水稻苗期耐熱種質(zhì)資源篩選及QTL定位

劉進 崔迪 余麗琴 張立娜 周慧穎 馬小定 胡佳曉 韓冰 韓龍植, * 黎毛毛, *

水稻苗期耐熱種質(zhì)資源篩選及QTL定位

劉進1, 2崔迪2余麗琴1張立娜2周慧穎1馬小定2胡佳曉1韓冰2韓龍植2, *黎毛毛1, *

[1江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所/水稻國家工程研究中心（南昌）/江西省農(nóng)作物種質(zhì)資源研究中心，南昌 330200；2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/農(nóng)作物基因資源與基因改良國家重大科學(xué)工程, 北京 100081;*通信聯(lián)系人，E-mail: hanlongzhi@caas.cn；Lmm3056@163.com]

【目的】鑒定和篩選水稻極端耐熱種質(zhì)或基因，為培育耐高溫水稻新品種提供技術(shù)支撐?！痉椒ā恳阅蜔岬燃壓陀酌绱婊盥蕿橹笜?biāo)對不同類型水稻苗期耐熱性進行鑒定評價，以篩選和鑒定耐熱種質(zhì)資源及主效QTL。【結(jié)果】不同類型水稻品種苗期耐熱性存在明顯差異，秈稻品種耐熱性明顯強于粳稻品種，秈稻和粳稻品種均存在極端耐熱和極端敏感種質(zhì)資源；共篩選出嘉育253、中優(yōu)早8號、秀水09等20份耐熱種質(zhì)資源，高溫處理后幼苗存活率和生長發(fā)育基本不受影響。RIL群體雙親耐熱等級和幼苗存活率存在極顯著差異，中優(yōu)早8號耐熱性較強，植株基本無枯死，龍稻5號對高溫脅迫較敏感，不同株系間苗期耐熱性存在較大幅度變異；共檢測到12個苗期耐熱相關(guān)QTL，分布于第1、3、4、5和8染色體上，耐熱等級和存活率QTL存在明顯的遺傳重疊，主效QTL簇和表型貢獻率較大?；赒TL初步定位結(jié)果，利用相對剩余雜合體RHL-F2群體，在第8染色體RM5808?RM556標(biāo)記區(qū)域鑒定了一個苗期耐熱性主效QTL，該區(qū)域?qū)γ缙谀蜔嵝跃哂休^強調(diào)控效應(yīng)?！窘Y(jié)論】篩選出20份苗期耐熱性較強的水稻種質(zhì)資源，鑒定了12個苗期耐熱相關(guān)的QTL，定位和驗證了一個調(diào)控水稻苗期耐熱性的主效QTL，研究結(jié)果可為水稻苗期耐熱性生理生化機理與分子遺傳機制的研究及育種利用奠定基礎(chǔ)。

水稻；苗期；耐熱性；資源篩選；數(shù)量性狀基因座

水稻是最重要的糧食作物，全球60%的人口將水稻作為主食，不斷提高稻谷產(chǎn)量是解決糧食短缺風(fēng)險的關(guān)鍵途徑[1]。隨著全球氣候變暖的加劇，主要糧食作物生產(chǎn)遭受了各類非生物逆境脅迫，受高溫危害導(dǎo)致減產(chǎn)的情景越來越常見[2-5]。水稻起源于低緯度地區(qū)，具有較強的喜溫特性，但當(dāng)外界溫度超過水稻植株生長發(fā)育所需溫度的上限時，高溫環(huán)境下植株的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的形成將會受到影響[6-7]。在一定溫度范圍內(nèi)，外界環(huán)境溫度升高1℃，高溫敏感型水稻品種產(chǎn)量將下降10%[8-9]；據(jù)預(yù)測，全球氣溫在2016?2035年間將升高0.3℃～ 0.7℃，且極端高溫天氣發(fā)生頻率和強度也將日益上升[10]，高溫?zé)岷⒊蔀橛绊懳覈旧a(chǎn)的主要氣象災(zāi)害，江淮稻區(qū)和長江中下游稻區(qū)高溫脅迫已對稻米生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的影響[11-12]。耐熱種質(zhì)或基因發(fā)掘有助于闡明水稻耐高溫的生理生化機制和分子遺傳機理，篩選耐高溫種質(zhì)資源和克隆相關(guān)基因是培育耐熱水稻新品種、解決高溫危害最關(guān)鍵和最直接的途徑[13]，已成為種質(zhì)資源學(xué)、分子生物學(xué)和遺傳育種學(xué)研究的熱點之一。

