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      利用RIL群體對精米氨基酸含量的QTL定位

      2011-11-18 05:50:02周旭升何予卿
      湖北農(nóng)業(yè)科學 2011年16期
      關鍵詞:香稻精米自交系

      周旭升 何予卿

      摘要:通過一個重組自交系及已構建好的遺傳圖譜,研究稻米氨基酸含量的QTL定位。結果表明,通過Winqtlcart軟件發(fā)現(xiàn)多個控制不同氨基酸合成的區(qū)段,其中位于第一染色體的RM259~RM580片段影響了多種氨基酸的含量。通過氨基酸含量相關QTL定位的研究,為將來的分子標記輔助選擇改良稻米營養(yǎng)品質(zhì)打下了基礎。

      關鍵詞:水稻;重組自交系(RIL);氨基酸;賴氨酸;數(shù)量性狀基因座(QTL);營養(yǎng)品質(zhì)

      中圖分類號:S786文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2011)16-3408-04

      Identification of QTL for Amino Acid Content in Milled Rice by RIL

      ZHOU Xu-sheng,HE Yu-qing

      (College of Life Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

      Abstract: The quantitative trait loci(QTL) analysis for amino acid content in Oryza sativa L. was carried out according to the recombinant inbred line(RIL) and its genetic map. The results showed that several sections for controling different amino acids sythesis were found by software of Winqtlcart. The QTL in the interval of RM259~RM580 on chromosome 1 influenced some contents of amino acids. As a result, researching on QTL of amino acid content provided a pathway to improve nutrition trait of rice by marker-assisted selection (MAS).

      Key words: Oryza sativa L.; recombinant inbred line(RIL); amino acid;lys; quantitative trait loci(QTL); nutrition trait

      水稻(Oryza sativa L.)是我國主要糧食作物之一,隨著人民生活水平的提高,人們對稻米的營養(yǎng)功能越來越重視。人體主要通過食物攝取所需的氨基酸,尤其Lys在谷物中含量較低,且在加工過程中易被破壞而缺乏,因此被稱為第一限制性氨基酸,也是衡量稻米營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標[1,2]。但是由于營養(yǎng)性狀的復雜性,容易受到環(huán)境的影響以及測定方法的復雜性,對于稻米氨基酸含量的改良一直比較困難。隨著分子標記及遺傳圖譜的研究深入[3,4],復雜性狀的遺傳研究成為可能[5,6]。同時由于QTL定位的準確性很高,因此一些科學家建議將初步定位的QTL直接用于育種,大幅降低育種成本[7,8]。利用中國香稻以及川香29B為親本構建重組自交系群體,研究控制精米氨基酸含量的QTL,為稻米氨基酸含量的遺傳研究打下基礎,也為將來的分子標記輔助選擇改良稻米營養(yǎng)品質(zhì)提供理論依據(jù)。

      1材料與方法

      1.1試驗材料及田間管理

      研究所利用的群體是由水稻親本材料川香29B(CX296)和中國香稻(ZX)雜交后利用單粒傳培育的235個F9、F10重組自交系。親本之一川香29B是由四川省農(nóng)業(yè)科學院培育而成的優(yōu)良保持系,其不育系川香29A具有香味,開花習性好和異交結實率高等特點。中國香稻是中國水稻研究所培育而成的香稻優(yōu)質(zhì)晚秈品種。

      水稻親本材料川香29B和中國香稻及其雜交后利用單粒傳培育的235個F9、F10重組自交系分別于2008年、2009年種植于華中農(nóng)業(yè)大學試驗農(nóng)場,每個株系種植1行,每行10株,株行距為16.5 cm×26.4 cm。

      1.2性狀的考察

      1.2.1米粉的制備稻米經(jīng)自然干燥后室溫保存3個月,于4 ℃冰箱中保存。?。玻?g左右的稻谷脫殼,碾出精米(國產(chǎn)JMJ-100型精米機),再打成精米粉(Udy corporation,Colorado,USA),將米粉過100目篩,裝入封口塑料袋中,置于-20 ℃冰箱中保存。

      1.2.2精米氨基酸的測定樣品須保證均勻,過60~80目篩。根據(jù)樣品粗蛋白質(zhì)含量,確定大體稱樣量,稱?。担啊保埃?mg左右樣品于水解管中,加入6~8 mL的6 mol/L鹽酸。液氮冷卻,充入氮氣,封口。110 ℃烘箱處理22 h。消化后的樣品過濾后,去離子水定容至50 mL。?。玻埃?μL樣品,真空干燥后加入200 μL 0.02 mol/L的鹽酸,振蕩均勻。離心后吸150 μL上清液于內(nèi)插管內(nèi),以氨基酸測定儀(L-8800 HITACHI)檢測。

      1.3連鎖圖譜和QTL的定位

      利用Mapmaker/EXP 3.0軟件構建了一張包含144個SSR標記的分子標記遺傳連鎖圖譜[9-12]。以構建好的分子標記遺傳連鎖圖譜為基礎,利用Win QTL Cart軟件對17種氨基酸性狀進行QTL定位。采用LOD值2.0作為閾值來判斷QTL存在與否,若標記區(qū)間LOD≥2.0則認為該區(qū)間存在1個控制該性狀的QTL,同時計算每個QTL對各性狀的表型貢獻率和加性效應。

