CN110205402B - 一种水稻早花性状qtl的鉴定及其在水稻育种中的用途 - Google Patents

一种水稻早花性状qtl的鉴定及其在水稻育种中的用途 Download PDF

Info

Publication number
CN110205402B
CN110205402B CN201910594877.0A CN201910594877A CN110205402B CN 110205402 B CN110205402 B CN 110205402B CN 201910594877 A CN201910594877 A CN 201910594877A CN 110205402 B CN110205402 B CN 110205402B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rice
early
qtl
rice plant
flowering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910594877.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110205402A (zh
Inventor
曹志斌
曾博虹
李瑶
袁林峰
吴晓峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangxi Super Rice Research And Development Center (hainan Rice Breeding Center Jiangxi Academy Of Agricultural Sciences)
Original Assignee
Jiangxi Super Rice Research And Development Center (hainan Rice Breeding Center Jiangxi Academy Of Agricultural Sciences)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangxi Super Rice Research And Development Center (hainan Rice Breeding Center Jiangxi Academy Of Agricultural Sciences) filed Critical Jiangxi Super Rice Research And Development Center (hainan Rice Breeding Center Jiangxi Academy Of Agricultural Sciences)
Priority to CN201910594877.0A priority Critical patent/CN110205402B/zh
Publication of CN110205402A publication Critical patent/CN110205402A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110205402B publication Critical patent/CN110205402B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/6895—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for plants, fungi or algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00—Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/13—Plant traits
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00—Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/156—Polymorphic or mutational markers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/13—Abiotic stress
    • Y02A40/138—Plants tolerant to heat

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明涉及水稻品种培育领域，具体而言，涉及一种水稻早花性状QTL的鉴定及其在水稻育种中的用途。该所述QTL qEMF7位于水稻7号染色体短臂上，且标记区间位于SSR分子标记RM3484和RM8263之间。本发明不但有助于解决我国水稻耐热育种进展迟缓的问题，而且有助于克服现有育种技术对提高扬花期耐热选择效率低的问题，大大加快我国水稻耐热新品种培育与种子产业化进程。

