一种水稻柱头外露率主效QTL、检测引物、试剂盒和应用

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

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<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

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<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

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