一种水稻柱头外露率主效QTL、检测引物、试剂盒和应用
文献发布时间:2023-06-19 16:09:34
技术领域
本发明涉及分子生物学技术领域,具体涉及一种水稻柱头外露率主效QTL、检测引物、试剂盒和应用。
背景技术
水稻作为最重要的粮食作物之一,养活了全球一半以上的人口,水稻产量的丰欠将直接影响到粮食安全和社会稳定,提高单位面积的粮食产量一直是育种者最重要的目标。杂交水稻的商业化推广极大地促进了粮食产量的增加,其种子生产能力的提高发挥了重要的作用。不育系的异交性能是影响杂交水稻制种产量的关键因素,而柱头外露率则是提高不育系异交性能最为重要的性状。
水稻柱头外露率是多基因控制的数量性状,各世代均呈连续性变异。针对柱头外露率性状,研究人员利用不同的分离群体,基于连锁分析,进行了大量的QTL定位工作。此外,还有学者利用BSA法和关联分析对柱头外露率进行QTL定位。随着水稻基因组测序的完成以及二代测序技术的日趋成熟,QTL-seq法应运而生,相较于传统的图位克隆方法构建群体耗时,缺少足够的分子标记,QTL-seq法基于第二代测序产生的高密度遗传图谱,NGS结合BSA更快捷、效率更高、成本更低。研究报道定位的QTLs数目很多,分布在水稻的12条染色体上,但是单个QTL解释的表型变异多在10%以内,表明柱头外露率是一个受多个微效QTL影响的典型的数量性状。利用分子标记辅助选择改良水稻柱头外露率性状是一个有效的手段。所以,挖掘稳定的、可靠的控制柱头外露率的QTL,对提高柱头外露率的改良效率起到重要作用,有利于杂交制种产量提高和成本降低,促进杂交水稻的商业化推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水稻柱头外露率主效QTL、检测引物、试剂盒和应用。本发明所述主效QTL能够控制水稻柱头外露率,将所述主效QTL导入水稻优良不育系中,能够提高水稻不育系的柱头外露率,提高制繁种产量,加快育种进程。
本发明提供了一种水稻柱头外露率主效QTL,所述主效QTL被定位在第9染色体上,位于连锁标记RM23662和RM3700之间。
本发明还提供了一组检测水稻柱头外露率主效QTL的引物,所述引物包括RM23662的引物和RM3700的引物;所述RM23662的引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示;所述RM3700的引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。
本发明还提供了一种检测水稻柱头外露率主效QTL的试剂盒,所述试剂盒包括上述技术方案所述引物和反应液。
本发明还提供了检测上述技术方案所述主效QTL的物质在培育或检测高柱头外露率的水稻品种中的应用。
本发明提供了一种水稻柱头外露率主效QTL。本发明利用沪旱1B和P3155B(沪旱1B/K17B//沪旱1B///沪旱1B)构建的F2群体,采用QTL-seq和SSR标记两种分析方法,在第9染色体上重复鉴定到一个稳定影响柱头外露率的主效QTL位点,为进一步精细定位和候选基因克隆提供了可靠依据。利用QTL定位检测到的主效QTL的连锁分子标记,可以通过分子标记辅助选择将该主效QTL导入水稻优良不育系中,提高水稻不育系的柱头外露率,提高制繁种产量,加快育种进程。
附图说明
图1为本发明提供的△SNP-Index在全基因组上的分布结果图;其中,横坐标代表在染色体的物理位置;纵坐标代表Δ(SNP_index)值;黑色曲线表示Δ(SNP_index)的拟合值;玫红色线和蓝色线表示LOESS拟合值为99%的阈值线;
图2为本发明提供的第9染色体QTL定位示意图;
图3为本发明提供的沪旱1B/P3155B F
具体实施方式
本发明提供了一种水稻柱头外露率主效QTL,所述主效QTL被定位在第9染色体上,位于连锁标记RM23662和RM3700之间。在本发明中,RM23662的引物的核苷酸序列如SEQ IDNO.1(GAGAGGACGATGGCACTATTGG)和SEQ ID NO.2(CGAGGAACTTGATTCGCATGG)所示;所述RM3700的引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.3(AAATGCCCCATGCACAAC)和SEQ ID NO.4(TTGTCAGATTGTCACCAGGG)所示。
本发明所述主效QTL的定位方法,包括以下步骤:
以沪旱1B为母本,柱头外露率高的三系保持系K17B为父本进行杂交,经过三次回交选育,得到保持系P3155B;所述保持系P3155B与沪旱1B相比,柱头外露率得到显著改良,农艺性状相似;
利用沪旱1B与保持系P3155B杂交构建F2群体,包含673个体;
调查F2群体的总柱头外露率表型数据,选择35个低柱头外露率个体构建Low-pool,平均值为32.9%;选择35个高柱头外露率个体构建High-pool,平均值为78.3%;分别进行高通量测序,通过对比两个混池的SNP-index进行QTL-seq分析;然后利用亲本沪旱1B和保持系P3155B之间多态性标记构建遗传连锁图谱,结合表型数据进行QTL分析,最终在第9染色体上定位一个主效QTL,即上述技术方案所述的水稻柱头外露率主效QTL。