不同基因型水稻品種耐熱性存在明顯差異，發(fā)育階段和栽培環(huán)境對植株的耐熱性存在顯著的影響[14-15]。一般秈稻耐熱性強于粳稻，雜交稻耐熱性弱于常規(guī)稻，低緯度起源的水稻品種耐熱性強于高緯度地區(qū)，營養(yǎng)生長期耐熱性強于生殖生長期[16-17]。水稻耐熱性屬于多基因控制的數(shù)量性狀，易受環(huán)境的影響，基因型與環(huán)境互作效應(yīng)是影響耐熱性的重要因素[18]。近年來，盡管前人已對水稻耐熱性進行了較為深入的研究，發(fā)掘和鑒定了一批優(yōu)異耐熱種質(zhì)及相關(guān)QTL，其中、、、、和基因被精細(xì)定位，有關(guān)耐高溫種質(zhì)篩選及其生理機制、分子遺傳機理研究取得了長足進展，但這些相關(guān)報道主要集中于抽穗-開花期耐熱性研究，有關(guān)水稻營養(yǎng)生長期耐熱性研究甚少，其分子遺傳機理仍不甚清楚[19-21]。營養(yǎng)生長期包括芽期、苗期、移栽期和分蘗期，高溫脅迫將會抑制植株生長發(fā)育，進而顯著影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)形成[22]。長江流域雙季晚稻秧苗移栽正值夏秋高溫時段，移栽-返青期高溫危害已成為雙季晚稻（尤其是雙季晚粳）高產(chǎn)栽培的主要限制因子[23-24]。本研究以738份核心種質(zhì)資源、中優(yōu)早8號/龍稻5號雜交衍生的RIL群體為試驗材料，以耐熱等級與存活率為指標(biāo)對水稻苗期耐熱性進行鑒定，以期發(fā)掘強耐熱性種質(zhì)資源和主效QTL，為水稻苗期耐熱性遺傳改良提供種質(zhì)和基因資源。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與田間試驗

以738份秈稻、粳稻核心種質(zhì)資源（秈稻387份、粳稻351份）和1套重組自交系群體（RILs）為試驗材料。RIL群體是熱敏感型種質(zhì)龍稻5號和耐熱型種質(zhì)中優(yōu)早8號雜交后連續(xù)自交（單粒傳法）衍生而成F2:10群體，共包含180個株系（F10）。田間種植試驗均于2020年夏季在江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高安試驗基地進行，單苗栽插，每個株系栽3行，每行8株，行株間距為16.5 cm×20.0 cm，其他管理措施同當(dāng)?shù)卮筇镌耘喙芾怼３墒旌?，混合脫粒選取2000粒左右飽滿的籽粒，破除休眠后備用。

1.2 水稻苗期耐熱鑒定與評價方法

參照苗期耐熱研究方法進行高溫脅迫環(huán)境篩選，營養(yǎng)液水培方法和土培方法苗期耐熱鑒定結(jié)果基本一致，本研究采用營養(yǎng)液水培方式鑒定水稻苗期耐熱性（圖1）。選取200粒飽滿的水稻種子，采用4%次氯酸鈉溶液消毒，清水沖洗2～3次，置于培養(yǎng)皿上浸種、催芽36 h，選取長勢均勻一致的芽谷種植于96孔PCR板上，每系種植3～4行，每行8株，設(shè)置2個隨機重復(fù)小區(qū)。出苗后間隔3～4 d更換一次營養(yǎng)液（Yoshida），培養(yǎng)至2葉1心或3葉期。剔除長勢較弱的幼苗，幼苗培養(yǎng)和恢復(fù)培養(yǎng)人工氣候室環(huán)境為28℃下持續(xù)光照14 h，再24℃下保持黑暗10 h，相對濕度75%。高溫處理采用逐步升溫的方式進行。高溫預(yù)處理：38℃下4 h，40℃下6 h；高溫處理：14 h光照、45℃，10 h黑暗、40℃，持續(xù)60～72 h；高溫遞降處理：40℃下6 h、38℃下4 h，相對濕度75%；高溫處理結(jié)束后恢復(fù)培養(yǎng)6～7 d，調(diào)查幼苗存活率和耐熱等級。耐熱等級評價依據(jù)幼苗存活率、葉綠素含量和新葉、新根生長情況進行，2次重復(fù)，取均值進行統(tǒng)計分析。

