植物学报 ›› 2019, Vol. 54 ›› Issue (4): 464-473.DOI: 10.11983/CBB18188
刘进1,2,姚晓云1,2,余丽琴1,李慧1,周慧颖1,王嘉宇2,*(),黎毛毛1,*(
)
收稿日期:
2018-09-03
接受日期:
2019-02-11
出版日期:
2019-07-10
发布日期:
2020-01-08
通讯作者:
王嘉宇,黎毛毛
基金资助:
Jin Liu1,2,Xiaoyun Yao1,2,Liqin Yu1,Hui Li1,Huiying Zhou1,Jiayu Wang2,*(),Maomao Li1,*(
)
Received:
2018-09-03
Accepted:
2019-02-11
Online:
2019-07-10
Published:
2020-01-08
Contact:
Jiayu Wang,Maomao Li
摘要:
种子耐储藏特性是粮食作物的特殊农艺性状之一, 耐储藏性能对种子生产和种质资源保存有重要意义。以粳型超级稻龙稻5 (LD5)和高产籼稻中优早8 (ZYZ8)杂交衍生的重组自交系(RILs)群体(共180个株系)为实验材料, 自然高温高湿条件下放置1年、2年和3年后, 对不同储藏时段种子发芽率进行比较, 并利用223个分子标记的遗传图谱进行动态QTL鉴定。结果表明, 不同储藏时段龙稻5的发芽率均显著低于中优早8, 株系间耐储性存在较大差异; 不同储藏时段发芽率显著相关, 相邻存储时段发芽率关系紧密。共检测到17个耐储性相关的QTLs, 3个老化时段分别检测到5、4和3个, 检测到5个动态条件QTLs, 单一QTL解释5.60%-32.76%的表型变异, 加性效应在-16.78%-16.95%范围内。主效QTL簇qSSC2、qSSC6、qSSC7和qSSC8能调控不同储藏时段的发芽率, qSSC6具有明显降低发芽率的效应。共检测到26对上位性互作位点, 主效QTL qSS1和qSS4参与上位性互作, 这表明上位性互作是调控耐储藏性状的重要遗传组成。研究结果为水稻(Oryza sativa)耐储性相关QTL的精细定位奠定基础, 同时丰富了耐储性分子标记辅助选择育种的基因资源。
刘进,姚晓云,余丽琴,李慧,周慧颖,王嘉宇,黎毛毛. 水稻耐储藏特性三年动态鉴定与QTL分析. 植物学报, 2019, 54(4): 464-473.
Jin Liu,Xiaoyun Yao,Liqin Yu,Hui Li,Huiying Zhou,Jiayu Wang,Maomao Li. Detection and Analysis of Dynamic Quantitative Trait Loci at Three Years for Seed Storability in Rice (Oryza sativa). Chinese Bulletin of Botany, 2019, 54(4): 464-473.
Years | Rainy days | Max temperature (°C) | Days of max temperature (>30°C) | Max mean temperature (°C) | Mean min temperature (°C) | Mean temperature (°C) |
---|---|---|---|---|---|---|
2016 | 192 | 38 | 101 | 22.68 | 16.10 | 19.39 |
2017 | 184 | 39 | 97 | 23.03 | 16.10 | 19.57 |
2018 (1-9 months) | 130 | 38 | 119 | 25.34 | 17.71 | 21.53 |
表1 2016-2018南昌市年温度与降雨情况
Table 1 Summary of temperature and rainfall conditions from 2016-2018 in Nanchang city
Years | Rainy days | Max temperature (°C) | Days of max temperature (>30°C) | Max mean temperature (°C) | Mean min temperature (°C) | Mean temperature (°C) |
---|---|---|---|---|---|---|
2016 | 192 | 38 | 101 | 22.68 | 16.10 | 19.39 |
2017 | 184 | 39 | 97 | 23.03 | 16.10 | 19.57 |
2018 (1-9 months) | 130 | 38 | 119 | 25.34 | 17.71 | 21.53 |
图1 自然老化条件下不同存储时间水稻重组自交系(RILs)群体发芽率(GR)分布情况 (A)-(C) 分别表示自然老化(高温高湿)条件下存储1、2和3年后的发芽率; (D), (E) 分别表示1-2年和2-3年环境下发芽率动态变化值。亲本龙稻5 (LD5)和中优早8 (ZYZ8)发芽率分别采用实线和虚线箭头表示。
Figure 1 Distribution of germination rates (GR) under different seed dormancy time in the recombinant inbred lines (RILs) population of rice (A)-(C) GR of natural storage condition for 1, 2 and 3 years, respectively; (D), (E) Dynamic GR of natural storage condition for 1-2 and 2-3 years, respectively. GR of the parents (LD5 and ZYZ8) are indicated by black and dotted line arrows, respectively.