Description

一种水稻早花性状QTL的鉴定及其在水稻育种中的用途
技术领域
本发明涉及水稻品种培育领域，具体而言，涉及一种水稻早花性状QTL的鉴定及其在水稻育种中的用途。
背景技术
高温热害是影响全球水稻产量和品质主要因子之一，也是中国稻作的主要自然灾害，主要发生在长江流域以南。这些地区的早稻灌浆期、早熟中稻孕穗期至开花期往往处于7～8月，此时期常有较长时间维持高温天气。尤其这时早熟中稻正处于孕穗期至开花期，对高温最敏感，晴热高温天气对水稻授粉、结实产生严重不利影响。其中高温最严重的地区包括江西的大部、湖南的东部、浙江的西南部、四川的东部和广东的东北部等双季稻区。使得一些具有高产潜力的品种或组合的高产性不稳定，甚至造成大幅减产。在这些受灾稻区中，江西是早稻高温热害最为严重的地区，通常都是在7月上中旬，控制这些地区的副高压脊线往往呈停滞状态，于是在较长时间维持高温天气，经常连续几天甚至十几天日平均气温可达33-35℃，有时日最高气温达40℃以上。
植物生长发育过程中会经历许多逆境胁迫，植物进化过程中形成了多种适应胁迫的方式，逆境逃避和逆境忍耐是最常见的两种策略。这两种方式在水稻适应高温胁迫中依然适用。例如在一天中，不同品种的水稻开花时间存在广泛的变异，一些水稻品种具有较早开花的习性，从而有效避免了颖花开放时期的高温(气温上升至35℃前1小时)；而一些水稻品种在高温胁迫下，仍然可以保持较高的光合速率、花粉活力、花粉开裂和花粉萌发等特性，从而表现为典型的高温逆境忍耐。然而，人们对植物如何抗高温的机制还不完全了解。因此，为了有效地、针对性地改变水稻品种的抗高温性，本领域迫切需要开发与高温适应有关的不同类型资源来丰富水稻适应高温育种的资源。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明目的是提供水稻早花性状筛选的分子标记与方法。通过检测与水稻早花性状基因位点连锁的分子标记，可以快速筛选出早花避热的水稻品种，提高水稻早花避热筛选的可靠性、有效性；可以确定有无控制早花基因导入到育种品系中，提高水稻早花避热性状的选择效率、加快育种进程。
具体的，本发明涉及一种产生被赋予抗高温性状水稻植物的方法，其特征在于，包括使水稻植物携带包含QTL qEMF7的遗传决定因子，所述QTL qEMF7位于水稻7号染色体短臂上，且标记区间位于SSR分子标记RM3484和RM8263之间。
具有QTL qEMF7的水稻植物具有扬花期避热适应高温的特点，因而具有该QTL对高温具有更好的抗性。
QTL qEMF7与RM3484和/或RM8263紧密连锁，单标记选择效率均能达99％以上，因而可以通过检测SSR标记RM3484和/或RM8263标记的来指示QTL qEMF7的存在，进而早花性状水稻植物。
分子标记辅助选择育种目标明确，节约成本，不受环境影响。在传统育种方法中，首先要收集早花亲本与骨干亲本进行一系列杂交，回交，而且要在扬花期高温胁迫处理后，等到收获季节进行结实率表型鉴定从而选择单株。传统育种方法受环境影响大，可靠性低。通过本发明的与早花基因qEMF7紧密连锁的分子标记方法，可预测水稻早花性状，可以在种子苗期就鉴定出早花性状的单株，淘汰其它植株，可以有效控制育种规模，提高育种效率，能快速筛选出早花避热品种。同时，在水稻育种群体构建时，可以快速鉴定出具有早花基因qEMF7的单株，大大提高选择效率，缩短育种年限，为水稻早花避热品种改良和育种服务。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明鉴定的分子标记首次从非洲栽培稻中7号染色体短臂上定位到控制早花性状QTL qEMF7，并获得了紧密连锁的SSR标记RM3484和RM8263。
2.通过本发明分子标记定位的水稻早花QTL qEMF7，鉴定方法快速简便，选择效率高。只需要检测这些标记的存在，就可以准确判断水稻早花基因存在。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为qEMF7在7号染色体上初定位图；
图2为qEMF7在7号染色体上精细定位图；Groups(individuals):重组标记基因型分组(个体数)；SSR Makers:SSR标记；Genetic distance/cM,遗传距离/厘摩尔；黑色置换区域：纯合IRGC103553基因型区域；灰色置换区域：重组交换区域；白色置换区域：纯合R9311基因型区域；
图3为与qEMF7紧密连锁的分子标记RM3484在R9311及IRGC103553多态性带型，箭头所指为目的扩增片段；泳道1，2，3分别是DNAMaker，IRGC103553和R9311扩增带型；