本发明还提供了一组检测水稻柱头外露率主效QTL的引物,所述引物包括RM23662的引物和RM3700的引物;所述RM23662的引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示;所述RM3700的引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。
本发明还提供了一种检测水稻柱头外露率主效QTL的试剂盒,所述试剂盒包括上述技术方案所述引物和反应液。
本发明还提供了检测上述技术方案所述主效QTL的物质在培育或检测高柱头外露率的水稻品种中的应用。通过分子标记辅助选择将所述主效QTL导入水稻优良不育系中,可以提高水稻不育系的柱头外露率,提高制繁种产量,加快育种进程。
下面结合具体实施例对本发明所述的一种水稻柱头外露率主效QTL、检测引物、试剂盒和应用做进一步详细的介绍,本发明的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
1.F2群体构建及柱头外露率表现
P3155B是以沪旱1B为母本,柱头外露率高的三系保持系K17B为父本进行杂交,经过三次回交选育出来的保持系,与沪旱1B相比,柱头外露率得到显著改良,农艺性状相似。用沪旱1B与P3155B杂交构建F
表1沪旱1B/P3155B F2群体及亲本柱头外露率表现
2.QTL-seq分析
根据673个F2分离群体的柱头外露率表型,选择35个低柱头外露率个体构建Low-pool,平均值为32.9%;35个高柱头外露率个体构建High-pool,平均值为78.3%。测序数据去除由于PCR引起的重复reads对、去除接头、去除低质量,以得到优质序列。结果显示High-pool获得167,151,875个短序列,比对到日本晴参考基因组上,覆盖整个基因组的93.52%,平均覆盖深度为44×,得到2,437,972个SNPs;Low-pool获得162,898,799个短序列,覆盖整个基因组的93.54%,平均覆盖深度为45×,得到2,428,627个SNPs(表2)。
表2测序数据统计
通过对比两个混池的SNP位点的测序深度相关的一个参数(SNP-index)来进行QTL分析。SNP-index是一种通过混池间的基因型频率差异进行标记关联分析的方法,主要是寻找混池之间基因型频率的显著差异,用Δ(SNP_index)统计。标记SNP与性状关联度越强,Δ(SNP_index)越接近于1。
候选区间是ΔSNP_index在95%置信水平下超过阈值的滑动窗口。共检测到7个候选区间(图1,表3),其中第8染色体上有2个,第9染色体上有5个。
表3沪旱1B/P3155B F2群体QTL-seq分析
3.SSR标记分析
用940对均匀分布水稻染色体的SSR标记对轮回亲本沪旱1B和供体亲本K17B进行多态性分析,发现92个标记在亲本间具有明显多态性,多态性比例为9.79%,利用获得的92个多态性标记对株系P3155B进行遗传背景分析,结果发现83个标记恢复到沪旱1B的基因型,仍有9个位点存在多态性差异,背景回复率为90%。利用这9个SSR标记对群体进行分子定位,单标记分析结果显示位于第9染色体的RM5688与总柱头外露率呈显著连锁关系(表4)。
表4沪旱1B/P3155B F2群体单标记分析
单标记分析和QTL-seq分析均在第9染色体上检测到显著相关区间,所以在第9染色体上继续筛选沪旱1B与3155B之间的多态性标记,共得到8个标记,利用这8个标记结合群体总柱头外露率表型进行QTL分析,定位到一个控制总柱头外露率的主效QTL,LOD值为12.65,贡献率为11.58%(表5),LOD峰值与重测序定位区间位置相近(图2,第9染色体QTL定位示意图)。
表5沪旱1B/P3155B F2群体第9染色体QTL定位
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
序列表
<110> 上海市农业生物基因中心
<120> 一种水稻柱头外露率主效QTL、检测引物、试剂盒和应用
<160> 4
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
gagaggacga tggcactatt gg 22
<210> 2
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
cgaggaactt gattcgcatg g 21
<210> 4
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
aaatgcccca tgcacaac 18
<210> 5
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
ttgtcagatt gtcaccaggg 20
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