1.3 遺傳圖譜構(gòu)建和QTL分析

利用親本間具有明顯多態(tài)性的標(biāo)記構(gòu)建遺傳圖譜，遺傳圖譜包括223個分子標(biāo)記（SSR、InDel和ILP標(biāo)記），圖譜覆蓋基因組約1514.0 cM，標(biāo)記間的平均距離為6.79 cM，平均每對染色體上的標(biāo)記數(shù)為18.58[25]。采用QTL ICI Mapping 4.2的完備區(qū)間作圖(ICIM)方法[26]進行加性效應(yīng)QTL分析，LOD的閾值設(shè)為2.50，當(dāng)實際求得的LOD值大于LOD閾值時，就判定該區(qū)段存在1個QTL，同時估算每個QTL的加性效應(yīng)值和貢獻率大小。QTL的命名遵循McCouch等[27]的原則。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻種質(zhì)資源苗期耐熱性鑒定與評價

以耐熱等級和幼苗存活率為指標(biāo)，對不同地理來源的秈、粳稻種質(zhì)資源進行苗期耐熱性鑒定（圖1～2和表1）。不同水稻品種資源苗期耐熱性存在明顯差異，耐熱等級和幼苗存活率均存在較大的變幅，其中耐熱等級變化范圍為1～9級，幼苗存活率變化范圍為0%～100%，均呈現(xiàn)連續(xù)的近似正態(tài)分布。秈稻苗期耐熱性明顯強于粳稻，秈稻的耐熱等級均值顯著小于粳稻，秈稻的幼苗存活率顯著高于粳稻；秈、粳稻種質(zhì)資源中均存在極端耐熱和極端敏感品種。這表明水稻品種資源苗期耐熱性具有豐富的變異和廣泛的遺傳多樣性，擴大種質(zhì)資源數(shù)量將有助于篩選出極端耐熱品種。

以耐熱等級和幼苗存活率為指標(biāo)篩選出20份極耐熱種質(zhì)資源，包括10份秈稻和10份粳稻品種，秈稻品種資源耐熱等級和存活率分別為1～3級和83.3%～100.0%，粳稻品種耐熱等級和存活率分別為3～4級和60.0%～93.8%（表2），其中嘉育253、早恢6號、龍紅3號、閩泉2號和湘晚秈11在高溫脅迫處理后幼苗存活率和生長發(fā)育基本不受影響，為苗期極端耐熱型種質(zhì)資源。

A～C分別為正常溫度培養(yǎng)水稻苗期培養(yǎng)環(huán)境及植株長勢；D～F分別為45℃處理恢復(fù)后表型、耐熱等級和極端材料表型。

Fig.1.Identification of heat tolerance at seedling stage in rice.

圖2 不同類型水稻品種苗期耐熱表型比較

Fig.2.Comparison of heat resistance of different types of rice varieties at seedling stage.

2.2 RIL群體苗期耐熱鑒定

高溫脅迫環(huán)境下，雙親耐熱等級和幼苗存活率存在極顯著差異，其中龍稻5號植株高溫脅迫極端敏感，具體表現(xiàn)為植株生長緩慢和葉片發(fā)黃，恢復(fù)培養(yǎng)后幼苗植株枯萎、根系發(fā)黃，中優(yōu)早8號具有較強的耐熱特性，高溫處理后植株基本無枯死，恢復(fù)培養(yǎng)后根系和新葉正常生長發(fā)育。不同株系間苗期耐熱性存在較大幅度變異，呈現(xiàn)雙向超親分離，近似于連續(xù)的正態(tài)分布（表3，圖3-A～E），同時耐熱等級和高溫脅迫下幼苗存活率間存在極顯著負(fù)相關(guān)（圖3-F）。這表明水稻苗期耐熱性屬于多基因控制的數(shù)量性狀，符合QTL作圖要求。

表1 水稻種質(zhì)資源苗期耐熱性鑒定

**表示1%水平的顯著性.

**Represent significant differences at the 1% level, respectively.

表2 水稻苗期極端耐熱的種質(zhì)資源

L1～L10為秈稻，L11～L20為粳稻。HTSR―高溫脅迫下的幼苗存活率。

L1-L10 and L11-L20 wereandvarieties, respectively.HTG, Heat tolerance grade; HTSR, Survival rate under heat stress.

表3 親本和RIL群體苗期耐熱性表型分析

**表示兩者的差異達到1%顯著水平。HTSR―高溫脅迫下的幼苗存活率。

**Significant different at 1% level.HTG, Heat tolerance grade; HTSR, Survival rate under heat stress.

A～C為高溫處理后表型性狀; D?幼苗耐熱等級; E?幼苗存活率; F―耐熱等級和幼苗存活率相關(guān)性。

Fig.3.Identification of heat tolerance of RIL population and correlation at seedling stage.

