每个QTL的贡献率和加性效应，QTL的命名原则遵循McCouch等［10］的方法。加性效应为正值表示增效等位基因来源于亲本V20B，为负值表示来源于亲本CPSLO17。

2结果与分析

2．1亲本和重组自交群体的稻谷千粒重表型数据

由图1可见，亲本V20B稻谷籽粒大，其千粒重为27．71g（图1左箭头）；亲本CPSLO17稻谷细长，其千粒重为21．47g（图1右箭头）。RILs的150个家系的稻谷千粒重在15～35g连续分布，群体平均千粒重为24．98g。千粒重性状表现出受多基因控制的数量性状遗传特征。

图1 RIL群体的稻谷千粒重分布Fig．1 Distribution of thousand kernel weight in RIL

2．2水稻千粒重性状的QTL

稻谷千粒重性状QTL分析得出，在第3染色体上检测到1个稻谷千粒重性状QTL位点，命名为qTGW－3，对应的连锁群位置为Marker823024～900904（图2）及其加性效应为1．263 25，显性效应为0．586 75。qTGW－3的LOD值为4．14，对表型变异的解释率为11．9%，且该粒重QTL等位基因效应来自亲本V20B。

图2 水稻千粒重性状QTL在chr3染色体上的分布Fig．2 QTL analysis of thousand－grain weight trait in rice on chr3

3结论与讨论

从目前国内外研究看，水稻粒重性状是受多基因控制的、复杂的数量性状，具有复杂的遗传背景和广泛的遗传多样性。本研究根据150个V20B／CPSLO17重组自交家系的千粒重表型数据和由8 602个高质量SLAF标签构建的高密度遗传连锁图谱，采用MapQTL5软件的区间作图法进行粒重性状QTL分析，在第3染色体上检测到1个粒重QTL（qTGW－3）。在国家水稻数据中心（http：／／www．ricedata．cn／gene／）网站查找粒重基因发现，在第3染色体上有3个粒重控制基因TGW3b［11］、gw3．1［12］和GS3［3－4］，TGW3b初定位于RM15885 和W3D16之间遗传距离为2．6cM的区间，gw3．1精细定位于JL123／RM640和JL109／RM636之间约93．8kb的物理区间，只有GS3基因（RAP－DB：Os03g0407400）被成功克隆。经Gramene Markers Database、NCBI和RGAP网站blast比对分析发现，qTGW－3在第3染色体上的物理定位区间与TGW3、gw3．1和GS3基因都不同，是新的控制水稻粒重QTL，qTGW－3基因是否参与其他产量性状调控有待后续研究。

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（责任编辑：刘忠丽）

QTL Location of Grain Weight Trait in Rice

PENG Qiang，LIU Ying，ZHANG Dashuang，WU Jianqiang，WANG Jifeng，HUANG Peiying，ZHU Susong＊
（Guizhou Rice Research Institute，Guiyang Guizhou 550006，China）

To provided new experimental materials for QTL analysis of rice yield trait，the authors constructed a mapping population of 150lines（recombination inbred lines，RIL）derived from a cross between rice varieties V20Band CPSLO17，and analyzed QTLs location and evaluated the genetic effects of two parents and 150RILs for thousand－grain weight trait by using internal mapping method of MapQTL5 software and combining thousand－grain weight phenotype data of RILs．The result showed that a new QTL（qTGW－3）related to thousand－grain weight trait was detected．Individual QTLs（LOD＝4．14）explained 11．9%of the observed phenotypic variance．And the QTLs alleles came from the parent V20B．

rice；RIL；thousand－grain weight；mapping population；QTL

S513；Q946．2

A

1001－3601（2016）02－0050－0004－03

2015－08－15；2016－01－20修回

贵州省联合基金项目“水稻高密度遗传图谱构建和垩白QTL定位分析”［黔科合LH字（2014）7689］；贵州省重大专项“贵州特有水稻种质资源优异基因克隆及育种技术研究应用”［黔科合重大专项字（2012）6005］；贵州省科技创新人才团队项目“贵州省水稻遗传育种研究创新团队”［黔科合人才团队（2012）4020］；贵州省年度攻关项目“水稻中直链淀粉含量不育系的MAS选育及利用”［黔科合NY字（2010）3002］；贵州省重大专项“水稻种质改良创新及新品种选育与应用”［黔科合重大专项字（2013）6023］；贵州省动植物育种专项“水稻优质不育系的分子标记辅助育种专项”［黔农育专字（2008）030］

彭 强（1986－），男，助理研究员，硕士，从事水稻分子育种研究。E－mail：450058876＠163．com

＊通讯作者：朱速松（1966－），男，研究员，博士，从事水稻分子育种研究。E－mail：susongzhu＠139．com