CN108277292A - 一种聚合5个qtl培育大株高水稻的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚合5个QTL培育大株高水稻的方法：将Lemont和扬稻4号杂交组配重组自交系分离群体，对分离群体内的不同株系利用D130B、D304B、D463、RM271、D1246等5个分子标记分别检测5个与株高相关的QTL。将标记D130B扩增扬稻4号的分子标记带型命名为A，D304B扩增扬稻4号的分子标记带型命名为B，D463扩增Lemont的分子标记带型命名为C，RM271扩增Lemont的分子标记带型命名为D，D1246扩增扬稻4号的分子标记带型命名为E。根据育种需要选择聚合A、B、C、D、E五个分子标记基因型中不同数目基因型的株系来获得不同株高的水稻育种材料。

Description

一种聚合5个QTL培育大株高水稻的方法
技术领域
本发明涉及一种聚合5个QTL培育大株高水稻的方法，该方法可利用5个分子标记快速选育出大株高的水稻材料。
背景技术
水稻生产是关乎我国的粮食安全的重要粮食作物。我国水稻育种界选育不同株高水稻的传统方法都是通过表型选择进行的，即在水稻成熟期根据水稻株高来选择不同株高的水稻材料，选定之后在下一代才能进一步利用。而通过分子标记对水稻株高相关基因进行选择可以在水稻苗期即对株高进行选择，选择的准确率高，在当代即可利用，比传统的表型选择方法大大提高了育种效率。水稻的株高是一个数量性状，受多个数量性状基因座位(QTL)控制。为了有效的提高育种效率，加快育种进程，本发明提出一种聚合5个QTL培育大株高水稻的方法。本发明相比传统的表型选择方法更简便快速，在水稻苗期即可对株高作出选择，因此大大提高了育种效率。
发明内容
本发明包括以下步骤：
(1)将水稻品种Lemont与水稻品种扬稻4号杂交并构建重组自交系分离群体Fn，n≥6；
(2)用5个分子标记D130B、D304B、D463、RM271、D1246分别PCR扩增步骤(1)获得的分离群体内的不同株系的叶片DNA；
(3)利用步骤(2)所述的5个分子标记分别检测步骤(1)描述的分离群体内的不同株系，追踪5个与水稻株高有关的数量性状基因座位；其中标记D130B位于水稻第1染色体，用于追踪第1染色体与株高有关的QTL：qPH-1YD；标记D304B位于水稻第3染色体，用于追踪第3染色体与株高有关的QTL：qPH-3YD；标记D463位于水稻第4染色体，用于追踪第4染色体与株高有关的QTL：qPH-4LE；标记RM271位于水稻第10染色体，用于追踪第10染色体与株高有关的QTL：qPH-10LE；标记D1246位于水稻第12染色体，用于追踪第12染色体与株高有关的QTL：qPH-12YD；将标记D130B扩增扬稻4号的分子标记带型命名为A，标记D304B扩增扬稻4号的分子标记带型命名为B，标记D463扩增Lemont的分子标记带型命名为C，标记RM271扩增Lemont的分子标记带型命名为D，标记D1246扩增扬稻4号的分子标记带型命名为E；
(4)选择步骤(1)描述的分离群体内聚合步骤(3)描述的A、B、C、D、E全部5个基因型的株系以获得株高最大的水稻材料；选择步骤(1)描述的分离群体内聚合步骤(3)描述的A、B、C、D、E五个基因型中的任意4个基因型的株系以获得株高次之的水稻材料；选择步骤(1)描述的分离群体内聚合步骤(3)描述的A、B、C、D、E五个基因型中的任意3个基因型的株系以获得株高较聚合任意4个基因型的株系更小的水稻材料；选择步骤(1)描述的分离群体内聚合步骤(3)描述的A、B、C、D、E五个基因型中的任意2个基因型的株系以获得株高较聚合任意3个基因型的株系更小的水稻材料；选择步骤(1)描述的分离群体内携带步骤(3)描述的A、B、C、D、E五个基因型中的任意1个基因型的株系以获得株高较聚合任意2个基因型的株系更小的水稻材料。