图4为与qEMF7紧密连锁的分子标记RM8263多态性带型，箭头所指为目的扩增片段；泳道1，2，3分别是DNA Maker，IRGC103553和R9311扩增带型。
具体实施方式
本发明可通过后续对于本发明一些实施方案描述以及其中所包括的实施例的详细内容而更容易被了解。
在进一步叙述本发明之前，应明了本发明不会被局限于所述特定实施方案中，因为这些实施方案必然是多样的。亦应明了本说明书中所使用的用语仅是为了阐述特定实施方案，而非作为限制，因为本发明的范围将会被仅仅界定在所附的权利要求中。
名词定义
在陈述本发明的详细内容之前，应当了解被使用于本说明书中的数个用语。
抗高温胁迫性状：也可以与“抗热胁迫性状”等术语替换使用，并且“高温胁迫”或“热胁迫”定义为环境温度以充分的时间热到足够使这些温度导致水稻植物功能或发育的损害的情况，其在损害上是可逆或不可逆的。“高温”可以是“高空气温度”或“高土壤温度”、“高日间温度”或“高夜间温度”、或超过一种的这些的组合。在本发明的一个实施例中，所述环境温度可以处于30℃至42℃的范围，例如31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃或更高。在本发明的一个实施例中，所述高温的时长可以处于1-16小时的范围内。
早花性状：指水稻植物的开花起始时间(或者比散粉起始时间及散粉高峰时间)早～1.5小时，从而能够避开(约10点半以后的)自然高温胁迫时间段开花。
农学上优良的：如本文使用的，指基因型，其具有许多可辨别性状的最佳表现，其是本领域技术人员所公知的植物所具有的利于植物生产和/或商业应用的农学特性。如绿度、成熟时的鲜重、成熟时的干重、果实产量、种子产量、生长速率、总植物含氮量、果实含氮量、种子含氮量、营养组织含氮量、总植物游离氨基酸含量、果实游离氨基酸含量、种子游离氨基酸含量、营养组织游离氨基酸含量、总植物蛋白质含量、果实蛋白质含量、种子蛋白质含量、营养组织蛋白质含量、耐旱性、耐高温性、氮摄取、根倒伏、收获指数、茎倒伏、植物高度、穗高、穗长、耐盐性、早期幼苗活力和低温胁迫下的出苗萌发势、营养势、抗病性、种子结实、垩白性状高温钝感、站立能力(standability)和脱粒能力。并且通常意味着能够测量增加的生物量，例如测量植株高度、植物总叶片面积、植物鲜重、植物干重或植物种子产量与对照植物相比的增加。
杂交：两种亲本植物的交配。
F1杂种/F1代：两种非等基因植物杂交的第一代子代。
F2杂种/F2代：F1代自交所产生的子代。
SSR：Simple Sequence Repeat的缩写，中文含义为简单重复序列标记，SSR是以PCR技术为核心的DNA分子标记技术，也可称为微卫星序列标记(Microsatellitesequence，MS)，或短串联重复标记(Short Tandem Repeat，STR)。
数量性状基因座(QTL)：数量性状基因座(QTL)指在一定程度上控制通常连续分布的以数值表示的性状的遗传基因座。
连锁：一种现象，其中相同染色体上的等位基因比如果等位基因的传递是独立的而偶然预期的更倾向于一起分离。
本发明的示例性实施方案
本发明涉及一种鉴定早花性状水稻植物的方法，其特征在于，包括在所述水稻植物的DNA中检测SSR标记RM3484和/或RM8263的存在。
本发明中用到的SSR分子标记RM序列除特殊说明外，都按照gramene(http://www.gramene.org/)网站公布的序列合成。
本发明发现，与水稻早花性状相关的QTL qEMF7定位在RM3484-RM8263区间并与二者紧密连锁，单标记选择效率可达99％-100％，任何双标记组合选择效率均达到100％。遗传图距为0.94cM，物理图距为236kb。
QTL可通过使用分子标记进行鉴定。QTL可通过遗传图谱上的位置、或通过指示连锁群或染色体上的位置来鉴定。因此，QTL赋予的遗传性状可通过分子标记进行鉴定与表征。
在一些实施方式中，检测所述SSR标记存在的方法为PCR扩增或测序。
在一些实施方式中，所述RM3484在PCR扩增时所用上下游引物的核苷酸序列分别为SEQ ID NO：1和2所示，在非洲栽培稻IRGC102309中可扩增出长度为323bp的DNA片段；所述RM8263在PCR扩增时所用上下游引物的核苷酸序列分别为SEQ ID NO：3和4所示，在非洲栽培稻IRGC102309中可扩增出长度为330bp的DNA片段。
根据本发明的一方面，本发明还涉及产生被赋予抗高温胁迫性状水稻植物的方法，包括使水稻植物携带包含QTL qEMF7的遗传决定因子，所述QTL qEMF7位于水稻7号染色体短臂上，且标记区间位于SSR分子标记RM3484和RM8263之间。
在一些实施方式中，所述使水稻植物携带包含QTL qEMF7的遗传决定因子的方法包括下述步骤：
a).采用权利要求1～3任一项所述的方法测定第一种水稻植物是否具有早花性状；
b).任选地对早花性状表型进行验证；
c).选择包含早花性状的第一种水稻植物，并将其与第二种水稻植物杂交1次，以产生包含QTL qEMF7的子代植物；
