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水稻是一种重要的粮食作物。水稻的大多数农艺性状都是受到多个数量性状基因座位(quantitative trait loci,QTL)控制的复杂性状。对于QTL的鉴定与遗传分析可以帮助人们深入了解水稻发育的遗传机理。将QTL剖分为单个的孟德尔因子是数量性状遗传研究中的重点与难点。染色体片段替换系(Chromosomesegment substitution lines,CSSLs)消除了遗传背景的干扰,是一种可以应用于QTL研究中的重要实验材料。
随着生活水平的提高,人们对水稻稻米品质的要求越来越高。稻米品质主要包括外观、研磨、营养、理化、蒸煮与食味品质等几大方面。这些品质的大多数性状都是由QTL控制的数量性状。同时,这些性状还会受到水稻生长环境中的温度、湿度、光照周期与土壤条件等的影响。因此,对稻米品质性状的研究要比对质量性状的研究难度大。而CSSLs对稻米品质性状相关QTL的研究提供帮助。
因为特青(O.sativa L.ssp.indica variety)与野生稻(O.rufipogon Griff.,产地为海南)之间的表型差异较大,所以本实验以特青为轮回亲本,野生稻为供体亲本,通过应用分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)的技术构建了包含133个株系的一套CSSLs。在这个过程中,共使用了覆盖整个基因组的118个分子标记。通过相似的步骤,我们分别以Koshihikari(O.sativa L.ssp.jjaponicavariety)与Norna Bokra(O.sativa L.ssp.indica variety)为轮回亲本和供体亲本,利用102个分子标记,构建了另一套包含154个株系的CSSLs。
利用上述两套CSSLs,我们对控制稻米整精米率(head rice percentage,HRP)、垩白米率(percentage of chalky rice grains,PCRG)、垩白度(degree of chalkiness,DC)、透明度(transparency,TP)、红米(red kernel rice,RKR)、糊化温度(Gelatinization temperature,GT)、胶稠度(Gel consistency,GC)、直链淀粉含量(amylose content,AC)、蛋白质含量(protein content,PC)与脂肪含量(fatcontent,FC)等十种品质性状的QTL进行了鉴定。总共鉴定到33个不同的QTL。其中,14个QTL与前人定位结果相一致,而其余19个为本实验新定位到的控制稻米品质的QTL。这些定位结果对以后相关基因的图位克隆与功能研究和水稻稻米品质性状分子标记辅助育种等工作都有着积极意义。