进一步地，所述步骤(3)中，分子标记基因型A的带型与利用标记D130B在扬稻4号上PCR扩增到的带型相同，但A并不是qPH-1YD的基因型，由于D130B与qPH-1YD基因连锁，可间接通过选择A的基因型来选择qPH-1YD的基因型；同理可根据D304B与qPH-3YD连锁而通过间接选择B基因型来选择qPH-3YD的基因型；根据D463与qPH-4LE连锁而通过间接选择C基因型来选择qPH-4LE的基因型；根据RM271与qPH-10LE连锁而通过间接选择D基因型来选择qPH-10LE的基因型；根据D1246与qPH-12YD连锁而通过间接选择E基因型来选择qPH-12YD的基因型。
进一步地，所述步骤(4)中，聚合不同数目的基因型的株系的平均株高按从大到小排序为：聚合A、B、C、D、E全部5个基因型＞聚合A、B、C、D、E中的任意4个基因型＞聚合A、B、C、D、E中的任意3个基因型＞聚合A、B、C、D、E中的任意2个基因型＞携带A、B、C、D、E中的任意1个基因型；需要指出的是，上述排序大小仅适用于种植在同一个环境条件下对同一Fn世代的分离群体内的株系进行比较，所述Fn中n为固定数值。
进一步地，大株高水稻定义为聚合步骤(3)描述的A、B、C、D、E全部五个基因型的株系在每年5月20日于杭州播种条件下株高大于130cm的水稻。
具体实施方式
实施例1：在水稻品种Lemont和水稻品种扬稻4号杂交组配的F6代分离群体中，5个分子标记的应用。
1.将水稻品种Lemont作母本，与水稻品种扬稻4号作父本进行杂交并构建F6代分离群体(Lemont为来自美国的粳稻品种，扬稻4号为来自江苏的籼稻品种，Lemont和扬稻4号由中国水稻研究所国家水稻种质资源中期库提供)，这个包括219个株系在内的F6分离群体于2013年5月播种在杭州市富阳区中国水稻研究所试验场。
2.利用标记D130B、D304B、D463、RM271、D1246对这个219个株系的分离群体每一株系进行PCR检测，利用标记D130B扩增扬稻4号的分子标记带型来追踪第1染色体上的株高增高的等位基因qPH-1YD，利用标记D304B扩增扬稻4号的分子标记带型来追踪第3染色体上的株高增高的等位基因qPH-3YD，利用标记D463扩增Lemont的分子标记带型来追踪第4染色体上的株高增高的等位基因qPH-4LE，利用标记RM271扩增Lemont的分子标记带型来追踪第10染色体上的株高增高的等位基因qPH-10LE，利用标记D1246扩增扬稻4号的分子标记带型来追踪第12染色体上的株高增高的等位基因qPH-12YD。将标记D130B扩增扬稻4号的分子标记带型命名为A，标记D304B扩增扬稻4号的分子标记带型命名为B，标记D463扩增Lemont的分子标记带型命名为C，标记RM271扩增Lemont的分子标记带型命名为D，标记D1246扩增扬稻4号的分子标记带型命名为E。
3.选择携带不同数目的株高增高的等位基因的株系以获得平均株高不同的水稻材料(表1)。
表1.在F6世代利用D130B、D304B、D463、RM271、D1246等5个标记进行选择得到的携带不同等位基因的株系的平均株高，该F6群体于2013年5月20日播种于杭州
实施例2：在水稻品种Lemont和水稻品种扬稻4号杂交组配的F13代分离群体中，5个分子标记的应用。
1.将水稻品种Lemont作母本，与水稻品种扬稻4号作父本进行杂交并构建F13代分离群体(Lemont为来自美国的粳稻品种，扬稻4号为来自江苏的籼稻品种，Lemont和扬稻4号由中国水稻研究所国家水稻种质资源中期库提供)，这个包括219个株系在内的F13分离群体于2017年5月20日播种在杭州市富阳区中国水稻研究所试验农场。
