Genome-Wide Association Study for Milled Grain Appearance Traits Using Multi-Parent Advanced Generation Intercross Population in Rice

The identification of loci and markers associated with milled grain appearance traits is essential for breeding high-yielding and good-quality rice variety.To detect stable loci for these characteristics,grain length(GL),grain width(GW),grain length/width(GLW),chalkiness degree(CD),chalky-grain rate(CR)and translucency degree(TD)of 378 rice lines were evaluated in three seasons.These lines were derived from a multi-parent advanced generation intercross(MAGIC)population.

水稻裂颖突变体sh1的鉴定及基因定位

[目的]本研究旨在定位和克隆水稻裂颖基因,为解析水稻裂颖性的遗传机制提供依据。[方法]从籼稻品种湘早籼6号突变体库中筛选出一个裂颖突变体(split husk 1, sh1),观察突变体的花器官和浆片形态,利用突变体与02428的F2群体定位目标基因,进一步通过定量 PCR 分析相关基因的表达情况。[结果]sh1 突变体的颖花形态与野生型基本一致,能正常开花,但不能正常闭颖,裂颖的主要原因是浆片不能在开颖后正常萎蔫。sh1突变体的有效穗数增加,但结实率和千粒重显著下降;遗传分析表明,sh1的裂颖表型受一对隐性核基因控制。将SH1 基因定位在ID19827与ID19884两个InDel标记之间,物理距离约为110 kb。定位区间测序发现,突变体中丙二烯氧化合酶编码基因OsAOS1发生单碱基突变,导致氨基酸发生改变;SH1基因的突变显著降低了花器官中的茉莉酸含量,进而影响了茉莉酸合成及信号转导相关基因的表达。[结论]SH1基因通过影响茉莉酸的合成和信号转导调控水稻闭颖,OsAOS1可能是 SH1基因的候选基因。

水稻蜡质稀少突变体wax1的鉴定及基因定位

【目的】蜡质是植物表面的一种重要保护物质,筛选和鉴定水稻蜡质相关突变体有助于解析水稻蜡质形成的遗传机制。【方法】利用EMS诱变籼稻品种湘早籼6号,从突变体库中筛选出一个蜡质稀少的突变体wax1,考查突变体的形态特征和农艺性状,利用突变体与02428杂交的F2群体定位目标基因,并通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】与野生型相比,wax1突变体具有叶片短小皱褶、叶表面蜡质晶体减少、穗长变短等形态特征;在农艺性状方面,突变体的株高、每穗总粒数和千粒重显著降低,但有效穗数显著高于野生型;遗传分析表明,wax1的突变表型受一对隐性核基因控制,将WAX1基因定位在第10染色体上SSR标记RM5806与InDel标记P1之间,物理距离约为49.8 kb;定位区间内的测序结果表明,突变体中β-酮脂酰-CoA合酶的编码基因发生单碱基突变,导致催化活性中心的一个氨基酸发生改变。WAX1基因的突变显著提高了同源异型盒基因OSH6的表达,同时引起部分IAA基因的差异表达。【结论】WAX1基因突变引起叶表面蜡质晶体的减少,同时通过影响茎尖分生组织和生长素的信号转导引起植株生长发育等多方面的异常。

基于MAGIC群体的水稻镉含量全基因组关联分析

【目的】基于水稻MAGIC-Hei(Multi-parent advanced generation inter-cross)群体,在多环境下挖掘镉含量相关新位点/基因,并筛选含有低镉等位基因的优良株系,为选育低镉积累品种提供新的基因和种质资源。【方法】将由8个亲本衍生的MAGIC群体分别于2017、2018、2019和2020年度种植于湖南长沙并开展稻米镉含量表型测试分析。利用GBS(genotyping by sequencing)简化基因组测序获得基因型数据,对稻米镉含量开展全基因组关联分析(genome-wide association analysis,GWAS),发掘QTL位点,解析其遗传机制。【结果】检测到了14个镉积累相关的QTL位点,除了第8染色体之外,其他11条染色体上均有分布。其中6个位点与已报道基因一致,8个为新发现位点。另外,这8个位点分布在第2、4、7、9和12染色体上,均可以在两个及以上环境中检测到,效应较为稳定,可用于下一步精细定位及功能研究。结合基因注释和基因表达分析结果,推测LOC_Os02g37160、LOC_Os02g49560、LOC_Os04g39010和LOC_Os06g46310为镉含量相关位点候选基因,这些基因与重金属转运和积累等功能相关。另外,我们筛选到10个携带有利等位基因的优良株系,可用于低镉积累水稻材料的创制。【结论】发掘了8个水稻镉积累相关性状的QTL位点和低镉优异材料,对于镉积累相关遗传研究和利用分子标记辅助选育低镉积累品种具有一定意义。

基于MAGIC群体的水稻抽穗期和产量相关性状全基因组关联分析

【目的】挖掘水稻抽穗期和产量相关性状新基因,并筛选携带有利等位基因的优良株系,为分子标记辅助育种提供新基因和优异种质。【方法】以多亲本重组自交系群体MAGIC-Hei群体为材料,分别于2017和2018年连续两年种植于湖南长沙开展抽穗期和产量性状表型调查,基于基因分型(genotyping by sequencing,GBS)技术进行全基因组关联分析发掘影响水稻抽穗期、单株有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重和单株产量性状QTL。【结果】在两个环境下共计检测到26个控制抽穗期和产量相关性状的QTL,分布于除第10染色体外的其他染色体上。其中,11个位点为新位点,1个新位点(qNTP9)在两年均被检测到,该位点受环境影响较小,可用于进一步的精细定位和基因克隆。根据抽穗期和产量性状表型数据,结合SNP基因型筛选到5个携带有利等位基因的优良株系,可用于将来的水稻高产育种。【结论】本研究发掘一批新的水稻抽穗期和产量相关性状QTL位点,可有效加速水稻遗传研究和高产育种进程。