d).任选地使用步骤c)中所述的子代植物作为原材料，与第二种水稻植物回交2-5次，再自交1-5次，以产生其它子代植物。
在一些实施方式中，所述第一种水稻植物为供体，所述第二种水稻植物为受体。
在一些实施方式中，所述第二种水稻植物属于农学上优良的品种。
在一些实施方式中，所述方法还包括选择包含QTL qEMF7，以及属于农学上优良特征的水稻植物。
在一些实施方式中，所述抗高温胁迫性状具体为高温逃避性状，优选为早花性状。
根据本发明的另一方面，本发明还涉及由如上所述的方法产生的水稻植物用于产生具有抗高温性状的水稻繁殖材料的用途，所述繁殖材料适合于产生具有抗高温性状，且包含所述QTL qEMF7的水稻植物或其种子；
其中繁殖材料适宜于有性繁殖、植物性繁殖或可再生的细胞的组织培养。
在一些实施方式中，适宜于有性繁殖的所述繁殖材料选自小孢子，花粉，子房，胚珠，胚囊和卵细胞；
在一些实施方式中，适宜于植物性繁殖的所述繁殖材料选自插枝，根，茎，细胞，原生质体；
在一些实施方式中，适宜于可再生的细胞的组织培养的所述繁殖材料选自叶，花粉，胚，子叶，下胚轴，分生组织细胞，根，根端，花药，花，种子和茎。
本发明也涉及种子生产的方法，包括使包含所述QTL qEMF7的水稻植物生长，允许植物产生种子，及收获那些种子。种子的产生适宜地通过杂交或自交进行。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
本发明的实施程序是:将引自国际水稻研究所种质中心(IRGC)的非洲栽培稻种品种IRGC103553(Oryza glaberrima Steud)进行田间种植并按单株进行混收，然后在抽穗扬花期自然高温胁迫下进行耐热性鉴定，经过连续三年的抽穗扬花期鉴定发现该品种花时很早，早上7点半钟就开始开花散粉，上午9点半钟就达到散粉高峰期，能够有效提前避开当天高温时段胁迫。R9311(O.subsp.Indica)是扬州里下河农业科学研究所张洪熙等选育的常规籼稻品种，在生产上得到大面积应用。其特性是具有熟期适中、产量高、抗病性较好，开花起始时间为上午10点半，中午12点达到开花高峰期，扬花期花时一般与当天上午10点半以后35℃以上自然高温时间段重合。上述材料经江西省超级水稻研究发展中心引进后，多年自交保存繁殖，如果其他同行需要，江西省超级水稻研究发展中心保证自申请日起20年内可向国内研究单位提供这些种质。
实施例
1.1染色体片段导入系的创制:2010年夏在江西省超级水稻研究发展中心南昌试验站，以IRGC103553为母本，R9311为父本配制杂交组合得到F1，杂种胚的拯救参照颜辉煌等(1997)的方法进行。同年将Fl种子在江西省农科院海南水稻育种中心基地种植5株，回交得到BC1F1种子。2011年夏种植BC1F1群体15株，回交得到BC2F1种子，同年冬季海南在江西省农科院海南水稻育种中心基地种植BC2F1群体50株，回交得到BC3F1种子。2012年夏种植BC3F1群体100株，回交得到BC4F1种子，同年冬季海南在江西省农科院海南水稻育种中心基地种植BC4F1群体150株，回交得到BC5F1种子。2013年夏种植BC5F1群体200株，回交得到BC6F1种子，同年冬季海南在江西省农科院海南水稻育种中心基地种植BC6F1群体450株，自交得到BC6F2种子。2013年夏种植BC5F1群体200株，回交得到BC6F1种子，同年冬季到海南在江西省农科院海南水稻育种中心基地种植BC6F1群体450株，自交得到BC6F2种子。2014年夏在江西省超级水稻研究发展中心南昌试验站种植BC6F2群体1200株。将这些单株开花时间进行观察记录扬花散粉开始及高峰时段，从早上7:30开始，每隔30分钟观察一次，直至14：30结束。发现1个比轮回亲本R9311散粉起始时间及散粉高峰时间早～1.5小时的单株，自交获得BC6F3种子。2015年继续在江西省超级水稻研究发展中心南昌试验基地种植BC6F3株系50株，重复鉴定散粉起始时间及散粉高峰时间，发现该株系(编号为CSIL07-16)比轮回亲本R9311散粉起始时间及散粉高峰时间早～1.5小时，且目标性状不发生分离，重要农艺性状水平达轮回亲本水平：①生育期140天以内；②株高114.0厘米左右；③穗长23.0厘米以上；④每穗实粒数174粒以上；⑤单株有效穗9.2根以上；⑥千粒重29克以上。