      2結果與分析

      2.1親本各氨基酸含量測定結果及描述性統(tǒng)計分析

      t測驗表明,兩個親本精米的各氨基酸含量存在極顯著差異。群體中精米的各氨基酸和蛋白質(zhì)含量均表現(xiàn)正態(tài)分布和雙向超親分離,屬于多基因控制(表1)。

      2.2稻米氨基酸含量的QTL定位

      2008年共檢測到32個控制氨基酸含量的位點,分別位于第1、3、4、9、11、12染色體上,其中第1、3、11染色上QTL較多,分別為6、8、8個,表型貢獻率為3.64%~12.25%(表2及圖1),其中位于第11染色體上的RM26115~RM26350片段控制了His、Thr、Gly、Leu、Arg的含量,加性效應分別為1.49、2.06、1.94、3.59、4.67,表型貢獻率分別為12.25%、9.32%、6.60%、5.29%、6.96%,加性效應均為正值,表示此區(qū)段是來自中國香稻的等位基因;位于第1染色體RM243~RM7075片段控制了Cys、Glu、Thr、Asp、Ile的含量,加性效應分別為-2.68、-7.69、-1.39、

      -3.46、-1.57,表型貢獻率分別為10.52%、4.29%、3.98%、3.94%、4.30%,加性效應均為負值,表明此區(qū)段是來自川香29B的等位基因;位于第3染色體的RM231~RM5748片段控制了Tyr、Leu、Phe、Arg、Gly、Asp、 Lys的含量, 加性效應分別為3.52, 4.39, 2.64,

      4.07,1.63,3.37,1.26,表型貢獻率分別為8.80%,7.85%,4.95%,4.38%,4.31%,4.18%,加性效應均為正值,表明此區(qū)段是來自中國香稻的等位基因。

      2009年共檢測到21個控制氨基酸含量的位點,分別位于第1、2、4、6、8染色體上,數(shù)目分別為8、5、3、4、1(表2及圖1),其中位于第8染色體的RM210~RM256片段控制Ala含量的QTL效應較大,加性效應為10.31,表型貢獻率為11.09%;位于第1染色體RM259~RM580片段控制了Asp、Ser、Ile、Leu、Cys、Val的含量,加性效應分別為11.60、17.20、6.55、11.80、11.56、8.29,表型貢獻率分別為4.34%、5.08%、4.91%、4.89%、4.29%、4.09%,加性效應均為正值,表明此區(qū)段來自中國香稻等位基因;位于第6染色體的RM439~RM5753片段控制了Phe、His、Try、Lys的含量,且效應較大,加性效應分別為-8.31,-3.03,-0.72,-4.96,表型貢獻率分別為7.34%、7.09%、6.85%、6.67%,加性效應均為負值,表明此區(qū)段來自川香29B等位基因。

      通過對兩年數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),控制氨基酸含量的數(shù)量性狀位點呈現(xiàn)簇生趨勢,位于RM259~RM7075區(qū)段的等位基因控制多個氨基酸的含量,2008年數(shù)據(jù)顯示此區(qū)段為川香29B控制,而2009年數(shù)據(jù)表示此區(qū)段為中國香稻控制,表明此區(qū)段對于多個氨基酸的含量控制起到重要作用。2008年控制Lys的區(qū)段有位于第3染色體的RM7576~RM5748及第12染色體的RM17~RM28806,加性效應分別為1.26和-1.40,總共解釋了9.53%的遺傳變異;2009年控制Lys的區(qū)段是位于第6染色體的RM439~M5753片段,加性效應為-4.96,解釋了6.67%的遺傳變異。

      3討論

      通過重組自交系研究控制精米氨基酸含量的QTL發(fā)現(xiàn),控制氨基酸含量的數(shù)量性狀位點效應一般較?。ā埽保玻玻担ィ?,且表現(xiàn)出簇生趨勢,具有一因多效的特性,即一個位點控制多個氨基酸的含量。迄今為止,關于稻米氨基酸含量的QTL研究報道很少,鐘明[13]對于珍汕97B×德隴208重組自交系的研究發(fā)現(xiàn),位于第1染色體的RM493~RM562片段與第7染色體的MRG186~MRG4499片段幾乎影響了全部氨基酸的含量,其中第1染色體的RM243~RM577片段與RM577~RM312的片段分別控制了Val/Ile/Arg/Asp/Thr/Glu/Ala/Leu/Phe/Pro的含量,與該研究的第1染色體的區(qū)段較為一致;Aluko等[14]的研究表明,該區(qū)段對于精米蛋白質(zhì)的合成有著重要的作用,而位于第9染色體的RM328~RM107的片段控制了賴氨酸的含量,表明了遺傳背景對于氨基酸含量有著一定的影響。通過定位控制氨基酸含量的QTL,可以為將來通過分子標記輔助選擇提高稻米營養(yǎng)品質(zhì)打下基礎。

      參考文獻:

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