圖4 水稻耐熱等級(黑色)和幼苗存活率(紅色)QTL在RIL群體中的染色體分布

Fig.4.Location of QTL for heat tolerance grade(black) and seedling survival rate(red) detected at seedling stage on RIL populations genetic map.

2.3 QTL分析

共檢測到12個控制苗期耐熱性的QTL，分布于第1、3、4、5和8染色體上，LOD值為2.48～5.05，表型貢獻率為2.39%～15.30%，加性效應(yīng)值為?6.73～19.69（表4，圖4）。有6個調(diào)控苗期耐熱性等級的QTL，分布于水稻第1、4、5和8染色體上，相關(guān)位點聯(lián)合貢獻率達42.69%；其中主效QTL和的表型貢獻率較大，分別為12.46%和14.57%。檢測到6個影響幼苗存活率的QTL，分布于第1、3、4、5和8染色體上；其中，和表型貢獻率和效應(yīng)值較大，分別解釋13.09%和15.30%的表型變異，具有較強的調(diào)控高溫脅迫下幼苗存活率的效應(yīng)。此外，耐熱等級和幼苗存活率QTL存在明顯的遺傳重疊效應(yīng)，相關(guān)QTL在第1、4、5和8染色體形成4個QTL簇（、、和），其中和為效應(yīng)值較大的主效QTL簇。

圖5 水稻苗期耐熱主效qHTS8定位相關(guān)的剩余雜合體基因型

Fig.5.Residual heterozygous genotypes for identification of major QTLfor heat tolerance at seedling stage in rice.

2.4 主效QTL簇qHTS8驗證分析

基于初步QTL定位結(jié)果，結(jié)合已公布的水稻耐熱相關(guān)性狀數(shù)據(jù)(https://archive.gramene.org/db/qtl/、https://www.ricedata.cn/gene/），在第8染色體RM7285―RM6976區(qū)間鑒定到一個新的穩(wěn)定表達的苗期耐熱性主效QTL。利用SSR標(biāo)記在中優(yōu)早8號和龍稻5號雜交衍生的F4:5群體中篩選相對剩余雜合體，其中R167株系目標(biāo)區(qū)域染色體區(qū)段為雜合，且其他非目標(biāo)染色體區(qū)域基本純合(圖5)。利用相對剩余雜合體RHL-F2群體獲取136個典型表型單株，在目標(biāo)染色體區(qū)間設(shè)計11個SSR標(biāo)記，其中5個標(biāo)記在雙親間存在明顯的多態(tài)性(圖6)，進一步利用表型和基因型鑒定數(shù)據(jù)將鎖定在第8染色體RM5808―RM556標(biāo)記附近，物理距離約為2.03 Mb，該區(qū)間對苗期耐熱性具有較強調(diào)控效應(yīng)，其增效等位基因來自中優(yōu)早8號。

圖6 水稻苗期耐熱相關(guān)主效QTL qHTS8的驗證分析

Fig.6.Validation of major QTLconferring heat tolerance at seedling stage in rice.

