水稻开花期耐高温QTL分析及精细定位

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hufeng274240003
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水稻(Oryza sativa)作为世界上最重要的粮食作物之一,广泛种植于热带和亚热带国家。高温胁迫常常导致水稻结实率大幅度下降,严重减产,甚至颗粒无收。高温对水稻的整个生长发育进程都有影响,但是在生殖生长阶段,特别是抽穗开花期遭遇高温会使结实率显著下降,是产量减少的最重要因素。水稻耐热机制的构成极为复杂,是多种生理生化活动共同作用的结果,且多为数量性状。因此,定位和利用水稻耐热基因,对改良水稻品种耐热性,保证国家粮食安全具有重要作用。本研究以耐热性差异较大的蜀恢498(热敏型)和宜恢3551(耐热型)为基础材料,通过一粒传法构建重组自交系群体(RILs)进行QTL定位;随后以93-11(耐热型)为受体亲本,日本晴(NIP,热敏型)为供体亲本,构建93-11NIP单片段代换系(SSSLs)材料,通过片段重叠法进行QTL精细定位。多个群体均在四川宜宾和自贡自然高温区,或人工气候室模拟高温环境下进行高温鉴定。通过不同年份、不同气候条件下得到的数据,以结实率为指标进行QTL定位和候选基因分析,获得的主要结果如下:1.构建的一套包含410个株系的R498/R3551 RILs群体,以不同年份和地点自然高温条件下RILs群体结实率为基础,结合RILs群体构建的分子遗传连锁图谱,采用复合区间作图法对开花期高温影响结实率的QTLs进行了初步定位,在第1、3、5号染色体上共检测到6个QTL,LOD值为7.38-10.05,贡献率5.87-10.01%,其中q HTF5.1在高温条件下连续两年被检测到,可能是控制水稻开花期耐热性的主效位点。2.位于5号染色体的q HTF5.1在染色体上的区域为26.692Mb-27.697Mb,在此基础上,构建93-11NIP单片段代换系材料,通过人工气候室进行高温鉴定,利用片段重叠法对水稻开花期耐高温QTL进行精细定位。经过高温鉴定发现SSSL11、SSSL12两个株系结实率与亲本相比差异显著,最终将片段缩小到156kb的区间。3.在精细定位区间内,利用多个数据库预测到候选基因LOC_Os05g46760,该基因属于MAPK信号级联途径,可能参与多种逆境下的信号转导。通过CRISPR体系构建了不同背景的2个敲除株系,经过高温鉴定后确定该基因参与了水稻植株开花期耐热性构成,敲除株系相对于野生型耐热性显著下降。对46份耐热性差异大的资源材料进行测序,发现耐热品种中LOC_Os05g46760耐热基因型占比显著大于热敏基因型。
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