2.利用标记D130B、D304B、D463、RM271、D1246对这个219个株系的分离群体每一株系进行PCR检测，利用标记D130B扩增扬稻4号的分子标记带型来追踪第1染色体上的株高增高的等位基因qPH-1YD，利用标记D304B扩增扬稻4号的分子标记带型来追踪第3染色体上的株高增高的等位基因qPH-3YD，利用标记D463扩增Lemont的分子标记带型来追踪第4染色体上的株高增高的等位基因qPH-4LE，利用标记RM271扩增Lemont的分子标记带型来追踪第10染色体上的株高增高的等位基因qPH-10LE，利用标记D1246扩增扬稻4号的分子标记带型来追踪第12染色体上的株高增高的等位基因qPH-12YD。将标记D130B扩增扬稻4号的分子标记带型命名为A，标记D304B扩增扬稻4号的分子标记带型命名为B，标记D463扩增Lemont的分子标记带型命名为C，标记RM271扩增Lemont的分子标记带型命名为D，标记D1246扩增扬稻4号的分子标记带型命名为E。
3.选择携带不同数目的株高增高的等位基因的株系以获得平均株高不同的水稻材料(表2)。
表2.在F13世代利用D130B、D304B、D463、RM271、D1246等5个标记进行选择得到的携带不同等位基因的株系的平均株高，该F13群体于2017年5月20日播种于杭州
从以上2个实施例子可以看出，聚合A、B、C、D、E全部5个基因型的平均株高＞聚合A、B、C、D、E中的任意4个基因型的平均株高＞聚合A、B、C、D、E中的任意3个基因型的平均株高＞聚合A、B、C、D、E中的任意2个基因型的平均株高＞聚合A、B、C、D、E中的任意1个基因型的平均株高。需要注意的是，上述排序大小仅适用于对种植在同一个环境条件下的同一Fn世代的分离群体内的株系进行比较，例如将种植在2013年的F6群体的株系与种植在2017年的F13群体的株系进行比较是没有意义的。
以上2个实施例子PCR扩增所用到的叶片DNA的提取方法采用通用的CTAB方法；D130B分子标记的PCR扩增程序为94℃5分钟，35个循环的94℃30秒、50℃30秒、72℃1分钟，及最后的72℃7分钟；D304B分子标记的PCR扩增程序为94℃5分钟，35个循环的94℃30秒、55℃30秒、72℃1分钟，及最后的72℃7分钟；D463分子标记的PCR扩增程序为94℃5分钟，35个循环的94℃30秒、50℃30秒、72℃1分钟，及最后的72℃7分钟；RM271分子标记的PCR扩增程序为94℃5分钟，35个循环的94℃30秒、55℃30秒、72℃1分钟，及最后的72℃7分钟；D1246分子标记的PCR扩增程序为94℃5分钟，35个循环的94℃30秒、45℃30秒、72℃1分钟，及最后的72℃7分钟。PCR扩增产物采用通用的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳法和硝酸银染色法进行检测。D130B、D304B、D463、D1246的标记序列见Zeng等，Development of 1047 insertion-deletion markers for rice genetic studies and breeding，Genet.Mol.Res.2013年12卷第4期，5226-5235。RM271的标记序列见Gramene网站(www.gramene.org)。由于这些方法都是通用的常规实验方法，因此在这里不再赘述。
最后，需要指出的是，本发明不仅仅限于以上的实施例子，本领域技术人员从本发明公开内容直接推导或联想到的所有变通情况，均认为是本发明的保护范围。例如，本发明不仅仅局限于应用在Lemont和扬稻4号组配的重组自交系分离群体，也可应用于Lemont和扬稻4号组配的BCkFm(k≥1，m≥1)群体，及其他用Lemont和扬稻4号组配的分离群体等。

Claims (4)

1.一种聚合5个QTL培育大株高水稻的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水稻品种Lemont与水稻品种扬稻4号杂交并构建重组自交系分离群体Fn，n≥6；