表4 水稻苗期耐熱性QTL分析

3 討論

3.1 水稻耐熱性鑒定及表型變異

隨著全球氣溫持續(xù)升高，高溫?zé)岷σ殉蔀橛绊懳覈靖弋a(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的主要限制因子，長江中下游稻區(qū)是高溫?zé)岷Φ闹貫?zāi)區(qū)[18, 20, 28]。水稻生長發(fā)育每個階段均需要適宜的溫度，超過生長上限溫度則易對植株造成熱害。不同生長時期水稻植株對高溫危害的響應(yīng)存在明顯差異，生殖階段高溫?zé)岷υ斐苫ǚ郯l(fā)育異常、結(jié)實率和產(chǎn)量降低、品質(zhì)劣化；苗期和分蘗期遭遇高溫脅迫抑制水稻生長發(fā)育，植株存活率和分蘗力降低，葉綠素含量和光合性能減弱，影響生長中后期產(chǎn)量和品質(zhì)形成[29-30]。鑒于營養(yǎng)生長期高溫危害較小，而生殖生長階段高溫危害顯著影響產(chǎn)量與品質(zhì)，多年來研究者對抽穗-灌漿期耐熱性研究較為系統(tǒng)和深入，而苗期耐熱研究仍處于初步階段。近年來，為了闡明水稻苗期響應(yīng)異常高溫的生理與分子遺傳機制，研究者對苗期耐熱性鑒定方法及品種資源的篩選做了一些初步研究[29, 31-33]。Zhang等[7]研究表明，高溫脅迫處理促進耐熱水稻品種的幼苗生長，其株高、根長和地上部干質(zhì)量顯著增加，敏感型品種受到明顯抑制作用；劉剛等[15]以強耐熱水稻種質(zhì)SDWG005為試驗材料，連續(xù)5 d的高溫脅迫（42℃下光照12 h，28℃下保持黑暗12 h），以高溫脅迫前后葉片、顯微結(jié)構(gòu)和生理性狀為鑒定指標(biāo)，從形態(tài)和生理學(xué)角度闡明了耐熱性的形態(tài)和生理學(xué)基礎(chǔ)；馮活儀等[29]利用常規(guī)香稻品種為試驗材料，以高溫脅迫處理前后幼苗形態(tài)和生理性狀為指標(biāo)，篩選出巴斯馬蒂、玉香油占和湘晚秈13等苗期耐熱性較強品種；許紅云等[31]研究表明，不同粳稻品種的耐熱性存在明顯差異，高溫脅迫影響植株地上部和地下部生長發(fā)育，顯著影響粳稻的成苗率；趙凌等[33]利用國外引進20份水稻資源，以高溫處理后幼苗存活力為指標(biāo)對苗期耐熱性進行鑒定，發(fā)現(xiàn)N22、AD-1140、IR9403-3-1-1和IR4427-51-6-3的耐熱性較強。以往研究多采用極端高溫快速鑒定和自然中高溫脅迫表征綜合鑒定的方法，前者一般采用42℃～45℃的極端高溫脅迫處理3～5 d，鑒定存活率、形態(tài)表型或生理指標(biāo)來評價耐熱性，后者一般采用35℃～38℃的高溫脅迫處理7～10 d，調(diào)查生物量、株高、葉綠素和生理指標(biāo)綜合評價耐熱性[7, 15]。本研究對水稻苗期高溫處理方法進行優(yōu)化，以水培2～3葉齡水稻壯秧為基礎(chǔ)，采用逐步升降溫方法進行高溫脅迫處理，以耐熱等級和幼苗存活率為綜合鑒定指標(biāo)，快速和準(zhǔn)確鑒定不同類型水稻種質(zhì)苗期耐熱性；不同水稻品種（株系）苗期耐熱性存在明顯差異，耐熱等級為1～9級，存活率變幅為0%～100%，其中日本晴苗期耐熱性較差，N22耐熱性較強，與前人研究結(jié)果一致[33-34]。這表明苗期耐熱性具有廣泛的遺傳多樣性，秈稻和粳稻品種資源中均存在極端耐熱和極端敏感種質(zhì)資源，擴大種質(zhì)資源數(shù)量將有助于篩選出各類型極端耐熱品種；同時本研究優(yōu)化后的耐熱鑒定與評價方法在苗期耐熱性鑒定評價試驗中簡單可行，利用45℃極端高溫脅迫處理共篩選到20份強耐熱性種質(zhì)資源，這些優(yōu)異品種資源將為水稻苗期耐熱遺傳改良奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 水稻苗期耐熱性QTL定位