Trait | Environment (Year) | Parents | RILs population | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
LD5 | ZYZ8 | Means±SD | Range | Skewness | Kurtosis | ||
GR (%) | 1 | 63.97±6.10 | 95.95±4.51** | 56.34±26.89 | 0.00-100.00 | -0.30 | -0.88 |
2 | 43.19±4.30 | 59.79±2.20** | 32.92±29.32 | 0.00-96.55 | 0.49 | -1.04 | |
3 | 0.00±0.00 | 56.12±2.05** | 6.89±16.80 | 0.00-87.68 | 2.92 | 3.36 | |
Dynamic GR | 1-2 | 20.78±5.20 | 36.16±2.75** | 23.42±29.59 | -5.70-97.79 | -0.03 | 0.01 |
2-3 | 43.19±5.63 | 3.67±3.50** | 26.02±28.28 | -2.9-96.55 | 0.64 | -0.45 |
表2 不同存储年份水稻亲本和重组自交系(RILs)群体发芽率(GR)分布情况
Table 2 Distribution of germination rate (GR) after different aging treatments for parents and recombinant inbred lines (RILs) population of rice
Trait | Environment (Year) | Parents | RILs population | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
LD5 | ZYZ8 | Means±SD | Range | Skewness | Kurtosis | ||
GR (%) | 1 | 63.97±6.10 | 95.95±4.51** | 56.34±26.89 | 0.00-100.00 | -0.30 | -0.88 |
2 | 43.19±4.30 | 59.79±2.20** | 32.92±29.32 | 0.00-96.55 | 0.49 | -1.04 | |
3 | 0.00±0.00 | 56.12±2.05** | 6.89±16.80 | 0.00-87.68 | 2.92 | 3.36 | |
Dynamic GR | 1-2 | 20.78±5.20 | 36.16±2.75** | 23.42±29.59 | -5.70-97.79 | -0.03 | 0.01 |
2-3 | 43.19±5.63 | 3.67±3.50** | 26.02±28.28 | -2.9-96.55 | 0.64 | -0.45 |
Traits | Environment (Year) | 1 | 2 | 3 |
---|---|---|---|---|
GR | 1 | 1.000 | ||
2 | 0.448** | 1.000 | ||
3 | 0.166* | 0.347** | 1.000 |
表3 自然老化条件下不同存储时间水稻发芽率(GR)性状间的相关系数
Table 3 Correlation coefficients among germination rates (GR) of rice under different natural storage conditions
Traits | Environment (Year) | 1 | 2 | 3 |
---|---|---|---|---|
GR | 1 | 1.000 | ||
2 | 0.448** | 1.000 | ||
3 | 0.166* | 0.347** | 1.000 |
图2 自然存储条件下水稻种子耐储藏性状QTL在重组自交系(RILs)群体中的染色体分布
Figure 2 Location of QTLs detected for seed storability under natural storage conditions in rice on the genetic map of recom- binant inbred lines (RILs)
Trait | Locus | Position | Marker | LOD value | PVE (%) | Additive effect |
---|---|---|---|---|---|---|
1 year | qSS3 | 75.5 | RM6676-STS3.8 | 2.53 | 10.58 | -8.77 |
qSS4 | 26.1 | R4M17-RM5688 | 2.85 | 14.49 | 10.27 | |
