短舌野生稻柱头毛刷长QTLqSBPL6-1的鉴定与精细定位

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水稻(Oryza sativa)是自花授粉作物,在杂种优势利用过程中,因其异交能力较低这一特性,限制了杂交稻的制种产量,增加了制种成本。雌蕊性状是杂交制种中对不育系异交能力改良的关键。野生稻作为栽培稻的祖先种,往往具有高柱头外露率、大柱头和大花药等性状,且种间遗传变异广泛。因此,挖掘野生稻控制柱头大小及外露的QTL,能够为改良不育系柱头外露率提供有利基因。本研究利用实验室以华粳籼74(HJX74)为受体、短舌野生稻(O.barthii)为供体所构建的SSSLs,鉴定出控制柱头毛刷长的主效QTL q SBPL6-1;利用携带该QTL的SSSL-SB58,与HJX74回交发展F2群体对q SBPL6-1进行了精细定位和候选基因分析。主要结果如下:1.SSSLs柱头相关性状QTL鉴定。在2018-2019早晚季,利用SB52~SB59共7个有重叠关系的单片段代换系重复鉴定到柱头相关性状的QTLs。通过对柱头相关性状进行相关性分析得知,柱头毛刷长与柱头长、柱头体积和柱头表面积呈极显著正相关。因此,选择柱头毛刷长进行遗传与QTL定位研究。通过代换作图,将控制柱头毛刷长的QTL命名为q SBPL6-1,q SBPL6-1在四个季节中的平均加性效应值分别为0.13 mm、0.11 mm、0.14 mm和0.16 mm,加性效应百分率分别为10.29%、7.98%、11.41%和13.08%,表明q SBPL6-1为一个主效的QTL,增效等位基因来自于短舌野生稻。因此选取含q SBPL6-1且代换片段最短的SB58作为父本、HJX74为母本构建了F2群体进行遗传分析与QTL精细定位。2.qSBPL6-1的遗传分析。2018晚季对HJX74/SB58的F1柱头毛刷长表型调查,在P≤0.01水平下,柱头毛刷长的均值为1.47±0.06 mm,偏向SB58亲本(1.56±0.08mm),极显著大于HJX74(1.32±0.08 mm),说明长毛刷为显性性状。在174个单株组成的F2小群体中,长毛刷单株数:短毛刷单株数=3:1(χ~20.05,1=1.73<3.84),表明SB58的长毛刷性状受单个主效QTL控制。3.qSBPL6-1的精细定位与候选基因分析。通过174株的F2小群体验证目标片段与标记的连锁关系。通过进一步加密标记、扩大F2群体至4000株用来筛选交换株,共获得9种交换类型11株关键交换株,之后通过纯合交换株表型与基因型的联合分析,将q SBPL6-1定位在6号染色体标记DA35和DA36之间46 kb的物理区间。根据参考日本晴的基因组序列,在此区间共预测有9个候选基因,其中ORF1编码一个MYB家族转录因子;ORF2和ORF7两个基因编码未知功能的表达蛋白;ORF3、ORF4和ORF5编码En/Spm家族的转座子蛋白;ORF6编码未知种类的反转座子蛋白;ORF8编码一个未知功能的msc S家族蛋白,ORF9为编码腈水解酶的基因。
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