隨著全球氣候變暖，作物生長環(huán)境不斷惡化，水稻生產(chǎn)面臨逆境脅迫日益增加，其中高溫危害已成為影響水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要限制因素，耐熱種質(zhì)資源和主效QTL發(fā)掘與鑒定已成為分子生物學(xué)研究的熱點之一[35-38]。國內(nèi)外的研究者利用不同的遺傳群體，對抽穗期耐熱性進行QTL定位研究較多，有關(guān)苗期耐熱相關(guān)QTL鑒定研究較少[21, 39-41]。Li等[42]通過構(gòu)建染色體片段替換系，定位到5個耐熱相關(guān)QTL，最終克隆了一個控制苗期耐熱性的基因；Liu等[43]鑒定了一個苗期耐熱基因，該基因編碼一個E3泛素連接酶，通過促進H2O2誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉來提高水稻耐熱性；Wang等[44]鑒定了一個高溫敏感的矮化突變體編碼一個溫度介導(dǎo)和節(jié)律調(diào)控的DEAD-Box RNA解旋酶，基因表達受高溫脅迫誘導(dǎo)，調(diào)控細(xì)胞增殖和植株生長發(fā)育。本研究以耐熱型中優(yōu)早8號和熱敏感型龍稻5號雜交衍生的重組自交系群體為試驗材料，雙親耐熱等級和幼苗存活率存在極顯著差異，不同株系間苗期耐熱性存在較大變幅；共檢測到控制12個苗期耐熱性基因位點，相關(guān)QTL分布于第1、3、4、5和8染色體上，耐熱等級和幼苗存活率QTL均有6個；苗期耐熱性QTL存在遺傳重疊效應(yīng)，成簇分布于第1、4、5和8染色體上，QTL簇分別為、、和，其中具有明顯的調(diào)控苗期高溫抗性效應(yīng)。同時，與以往學(xué)者定位結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)和與已定位的耐熱相關(guān)的[45]和[46]位于相同染色體，但染色體區(qū)間和調(diào)控耐熱性的時期明顯不同。此外，基于QTL定位結(jié)果，利用剩余雜合體RHL鑒定主效QTL的方法[47-48]，篩選并自交衍生了一個相對剩余雜合體RHL-F2群體，最終利用新合成的SSR標(biāo)記分析典型表型單株，在第8染色體RM5808―RM556區(qū)間定位了一個新的苗期耐熱主效QTL，目標(biāo)區(qū)域?qū)γ缙谀蜔嵝跃哂休^強的調(diào)控效應(yīng)，有益增效等位基因來自中優(yōu)早8號。本研究篩選的優(yōu)異種質(zhì)資源將為開展水稻苗期耐熱性研究提供豐富的資源載體，新鑒定的耐熱主效QTL也為水稻苗期耐熱遺傳改良奠定良好研究基礎(chǔ)。

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Screeningand QTL Mapping of Heat-tolerant Rice (L.) Germplasm Resources at Seedling Stage

LIU Jin1, 2, CUI Di2, YU Liqin1, ZHANG Lina2, ZHOU Huiying1, MA Xiaoding2, HU Jiaxiao1, HAN Bing2, HAN Longzhi2, *, LI Maomao1, *

[1Rice Research Institute, Jiangxi Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Research Center for Rice(Nanchang), Research Center of Jiangxi Crop Germplasm Resources, Nanchang 330200, China;2National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement / Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;*Corresponding author, E-mail: hanlongzhi@caas.cn; Lmm3056@163.com]

【Objective】Identification of germplasm resources and genes extremely resistant to heat will provide technical support and lay a physical foundation for the breeding of new heat-tolerant rice varieties.【Method】Heat tolerancelevel and survival rate are used to identify the high temperature resistance of rice at seedling stage, so as to select heat-tolerant germplasm resources and identify major QTLs.【Results】There are obvious differences in heat tolerance among different varieties at seedling stage.rice has significantly stronger tolerance to heat thanrice.Twenty accessions of rice germplasm resourceswith strong heat tolerance, such as Jiayu253, Zhongyouzao8, and Xiushui 09,were selected.The survival rates, growth and development of these varieties were almost immune to high temperature.Furthermore, there are significant differences in heat tolerance between the parents.Zhongyouzao8 hasstrong heat resistance, while Longdao5 is sensitive to high temperature.The phenotype followed an approximate continuous normal distribution under high temperature in the RIL populations.Twelve QTLs were detected on chromosomes 1, 3, 4, 5 and 8, and these QTLs have a significant genetic overlap for heat resistance grade(HTG) and survival rate under heat stress(HTSR).The major QTL clustersandhave significant heat tolerance function.Based on the preliminary QTL mapping results, the RHL-F2population was used to validate the stably expressed major QTL, which was identified on the chromosome 8 between RM5808 and RM556 regions.【Conclusion】Twenty accessions of rice germplasm resources with strong heat tolerance were selected, twelve QTLs were identified, and then the major QTLwas verified to have strong effects on regulating heat tolerance.These results will lay a foundation and provide abundant germplasm resources for the research on the physiological, biochemical, and molecular genetic mechanism of heat resistance and rice breeding.

rice; seedling stage; heat tolerance; germplasm screening; QTL

10.16819/j.1001-7216.2022.210713

2021-07-29；

2021-08-19。

國家重點研發(fā)計劃資助項目(2016YFD0100101, 2016YFD0100101-11); 江西現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科研協(xié)同創(chuàng)新專項(JXXTCX202101); 國家農(nóng)作物種質(zhì)資源保護項目(2019NWB036-01, 2019NWB036-12-2); 國家農(nóng)作物種質(zhì)資源平臺資助項目(NCGRC2020-02, NCGR2021-055)。