1.2分子标记检测：用1350对微卫星SSR引物首先对IRGC103553和R9311亲本的DNA多态性进行初步分析。这些微卫星(SSR)标记引物均来源于Gramene数据库(http://www.gramene.org/)上已公布的水稻微卫星引物序列，由北京鼎国生物技术有限责任公司合成，由申请人所在研究室保存。Taq酶、dNTPs等PCR试剂均购自sigma公司。PCR反应体积为10μl，反应体系具体成分为：67mM Tris-Hcl(pH8.8)，16mM(NH4)2SO4，2.5mM of MgC12，0.2mM of dNTPs，0.6μM of primer，0.5U Taqase和20ng的基因组DNA。PCR反应在Thermalcy Cycle 9600(Perkin--Elmer)上扩增。PCR反应程序为:94℃预变性5分钟后，94℃变性30秒，56℃退火30秒，72℃延伸60秒，循环35次，最后72℃延伸10分种；扩增产物在8％PAGE胶上电泳，然后进行银染，银染过程如下所述:固定(10％酒精，0.5％冰醋酸)12分钟，0.2％AgNO3中染色12分钟，水洗2次，每次1分钟，显色液(含1.5％NaOH，1％甲醛)中显影，记录结果。分子标记初步筛选结果表明，有570对SSR引物的扩增产物在双亲中有差异。将这570对引物来确定染色体片段导入系CSIL07-16的渐渗片段情况，共获得5个多态性位点，分别位于1号染色体(RM5718)，5号染色体(RM3917)，7号染色体(RM8033)，8号染色体(RM7057)，和10号染色体上(RM1375)。
1.3QTL分析：2015年夏季将CSIL07-16与轮回亲本R9311杂交获得BC7F1种子，同年到江西省农科院海南水稻育种中心基地种质BC7F1植株30株，自交得到BC7F2种子。
2016年夏季在江西省超级水稻研究发展中心南昌试验基地(北纬28。26’，东京115。85’)4月下旬种植BC7F2群体260株，分蘖盛期移入盆钵中。利用上述5个多态性SSR标记，检测BC7F2群体中5个标记基因型分离情况。为了检测开花时间(FOT，flower opentime)QTL的存在，以分离群体单株开花起始时间(BFOT，the time when first spikeletopened on a given day)及开花高峰时间(PFOT，the time when the largestpercentage were open on a given day)为指标评价早花性状。从7点半开始至下午14点，每隔半小时，对单株小穗扬花起始时间及扬花高峰时间进行调查记录，每种基因型至少调查3个单株。在南昌试验站8月10至18日期间，自早上7点半开始利用气温连续观测仪(L81-1温度记录仪，杭州路路格科技有限公司)每隔15分钟记录田间大气温度，选择上午8点钟气温在30℃左右,每小时上升2.0～3.5℃，上午10点开始温度超过35℃，中午12点前后最高气温超过40℃，并持续4小时以上的日期为有效高温胁迫日期。利用单标记分析方法，发现7号染色体上RM8033单株开花散粉起始时间BFOT及散粉高峰时间PFOT极显著相关(P＝0.00013)，非洲栽培稻IRGC103553基因型能够让单株散粉起始时间(BFOT)及散粉高峰时间(PFOT)分别提前～1.5小时。进一步在RM8033附近筛选到RM5711，RM7161，RM3718三个多态性SSR标记，同时利用这三个标记分析BC7F2群体260株的基因型。用Joinmap3.0软件构建局部连锁图谱，利用Windows QTL cartograopher 2.5软件进行QTL定位，将该QTL位于水稻7号染色体短臂上，位于SSR标记RM8033与RM7161之间，该标记区间产生了32个交换单株，遗传图距为6.1cM(图1)。该QTL的BFOT性状LOD值为6.4，解释19.3％的表型变异，加性效应值来自非洲栽培稻IRGC103553基因型，PFOT性状LOD值为5.4，解释17.5％的表型变异，加性效应值来自非洲栽培稻IRGC103553基因型(表2)。于是命名为qEMF7(a QTL for earlymorning flowering on chromosome 7)。为进一步缩小qEMF7的定位区间，2016年夏季，4月下旬在南昌试验基地种植RM5711至RM7161标记区段杂合的BC7F2重组单株衍生的分离群体(BC7F3)4300株。进一步从Gramene数据库(http://www.gramene.org/)选取目标区段内的21个SSR标记，筛选到6个具多态性的SSR标记。因此在BC7F3分离群体，继续利用上述一共9个SSR多态性标记对4300株分离群体进行交换单株检测(图2)。结合表型调查结果利用Windows QTL cartograopher 2.5软件将目标QTL定位在RM3484-RM8263区间。该群体中检测QTL qEMF7控制的BFOT性状LOD值为7.3，解释25.1％的表型变异，加性效应值来自非洲栽培稻RGC103553基因型，控制的PFOT性状LOD值为6.5，解释21.6％的表型变异，加性效应值来自非洲栽培稻RGC103553基因型(表2)。
表2 FOT起始时间及高峰时间QTLs分析结果
Figure GDA0002471754490000121
a加性效应来自IRGC103553基因型 b解释变异(％)
