利用高密度Bin图谱定位水稻抽穗期剑叶叶绿素含量QTL

摘要：

[目的]挖掘新的控制水稻叶绿素含量的相关位点和基因,为水稻叶绿素含量的遗传机制研究提供理论基础.[方法]利用剑叶叶色存在明显差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath杂交构建的包含186个株系的重组自交系群体为供试材料,通过对两亲本及RIL群体重测序,构建了包含12 328个Bin标记的高密度遗传图谱.RIL群体及亲本分别于2011和2020年正季在江苏省农业科学院种植.抽穗后第3天使用叶绿素仪测定剑叶SPAD值.使用IciMappingv3.4软件完备区间作图法,对控制水稻抽穗期剑叶叶绿素含量的QTL进行鉴定.利用便携式光合仪测定RIL群体中20个SPAD极端株系的水分利用效率、蒸腾速率、气孔导度和净光合速率等光合作用参数.[结果]2年共检测到19个抽穗期剑叶叶绿素含量相关QTL,分别分布在除第8、9和10染色体外的其他9个染色体上.单一 QTL贡献率为3.09％-13.13％,LOD值为2.74-14.08.通过物理位置比对,发现其中10个QTL与前人定位到的叶绿素含量相关位点在相同或邻近区域.qCHL2-1和qCHL5-1 2年均被检测到,表现出较强的稳定性.qCHL2-1位于第2染色体的7.63-7.71 Mb处,2年LOD值分别为14.08和7.93,贡献率分别为13.13％和7.94％.qCHL5-1位于第5染色体的23.44-23.49 Mb处,2年LOD值分别为4.31和3.76,贡献率分别为3.57％和4.82％.结合功能注释和亲本间序列分析,分别在qCHL2-1和qCHL5-1染色体区间内找到2个与剑叶叶绿素含量相关的基因0s02g0236000和Os05g0476700.这两个基因的核苷酸序列在两亲本间均存在差异.Os02g0236000编码水稻天冬氨酸氨基转移酶(AAT1),是水稻氮代谢途径中的重要酶,与蛋白质及氨基酸含量有关.Os05g0476700编码叶面斑点相关蛋白,推测与叶片颜色有关.根据AAT1在CDS+273 bp有无突变对RIL群体进行等位型分类.在20个SPAD极端株系中,AAT1不同等位型株系的剑叶SPAD值和水分利用效率、蒸腾速率、气孔导度和净光合速率等光合作用指标均存在显著差异.[结论]共检测到19个控制水稻抽穗期剑叶叶绿素含量QTL,鉴定了 2个稳定存在的QTL——qCHL2-1和 qCHL5-1,在这两个QTL区间筛选到2个可能调控水稻抽穗期剑叶叶绿素含量的基因.其中1个AAT1(Os02g0236000)不同等位型的光合作用参数在20个极端SPAD株系中存在显著差异,推测其为最可能的候选基因,可用于后续剑叶叶绿素调控基因的功能研究.

关键词：水稻、重组自交系、高密度Bin图谱、叶绿素含量、QTL

所属期刊栏目：55

分类号：S565.4;S662.1;S7

资助基金：江苏省重点研究发展计划BE2019375

在线出版日期：2022-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：825-836