调控水稻抽穗期的主效QTL及分子标记与应用

摘要

本发明公开了调控水稻抽穗期的主效QTL，属于水稻育种及分子生物学技术领域，该QTL位于水稻4号染色体上，遗传距离为146.5‑148.3cM，物理距离为34193251‑34596818bp；并且公开了与该QTL紧密连锁的分子标记。利用该QTL及其分子标记选育具有适宜抽穗期的水稻，可提高筛选效率，促进水稻增产增收。

说明书

技术领域

本发明涉及水稻育种及分子生物学技术领域，更具体的说是涉及调控水稻抽穗期的主效QTL及分子标记与应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa.L)是世界重要的粮食作物之一，抽穗期作为水稻的重要农艺性状之一，对于保证水稻稳产与高产有着极为重要的意义。适宜的抽穗期决定了一个水稻品种的地域适应性和季节适应性。控制抽穗期的基因大多是数量性状基因，表型受环境影响较大，近年来极端天气频繁发生，造成水稻产量下降，因此，水稻抽穗期相关基因的研究在水稻育种中发挥重要作用。

影响水稻抽穗期的分子机制在众多报道中有所不同，但越来越多的研究表明，水稻抽穗期的调控是一个多基因参与的、涉及多条信号途径的复杂过程。分子标记辅助育种技术可以有效解决水稻抽穗期相关基因认识不全面的问题，通过构建遗传连锁图谱和数量性状位点(Quantitative Trait Locus，QTL)分析，找到与抽穗期相关的主效QTL紧密连锁的分子标记，使用这些标记可以对水稻后代进行筛选，进而节约成本，提高育种效率。

目前，研究人员对于水稻抽穗期QTL位点的精细定位及相关分子标记的研究较为有限；因此，需要进一步地深入挖掘与分析水稻抽穗期QTL位点及相关分子标记，为具有适宜抽穗期水稻品种的筛选与鉴定提供新的选择。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了调控水稻抽穗期的主效QTL及与其紧密连锁的分子标记，用于选育具有适宜抽穗期的水稻，可提高筛选效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明以粳稻品种热研2号为母本、籼稻品种华占为父本进行杂交，以杂交F1代连续自交后得到的重组自交系群体为材料，对水稻抽穗期进行统计和分析，同时利用该群体已构建的加密遗传图谱对数据进行QTL作图分析，在4号染色体上发现一个LOD值高达5.75主效QTL，命名为HD-1，遗传距离为146.5-148.3c M，物理距离为34193251-34596818bp。

上述调控水稻抽穗期的主效QTL可应用于水稻品种选育，通过开发与主效QTL紧密连锁的分子标记，检测水稻品种或品系中检测水稻品种或品系中抽穗期相关QTL，可加快培育具有合适抽穗期水稻选育进程。

进一步地，主效QTL位于分子标记Indel hd-1和分子标记Indel hd-2之间；

分子标记Indel hd-1的引物对为：

上游引物：5’-GGTCAAACGTTGAGCATGAA-3’，SEQ ID NO.1；

下游引物：5’-CACAAGTGGAGCGTGCTTTA-3’，SEQ ID NO.2；

分子标记Indel hd-2的引物对为：

上游引物：5’-TGTAGCTGGTGAGGACTGGA-3’，SEQ ID NO.3；

下游引物：5’-GGCGAAGAAAACGCTGGTA-3’，SEQ ID NO.4。

上述分子标记Indel hd-1和分子标记Indel hd-2为与水稻抽穗期的主效QT L紧密连锁的分子标记，通过分子标记的检测，可以预测水稻植株的抽穗期，加快培育具有合适抽穗期水稻的选育进度。

进一步地，本发明提供一种水稻的选育方法：提取水稻DNA，使用上述分子标记的引物对对DNA进行PCR扩增，扩增产物进行电泳检测，通过带型分析水稻的抽穗期。

上述方法可用于具有适宜抽穗期水稻的筛选以及水稻种质资源的分子鉴定。

优选地，PCR扩增的反应体系为：上游引物1μL，下游引物1μL，DNA模板2μL，mix酶6μL，ddH

PCR扩增的反应程序为：94℃预变性3min；94℃变性30s，57℃退火30s，72℃延伸30s，扩增38个循环；最后72℃终延伸10min。

进一步地，上述分子标记的引物对可用于制备水稻选育试剂盒。

综上所述，本发明定位到调控水稻抽穗期的主效QTL HD-1，应用该QTL位点获得与其紧密连锁的2对分子标记，利用该分子标记可预测水稻材料的抽穗期，加快水稻理想株型的选育。

附图说明

图1所示为调控水稻抽穗期的主效QTL定位过程中所使用的遗传材料构建流程图；

图2所示为RIL群体抽穗期的频率分布图；

其中，RY代表水稻品种热研2号，HZ代表水稻品种华占；

图3所示为调控水稻抽穗期的主效QTL HD-1在第4号染色体上的位置；

图4所示为分子标记Indel hd-1的引物对在亲本及其F1代和RIL群体中扩增产生的电泳图；

其中，1为华占、2为热研2号、3为热研2号/华占杂交后代F1(抽穗时间偏向热研2号)、4-12为热研2号/华占杂交组合的RIL群体中抽穗较早的水稻株系材料。

图5所示为分子标记Indel hd-2的引物对在亲本及其F1代和RIL群体中扩增产生的电泳图；

其中，1为华占、2为热研2号、3为热研2号/华占杂交后代F1、4-12为热研2号/华占杂交组合的RIL群体中抽穗较早的水稻株系材料。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1调控水稻抽穗期的主效QTL定位