同时利用置换作图法将目标QTL精细定位在RM3484-RM8263区间，遗传图距为0.94cM，物理图距为236kb(图2)。通过检测与水稻早扬花散粉基因位点连锁的分子标记，可以预测水稻避开高温热害的能力，可以确定有无控制水稻早开花散粉基因导入育种品系中，提高水稻育种选择效率，加快育种进度。利用与qEMF7共分离或紧密连锁的RM3484-RM8263进行单标记选择。按照遗传连锁图距1cM换算法则，在分离群体中平均100个单株，该标记区间就会发生1个交换单株。因此利用RM3484和RM8263进行扩增获得目的片段(图3，图4)，单标记选择效率可达99％-100％，任何双标记组合选择效率均达到100％。将含有该QTL染色体片段的导入系CSIL07-16，分别于2013年和2014年种植在南昌试验基地和高安试验基地，种植两行，行长1米，株距16.5厘米，行距19.8厘米，二次重复。种植R9311作为对照，待经历高温胁迫(上午10点开始，温度超过35℃，并持续4小时以上)挂牌标记穗子进行考种，以导入系最终结实率为指标，评价扬花期高温胁迫对花粉育性的影响结果(表3)。经过实际计算后得出的数据是:含有非洲栽培稻目标染色体片段的导入系CSIL07-16两年结实率平均值分别为55.8％和54.4％，比对照R9311分别增加20.5％和21.3％，增幅极显著。因此该QTL应用于水稻分子育种，能有效提前～1.5小时避开高温时间段开花，提高水稻扬花期高温胁迫下的避热能力，显著提高花粉育性(结实率为评价指标)，从而提高产量，因此qEMF7是用于改良水稻扬花期避热性的极具应用价值的基因位点。
表3导入系CSIL07-16在不同年份、不同高温胁迫环境中结实率表现
Figure GDA0002471754490000131
**p<0.01(t-test)
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
SEQUENCE LISTING
<110> 江西省超级水稻研究发展中心（江西省农科院海南水稻育种中心）
<120> 一种水稻早花性状QTL的鉴定及其在水稻育种中的用途
<160> 4
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
tccggtcgtc ctcatcgtat cc 22
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
gccctcttgc tcccacatcg 20
<210> 3
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
tacgttacgg ttcacttcat gg 22
<210> 4
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 4
ggccaagaca acttcaagac c 21

Claims (10)

1.一种鉴定早花性状水稻植物的方法，其特征在于，包括在所述水稻植物的DNA中检测SSR标记RM3484和/或RM8263的存在。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述SSR标记存在的方法为PCR扩增或测序。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述RM3484在PCR扩增时所用上下游引物的核苷酸序列分别为SEQ ID NO：1和2所示，所述RM8263在PCR扩增时所用上下游引物的核苷酸序列分别为SEQ ID NO：3和4所示。
4.产生被赋予早花性状 水稻植物的方法，其特征在于，包括使水稻植物携带包含QTLqEMF7的遗传决定因子，所述QTL qEMF7位于水稻7号染色体短臂上，且标记区间位于SSR分子标记RM3484和RM8263之间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述使水稻植物携带包含QTL qEMF7的遗传决定因子的方法包括下述步骤：
a）. 采用权利要求1~3任一项所述的方法测定第一种水稻植物是否具有早花性状；
b）. 任选地对早花性状表型进行验证；
c）. 选择包含早花性状的第一种水稻植物，并将其与第二种水稻植物杂交1次，以产生包含QTL qEMF7的子代植物；
d）. 任选地使用步骤c）中所述的子代植物作为原材料，与第二种水稻植物回交2-5次，再自交1-5次，以产生其它子代植物。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一种水稻植物为供体，所述第二种水稻植物为受体。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二种水稻植物属于农学上优良的品种。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括选择包含QTL qEMF7，以及属于农学上优良特征的水稻植物。