qSS6a | 121.4 | RM5814-RM412 | 5.28 | 13.53 | -10.27 | |
qSS7a | 96.2 | RM8261-RM1209 | 2.85 | 7.29 | -7.27 | |
qSS8a | 85.5 | R8M33-RM6976 | 2.79 | 6.88 | -7.04 | |
2 years | qSS2a | 40.5 | RM5897-RM5699 | 3.86 | 10.47 | 9.69 |
qSS6b | 107.4 | RM6395-RM5814 | 2.88 | 11.27 | -10.19 | |
qSS7b | 108.2 | RM3555-RM1306 | 2.71 | 5.78 | -7.03 | |
qSS8b | 89.5 | R8M33-RM6976 | 3.79 | 12.12 | -10.18 | |
3 years | qSS1 | 102.5 | R1M30-RM3240 | 3.13 | 9.20 | 5.78 |
qSS2b | 50.5 | RM5699-RM300 | 3.01 | 6.46 | 4.29 | |
qSS7c | 64.2 | RM1135-RM11 | 3.21 | 10.05 | 5.32 | |
1-2 years | qss2 | 41.5 | RM5897-RM5699 | 2.98 | 10.13 | -9.59 |
2-3 years | qss3 | 40.5 | STS3.3-STS3.4 | 4.46 | 25.22 | 16.95 |
qss6 | 107.4 | RM6395-RM5814 | 6.52 | 32.76 | -16.78 | |
qss8 | 91.5 | R8M33-RM6976 | 2.54 | 5.60 | -6.68 | |
qss12 | 86 | STS12.2-RM1226 | 2.89 | 24.42 | -14.64 |
表4 自然存储条件下水稻种子耐储藏性状QTL定位
Table 4 Putative QTL for seed storability were detected under natural storage conditions in rice
Trait | Locus | Position | Marker | LOD value | PVE (%) | Additive effect |
---|---|---|---|---|---|---|
1 year | qSS3 | 75.5 | RM6676-STS3.8 | 2.53 | 10.58 | -8.77 |
qSS4 | 26.1 | R4M17-RM5688 | 2.85 | 14.49 | 10.27 | |
qSS6a | 121.4 | RM5814-RM412 | 5.28 | 13.53 | -10.27 | |
qSS7a | 96.2 | RM8261-RM1209 | 2.85 | 7.29 | -7.27 | |
qSS8a | 85.5 | R8M33-RM6976 | 2.79 | 6.88 | -7.04 | |
2 years | qSS2a | 40.5 | RM5897-RM5699 | 3.86 | 10.47 | 9.69 |
qSS6b | 107.4 | RM6395-RM5814 | 2.88 | 11.27 | -10.19 | |
qSS7b | 108.2 | RM3555-RM1306 | 2.71 | 5.78 | -7.03 | |
qSS8b | 89.5 | R8M33-RM6976 | 3.79 | 12.12 | -10.18 | |
3 years | qSS1 | 102.5 | R1M30-RM3240 | 3.13 | 9.20 | 5.78 |
qSS2b | 50.5 | RM5699-RM300 | 3.01 | 6.46 | 4.29 | |
qSS7c | 64.2 | RM1135-RM11 | 3.21 | 10.05 | 5.32 | |
1-2 years | qss2 | 41.5 | RM5897-RM5699 | 2.98 | 10.13 | -9.59 |
2-3 years | qss3 | 40.5 | STS3.3-STS3.4 | 4.46 | 25.22 | 16.95 |
qss6 | 107.4 | RM6395-RM5814 | 6.52 | 32.76 | -16.78 | |
qss8 | 91.5 | R8M33-RM6976 | 2.54 | 5.60 | -6.68 | |
qss12 | 86 | STS12.2-RM1226 | 2.89 | 24.42 | -14.64 |
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