水稻稻米品质相关QTL及Meta-QTL分析

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利用数量性状位点(Quantitative Trait Locus,QTL)检测分析,对稻米品质进行QTL检测,可为分子遗传育种提供实验数据。本研究以两个不同的水稻品种,粳稻春江06(CJ06)、籼稻台中本地1号(TN1),杂交衍生的加倍单倍体群体,DH群体为材料,在我国西南地区种植,并检测与稻米品质相关的特征值,进行QTL定位与分析。经检测分析:共获得13个与稻米粒型、直链淀粉含量以及淀粉RVA(Rapid Viscosity Analysis)谱特征值相关的QTLs,其中5个与粒型相关、7个与RVA谱相关、1个与直链淀粉相关。上述QTLs分别分布在第1、2、3、6、7、8、10染色体,即qHPV-6、qCPV-6、qBDV-6、qCSV-6、qSBV-1、qSBV-6、qSBV-7、qRL-2、qRLW-2、qRLW-3、qRLW-8-1、qRLW-10、qAC-6;分别调控热浆黏度、冷胶黏度、崩解值、回复值、消减值、稻米粒长、稻米长宽比和直链淀粉含量。其中7个与RVA相关的QTLs,其LOD值位于2.55~13.18之间,QTL的单个贡献率位于7.03%~49.05%之间不等,除qSBV-1和qSBV-7贡献率较低,其余单个QTL位点的贡献率均在25%以上,属于主效QTLs,并且在这些主效QTLs中,我们发现增效等位基因来源于TN1的有5个,来源于CJ06的有2个。此外,与RVA相关的5个QTLs qHPV-6、qCPV-6、qBDV-6、qCSV-6及qSBV-6均定位于第6染色体同一区间,在该区间内还检测到1个与直链淀粉含量相关的主效QTL(qAC-6),其贡献率达到45.21%;生物信息学分析发现,该区间包含已被克隆的直链淀粉合成相关的Waxy(Wx)基因。粒型方面共检测到5个具有加性效应的QTL位点,LOD值在3.16~8.47之间,单个QTL贡献率在8.95%~27.23%之间,其中qRL-2、qRLW-3、qRLW-8等3个区间内我们推测可能包含了3个已知被克隆的基因GW2、GS3以及GW8。此外,为了获得真实有效的水稻RVA谱QTL信息,并缩小QTL的置信区间以及预测区间内的候选基因。本研究以水稻13个遗传图谱的整合结果为公共图谱,并收集592个与蒸煮食味品质相关的QTL。利用BioMercator V4.2,在图谱整合的基础上,基于元分析的计算方法获得水稻RVA谱相关的一致性QTL,共计获得了82个与稻米RVA谱相关的MQTL,分布在水稻的12条染色体上,说明稻米的蒸煮食味品质是受多基因控制的复杂的数量性状。在这82个MQTL中,我们发现遗传距离比初始QTL中置信区间最小的还要小的MQTL有76个,说明原始QTL的区间距离能够通过Meta-QTL分析的方式被缩小。此外,在82个MQTL中,第6染色体上所富集的QTL最多,通过生物信息学分析我们发现,与此区域内包含已被克隆的直链淀粉合成相关的Waxy(Wx)基因有关。本研究通过对该DH群体在四川的RVA谱相关QTL分析,对了解该生态环境对稻米品质的影响提供了参考,同时结合Meta-QTL分析,为水稻RVA谱相关QTL的精细定位、相关基因的挖掘奠定了基础。本研究通过对RVA谱相关性状的QTL分析丰富了RVA谱相关性状的遗传调控网络,并且利用Meta-QTL分析整合已有相关QTL位点,为进一步挖掘相关基因及水稻分子育种提供前期理论参考,从而达到,提高优质稻米的选育效率、分析和发现新的遗传位点等多个目的,为稻米品质方面的分析育种提供理论参考。
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