9.由权利要求4～8任一项所述的方法产生的水稻植物用于产生具有早花性状 的水稻繁殖材料的用途，所述繁殖材料适合于产生具有早花性状 ，且包含所述QTL qEMF7的水稻植物或其种子；
其中繁殖材料适宜于有性繁殖、植物性繁殖或可再生的细胞的组织培养。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，适宜于有性繁殖的所述繁殖材料选自花粉、子房和卵细胞；
适宜于植物性繁殖的所述繁殖材料选自根、茎、细胞；
适宜于可再生的细胞的组织培养的所述繁殖材料选自叶、分生组织细胞、根、花、种子和茎。
CN201910594877.0A 2019-07-03 2019-07-03 一种水稻早花性状qtl的鉴定及其在水稻育种中的用途 Active CN110205402B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910594877.0A CN110205402B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 一种水稻早花性状qtl的鉴定及其在水稻育种中的用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910594877.0A CN110205402B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 一种水稻早花性状qtl的鉴定及其在水稻育种中的用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110205402A CN110205402A (zh) 2019-09-06
CN110205402B true CN110205402B (zh) 2020-07-03

Family

ID=67796038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910594877.0A Active CN110205402B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 一种水稻早花性状qtl的鉴定及其在水稻育种中的用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110205402B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003000904A2 (en) * 2001-06-22 2003-01-03 Syngenta Participations Ag Identification and characterization of plant genes
CN108925423A (zh) * 2018-09-29 2018-12-04 江西省超级水稻研究发展中心 一种水稻孕穗期耐热种质选育方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003000904A2 (en) * 2001-06-22 2003-01-03 Syngenta Participations Ag Identification and characterization of plant genes
CN108925423A (zh) * 2018-09-29 2018-12-04 江西省超级水稻研究发展中心 一种水稻孕穗期耐热种质选育方法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dissection of a QTL reveals an adaptive, interacting gene complex associated with transgressive variation for flowering time in rice;Luis F. Maas et al.;《Theor Appl Genet》;20091201;第120卷;第895-908页 *
Genetic Analysis for Heat Tolerance and Early Morning Flowering Traits at Flowering Stage in Rice (Oryza sativa L.);Neil Nemesio A. Baliuag et al.;《Philippine Journal of Crop Science》;20151231;第40卷(第3期);第62-72页 *
Genetic control of flowering time in rice: integration of Mendelian genetics and genomics;Kiyosumi Hori et al.;《Theor Appl Genet》;20160930;第129卷;第2241-2252页 *