(2)用5个分子标记D130B、D304B、D463、RM271、D1246分别PCR扩增步骤(1)获得的分离群体内的不同株系的叶片DNA；
(3)利用步骤(2)所述的5个分子标记分别检测步骤(1)描述的分离群体内的不同株系，追踪5个与水稻株高有关的数量性状基因座位；其中标记D130B位于水稻第1染色体，用于追踪第1染色体与株高有关的QTL：qPH-1YD；标记D304B位于水稻第3染色体，用于追踪第3染色体与株高有关的QTL：qPH-3YD；标记D463位于水稻第4染色体，用于追踪第4染色体与株高有关的QTL：qPH-4LE；标记RM271位于水稻第10染色体，用于追踪第10染色体与株高有关的QTL：qPH-10LE；标记D1246位于水稻第12染色体，用于追踪第12染色体与株高有关的QTL：qPH-12YD；将标记D130B扩增扬稻4号的分子标记带型命名为A，标记D304B扩增扬稻4号的分子标记带型命名为B，标记D463扩增Lemont的分子标记带型命名为C，标记RM271扩增Lemont的分子标记带型命名为D，标记D1246扩增扬稻4号的分子标记带型命名为E；
(4)选择步骤(1)描述的分离群体内聚合步骤(3)描述的A、B、C、D、E全部5个基因型的株系以获得株高最大的水稻材料；选择步骤(1)描述的分离群体内聚合步骤(3)描述的A、B、C、D、E五个基因型中的任意4个基因型的株系以获得株高次之的水稻材料；选择步骤(1)描述的分离群体内聚合步骤(3)描述的A、B、C、D、E五个基因型中的任意3个基因型的株系以获得株高较聚合任意4个基因型的株系更小的水稻材料；选择步骤(1)描述的分离群体内聚合步骤(3)描述的A、B、C、D、E五个基因型中的任意2个基因型的株系以获得株高较聚合任意3个基因型的株系更小的水稻材料；选择步骤(1)描述的分离群体内携带步骤(3)描述的A、B、C、D、E五个基因型中的任意1个基因型的株系以获得株高较聚合任意2个基因型的株系更小的水稻材料。
2.根据权利要求1所述的聚合5个QTL培育大株高水稻的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，分子标记基因型A的带型与利用标记D130B在扬稻4号上PCR扩增到的带型相同，但A并不是qPH-1YD的基因型，由于D130B与qPH-1YD基因连锁，可间接通过选择A的基因型来选择qPH-1YD的基因型；同理可根据D304B与qPH-3YD连锁而通过间接选择B基因型来选择qPH-3YD的基因型；根据D463与qPH-4LE连锁而通过间接选择C基因型来选择qPH-4LE的基因型；根据RM271与qPH-10LE连锁而通过间接选择D基因型来选择qPH-10LE的基因型；根据D1246与qPH-12YD连锁而通过间接选择E基因型来选择qPH-12YD的基因型。
3.根据权利要求1所述的聚合5个QTL培育大株高水稻的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，聚合不同数目的基因型的株系的平均株高按从大到小排序为：聚合A、B、C、D、E全部5个基因型＞聚合A、B、C、D、E中的任意4个基因型＞聚合A、B、C、D、E中的任意3个基因型＞聚合A、B、C、D、E中的任意2个基因型＞携带A、B、C、D、E中的任意1个基因型；需要指出的是，上述排序大小仅适用于对种植在同一个环境条件下的同一Fn世代的分离群体内的株系进行比较，所述Fn中n为固定数值。
4.根据权利要求1所述的聚合5个QTL培育大株高水稻的方法，其特征在于，大株高水稻定义为聚合权利要求1所述的步骤(3)描述的A、B、C、D、E全部五个基因型的株系在每年5月20日于杭州播种条件下株高大于130cm的水稻。
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