1.实验材料的获取

以华占为供体亲本，水稻品种热研2号为受体亲本进行杂交，利用单粒传法(即，对F1进行套袋单株受种处理，直至后代株系表型不发生分离)，最终得了134个稳定遗传的株系(F13，所有株系表型稳定)，组成重组自交系RIL群体，如图1。

选取亲本与各株系种子(F13)各60粒，表面消毒后浸种2天，每隔一天换一次水，再用湿润的毛巾包裹，置于37℃恒温箱中催芽2天，中途保证毛巾处于湿润状态，挑选露白一致的种子播种。30天后，选择生长状况相似的亲本及各株系秧苗各24株移栽，所有水稻材料种植于浙江省金华市浙江师范大学生化学院试验田，常规管理。

2.抽穗期统计

对亲本、F1代植株及其F2代群体每个单株的抽穗时间进行调查，并记录结果；抽穗时间为播种后至水稻主穗抽1cm的天数。

结果如图2所示，抽穗期数据表现为连续正态分布且范围广泛，其中热研2号抽穗较早，华占抽穗较晚，并且有较多的抽穗期早于热研2号或抽穗期晚于华占的个体存在。

3.QTL定位分析

利用实验室前期开发的大量的SNP和Indel标记构建的遗传图谱，对水稻抽穗期进行数量性状座位(QTL)区间作图，通过R-QTL专业软件分析整个染色体组的标记和数量性状表型值的关系，将QTL逐一定位到连锁群的相应位置，并估计其遗传效应。若检测到LOD>2.5的分子标记，则认为LOD值最高处对应的2个标记间存在1个QTL。

最终，在水稻热研2号整个染色体组中找到位于第4号染色体上的Indel hd-1标记和Indel hd-2标记之间的一个主效QTL，LOD值高达5.75，其遗传距离为146.5-148.3cM，物理距离为34193251-34596818bp，并命名为HD-1(图3)。

实施例2分子标记辅助选择

在QTL位点HD-1上下游分别设定分子标记Indel hd-1和分子标记Indel hd-2，并设计引物；

分子标记Indel hd-1的引物对为：

上游引物：5’-GGTCAAACGTTGAGCATGAA-3’，SEQ ID NO.1；

下游引物：5’-CACAAGTGGAGCGTGCTTTA-3’，SEQ ID NO.2；

分子标记Indel hd-2的引物对为：

上游引物：5’-TGTAGCTGGTGAGGACTGGA-3’，SEQ ID NO.3；

下游引物：5’-GGCGAAGAAAACGCTGGTA-3’，SEQ ID NO.4。

取亲本热研2号、华占及其F1代和RIL群体的水稻叶片，提取基因组DNA，利用上述分子标记对其基因组DNA进行PCR扩增；

PCR反应体系：上游引物(10μmol)1μL，下游引物(10μmol)1μL，DNA模板2μL(＞100ng/μL)，mix酶(擎科生物公司，2×Taq Master Mix)6μL，ddH

反应程序为：94℃预变性3min；94℃变性30s，57℃退火30s，72℃延伸30s，扩增38个循环；最后72℃终延伸10min。

PCR扩增产物在5％琼脂糖凝胶电泳检测，部分结果如图4-5所示。

对电泳检测条带带型进行分析，其中，条带趋向于亲本热研2号，则说明该株系水稻抽穗期较早，若趋向华占则说明抽穗期较晚。

将受试株系水稻抽穗时间与通过带型分析预测的结果进行比对，显示预测结果与实际统计结果相吻合。

实施例3水稻抽穗期相关QTL在水稻育种中的应用

以抽穗期较晚的水稻品种9311为父本，热研2号为母本进行杂交，获得相应的F1，以9311为轮回亲本进行回交，至BC

对电泳检测条带带型进行分析，条带趋向于亲本热研2号，则说明该株系水稻抽穗期较早。利用该方法进行筛选，定向选择，可获得抽穗期较早且保留了9311优良性状的水稻，大大提高了育种效率。

综上所述，本发明的调控水稻抽穗期的主效QTL可以有效加快优化水稻品种的进程。在水稻分子辅助育种的过程中可以培育具有适宜抽穗期的水稻。此种方法简便易行，安全有效，有益于提高水稻品种的经济价值，兼顾经济与生态效益，适于大规模推广应用。

本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

序列表

<110> 浙江师范大学

<120> 调控水稻抽穗期的主效QTL及分子标记与应用

<160> 4

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 20

<212> DNA

<213> Artificial

<400> 1

ggtcaaacgt tgagcatgaa 20

<210> 2

<211> 20

<212> DNA

<213> Artificial

<400> 2

cacaagtgga gcgtgcttta 20

<210> 3

<211> 20

<212> DNA

<213> Artificial

<400> 3

tgtagctggt gaggactgga 20

<210> 4

<211> 19

<212> DNA

<213> Artificial

<400> 4

ggcgaagaaa acgctggta 19