Hideyuki Hirabayashi et al..qEMF3, a novel QTL for the early-morning flowering traitfrom wild rice, Oryza officinalis, to mitigate heat stress damage at flowering in rice, O. sativa.《Journal of Experimental Botany》.2014,第66卷(第5期), *
Identification of QTLs for rice flower opening time in two environments;Meng Zhang et al.;《Euphytica》;20170720;第213卷;第1-12页 *
Substitution Mapping of dth1.1, a Flowering-Time Quantitative Trait Locus (QTL) Associated With Transgressive Variation in Rice, Reveals Multiple Sub-QTL;Michael J. Thomson et al.;《Genetics》;20060430;第172卷;第2501-2514页 *
水稻抽穗扬花期耐热QTL（qHTH5）定位及其遗传效应分析;曹志斌等;《中国水稻科学》;20150331;第29卷(第2期);第119-125页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110205402A (zh) 2019-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150376638A1 (en) Breeding methods for enhanced grain yield and related materials and methods
CN105695478A (zh) 调节植物株型和产量的基因及其应用
CA2753796A1 (en) Fusarium resistant cucumber plants
US10633668B2 (en) Extending juvenility in grasses
CN110205402B (zh) 一种水稻早花性状qtl的鉴定及其在水稻育种中的用途
CN110184380B (zh) 一种水稻垩白性状高温钝感主效qtl的鉴定及其在水稻育种中的用途
CN116390646A (zh) 单性结实西瓜植物
CN106609273B (zh) 重组核酸片段RecCR020127及其检测方法
CN106480061B (zh) 重组核酸片段RecCR023411及其检测方法
CN106480054B (zh) 重组核酸片段RecCR020322及其检测方法
CN106609276B (zh) 重组核酸片段RecCR020260及其检测方法
CN106480047B (zh) 重组核酸片段RecCR020325及其检测方法
US10858664B2 (en) Modifying flowering time in maize
CN111961742B (zh) 重组核苷酸片段RecS5-1和RecS5-2及其检测引物与应用
CN107988212B (zh) 水稻基因组重组核酸片段RecCR020429及其检测方法
US20230232762A1 (en) Capsicum annuum plants having improved thrips resistance
US20240164270A1 (en) Watermelon gene conferring a high number of male flowers
CN107988217B (zh) 水稻基因组重组核酸片段RecCR020272及其检测方法
US20230404007A1 (en) Parthenocarpic watermelon plants
CN107988214B (zh) 水稻基因组重组核酸片段RecCR020273及其检测方法
CN106609272B (zh) 重组核酸片段RecCR020120及其检测方法
CN106609277B (zh) 重组核酸片段RecCR020142及其检测方法
CN107988213B (zh) 水稻基因组重组核酸片段RecCR020428及其检测方法
CN106609278B (zh) 重组核酸片段RecCR020141及其检测方法
CN106480052B (zh) 重组核酸片段RecCR020352及其检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant