中国水稻科学 ›› 2016, Vol. 30 ›› Issue (3): 232-238.DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5156
叶卫军1,2, 胡时开2,3, 吴立文2, 郭龙彪2, 钱前2,3,*()
收稿日期:
2015-10-26
修回日期:
2015-12-19
出版日期:
2016-05-10
发布日期:
2016-05-10
通讯作者:
钱前
作者简介:
# 共同第一作者;
基金资助:
Wei-jun YE1,2, Shi-kai HU2,3, Li-wen WU2, Long-biao GUO2, Qian QIAN2,3,*()
Received:
2015-10-26
Revised:
2015-12-19
Online:
2016-05-10
Published:
2016-05-10
Contact:
Qian QIAN
About author:
# These authors contributed equally to this work;
摘要:
在EMS诱变的93-11突变体库中筛选到一个稳定遗传的迟抽穗突变体dth9 (days to heading 9)。该突变体的抽穗期比野生型延长了50d左右,其他农艺性状基本无异。遗传分析表明迟抽穗性状受一个隐性核基因控制。以突变体dth9与日本晴和武运粳7号杂交构建的F2分离群体作为定位群体,利用SSR标记和新开发的8个InDel标记,将DTH9定位在第9染色体着丝粒附近D9-9和D9-17之间240 kb的区间内,该区域尚未发现与抽穗期有关的基因。此外,实时荧光定量PCR结果表明,在突变体dth9中与抽穗期相关基因的表达量显著降低。
中图分类号:
叶卫军, 胡时开, 吴立文, 郭龙彪, 钱前. 水稻迟抽穗突变体dth9的遗传分析与基因定位[J]. 中国水稻科学, 2016, 30(3): 232-238.
Wei-jun YE, Shi-kai HU, Li-wen WU, Long-biao GUO, Qian QIAN. Genetic Analysis and Gene Mapping of a Heading-delayed Mutant dth9 in Rice (Oryza sativa L.)[J]. Chinese Journal OF Rice Science, 2016, 30(3): 232-238.
分子标记 Marker | 正向引物 (5'-3') Forward primer (5'-3') | 反向引物 (5'-3') Reverse primer (5'-3') | 大小 Size/bp | 物理位置 Physical position/Mb |
---|---|---|---|---|
D9-4 | AGCCTCATACCTCCCACA | CGCCTGGAAGACAATCAA | 151 | 3.047 |
D9-7 | AAAGATTCTCAAGGCCAGTC | TATCTAGATCGTGGCCCA | 172 | 3.583 |
D9-8 | TTGCATGGTCACGTTCCT | TGATTGCGGAGTGATGAG | 260 | 3.608 |
D9-9 | CCAATGTAGCAGCCGTAA | CGTTGAGGATTCAGTGGT | 129 | 3.983 |
D9-17 | AATCGGTGAATGTCCTTG | GAAACATCCATGCCTTGC | 124 | 4.223 |
D9-19 | TCCATCGCATTTGAGTGT | AAGTTAGTAGGCGGAAGG | 223 | 4.332 |
D9-12 | GGGGTGATGCTGGTTTAT | AAGGGTCTCATCTGGAAAA | 255 | 4.354 |
D9-2 | GGCTTCTCAACCAAGGTAA | ACGCATCAAATCAGGCAC | 205 | 4.554 |
RM444 | GCTCCACCTGCTTAAGCATC | TGAAGACCATGTTCTGCAGG | 162 | 5.925 |
表1 本研究中精细定位所用引物
Table 1 Primers used for fine mapping in the study.
分子标记 Marker | 正向引物 (5'-3') Forward primer (5'-3') | 反向引物 (5'-3') Reverse primer (5'-3') | 大小 Size/bp | 物理位置 Physical position/Mb |
---|---|---|---|---|
D9-4 | AGCCTCATACCTCCCACA | CGCCTGGAAGACAATCAA | 151 | 3.047 |
D9-7 | AAAGATTCTCAAGGCCAGTC | TATCTAGATCGTGGCCCA | 172 | 3.583 |
D9-8 | TTGCATGGTCACGTTCCT | TGATTGCGGAGTGATGAG | 260 | 3.608 |
D9-9 | CCAATGTAGCAGCCGTAA | CGTTGAGGATTCAGTGGT | 129 | 3.983 |
D9-17 | AATCGGTGAATGTCCTTG | GAAACATCCATGCCTTGC | 124 | 4.223 |
D9-19 | TCCATCGCATTTGAGTGT | AAGTTAGTAGGCGGAAGG | 223 | 4.332 |
D9-12 | GGGGTGATGCTGGTTTAT | AAGGGTCTCATCTGGAAAA | 255 | 4.354 |
D9-2 | GGCTTCTCAACCAAGGTAA | ACGCATCAAATCAGGCAC | 205 | 4.554 |
RM444 | GCTCCACCTGCTTAAGCATC | TGAAGACCATGTTCTGCAGG | 162 | 5.925 |
分子标记 Marker | 正向引物 (5'-3') Forward primer (5'-3') | 反向引物 (5'-3') Reverse primer (5'-3') |
---|---|---|
Ghd7 | AGGTGCTACGAGAAGCAAATCC | GGGCCTCATCTCGGCATAG |
Ghd8 | CGTGCAATGGTTTAGACTAAAG | AACAGCATCAGCATCAACAA |
Hd6 | ACGTGAAGCTATGGCACATC | TGTGGTCGTGCTCTGCTATT |
Hd3a | GCTAACGATGATCCCGAT | CCTGCAATGTATAGCATGC |
Hd1 | CGTTTCGCCAAGAGATCAG | AGATAGAGCTGCAGTGGAGAAC |
RFT1 | CGTCCATGGTGACCCAACA | CCGGGTCTACCATCACGAGT |
Ehd1 | AATCGATTCCAACAACAAGCAA | TGTCGAGAGCGGTGGATGA |
OsMADS51 | GTCGGCAAGCTCTACGAGTACTC | GCGAATTGCTGATAGCGATCA |
OsActin1 | GCTATGTACGTCGCCATCCA | GGACAGTGTGGCTGACACCAT |
表2 抽穗期相关基因表达量分析引物
Table 2 Primers used for qRT-PCR analysis of genes associated with heading date.
分子标记 Marker | 正向引物 (5'-3') Forward primer (5'-3') | 反向引物 (5'-3') Reverse primer (5'-3') |
---|---|---|
Ghd7 | AGGTGCTACGAGAAGCAAATCC | GGGCCTCATCTCGGCATAG |
Ghd8 | CGTGCAATGGTTTAGACTAAAG | AACAGCATCAGCATCAACAA |
Hd6 | ACGTGAAGCTATGGCACATC | TGTGGTCGTGCTCTGCTATT |
Hd3a | GCTAACGATGATCCCGAT | CCTGCAATGTATAGCATGC |
Hd1 | CGTTTCGCCAAGAGATCAG | AGATAGAGCTGCAGTGGAGAAC |
RFT1 | CGTCCATGGTGACCCAACA | CCGGGTCTACCATCACGAGT |
Ehd1 | AATCGATTCCAACAACAAGCAA | TGTCGAGAGCGGTGGATGA |
OsMADS51 | GTCGGCAAGCTCTACGAGTACTC | GCGAATTGCTGATAGCGATCA |
OsActin1 | GCTATGTACGTCGCCATCCA | GGACAGTGTGGCTGACACCAT |
图1 野生型和迟抽穗突变体dth9的表型 A-93-11和突变体的植株表型,标尺=20 cm。B-DTH9成熟期表型,标尺=20 cm。
Fig. 1. Phenotypes of the wild-type and the heading-delayed mutant dth9. A, Phenotypes of the wild-type and the heading-delayed mutant DTH9, bar=20 cm. B, Phenotype of DTH9 at mature stage, bar=20 cm.
农艺性状 Agronomic trait | 野生型 Wild-type | 突变体 Mutant |
---|---|---|
株高Plant height /cm | 118.67±1.52 | 115.30±0.58* |
穗长Panicle length/cm | 23.05±0.91 | 21.33±1.15 |
有效穗数 No. of effective panicles | 8.3±0.5 | 8.0±0.8 |
抽穗期 Heading date/d | 98.0±0.8 | 147.3±2.5** |
每穗实粒数 No. of filled grains per panicle | 171.5±4.0 | 173.0±2.7 |
结实率 Seed-setting rate/% | 93.72±0.01 | 92.20±0.01 |
千粒重 1000-grain weight/g | 31.50±0.57 | 31.57±0.40 |
一次枝梗数 Primary rachis branch number | 12.0±0.7 | 12.6±0.6 |
二次枝梗数 Secondary rachis branch number | 36.8±1.3 | 37.3±0.6 |
表3 野生型和突变体的主要农艺性状比较(浙江杭州,2013年)
Table 3 Comparison of major agronomic traits between the wild-type and the mutant (Hangzhou, Zhejiang, 2013).
农艺性状 Agronomic trait | 野生型 Wild-type | 突变体 Mutant |
---|---|---|
株高Plant height /cm | 118.67±1.52 | 115.30±0.58* |
穗长Panicle length/cm | 23.05±0.91 | 21.33±1.15 |
有效穗数 No. of effective panicles | 8.3±0.5 | 8.0±0.8 |
抽穗期 Heading date/d | 98.0±0.8 | 147.3±2.5** |
每穗实粒数 No. of filled grains per panicle | 171.5±4.0 | 173.0±2.7 |
结实率 Seed-setting rate/% | 93.72±0.01 | 92.20±0.01 |
千粒重 1000-grain weight/g | 31.50±0.57 | 31.57±0.40 |
一次枝梗数 Primary rachis branch number | 12.0±0.7 | 12.6±0.6 |
二次枝梗数 Secondary rachis branch number | 36.8±1.3 | 37.3±0.6 |
组合 Cross | F1表型 Phenotype of F1 | F2 | χ2 | ||
---|---|---|---|---|---|
正常植株数 No. of normal plants | 迟抽穗植株数 No. of heading- delayed plants | 总数 Total | |||
DTH9/93-11 | 正常抽穗期 Normal | 662 | 208 | 870 | 0.281 |
93-11/DTH9 | 正常抽穗期 Normal | 389 | 119 | 508 | 0.343 |
表4 迟抽穗突变体dth9的遗传分析
Table 4 Genetic analysis of the dth9 mutant.
组合 Cross | F1表型 Phenotype of F1 | F2 | χ2 | ||
---|---|---|---|---|---|
正常植株数 No. of normal plants | 迟抽穗植株数 No. of heading- delayed plants | 总数 Total | |||
DTH9/93-11 | 正常抽穗期 Normal | 662 | 208 | 870 | 0.281 |
93-11/DTH9 | 正常抽穗期 Normal | 389 | 119 | 508 | 0.343 |
图2 利用标记RM444对F2 群体中21个突变体单株进行基因型分析 1-日本晴; 2-93-11; 3-F1 ; 4~24-F2 群体中突变体表型的单株; 7-单交换单株。
Fig. 2. Genotype analysis of the 21 F2 plants with mutant phenotype using the marker RM444. 1, Nipponbare; 2, 93-11; 3, F1; 4-24, Individuals with mutant phenotype in the F2 population; 7, Single crossing-over plant.
图4 抽穗期相关基因在dth9和野生型中的表达差异数据用平均数±标准差表示(n=3)。*,** 分别表示在0.05和0.01水平上差异显著(t检验)。
Fig. 4. Expression levels of genes associated with heading date in the dth9 mutant and the wild-type. Figures were shown as mean ± SD (n=3). *, ** Significant at 0.05 and 0.01 levels by t-test, respectively.
[1] | 刘广林, 罗群昌, 陈远孟, 等. 水稻种质资源抽穗扬花期耐冷性鉴定评价. 西南农业学报, 2013, 26(2): 395-398. |
Liu G L, Luo Q C, Chen Y M, et al.Analysis and evaluation on cold tolerance for rice germplasm resources at flowering stage.Southwest China J Agric Sci, 2013, 26(2): 395-398.(in Chinese with English abstract) | |
[2] | 邱磊, 蒋海潮, 冯玉涛, 等.控制水稻抽穗期和株高的QTL定位及遗传分析. 基因组学与应用生物学, 2014, 33(4): 828-835 |
Qiu L, Jiang H C,Feng Y T, et al.Mapping and genetic analycis of QTL for heading date and plant height in rice.Genonm Appl Biol,2014,33(4):828-835.(in Chinese with English abstract) | |
[3] | 邓晓建, 周开达, 李仁端, 等. 水稻完全显性早熟性的发现和基因定位. 中国农业科学, 2001, 34(3): 233-239. |
Deng X J, Zhou K D, Li R D, et al.Identification and gene mapping of completely dominant earliness in rice (Oryza sativa L.).Sci Agric Sin, 2001, 34(3): 233-239.(in Chinese with English abstract) | |
[4] | 胡时开, 苏岩, 叶卫军, 等. 水稻抽穗期遗传与分子调控机理研究进展. 中国水稻科学, 2012, 26(3): 373-382. |
Hu S K, Sun Y, Ye W J, et al.Advances in genetic analysis and molecular regulation mechanism of heading date in rice (Oryza sativa L.).Chin J Rice Sci, 2012, 26(3): 373-382.(in Chinese with English abstract) | |
[5] | Yano M, Katayose Y, Ashikari M, et al.Hd1, a major photoperiod sensitivity quantitative trait locus in rice, is closely related to the Arabidopsis flowering time gene CONSTANS,Plant Cell, 2000, 12(12): 2473-2484. |
[6] | Kojima S, Takahashi Y, Kobayashi Y, et al.Hd3a, a rice ortholog of the Arabidopsis FT gene, promotes transition to flowering downstream of Hd1 under short-day conditions.Plant Cell Physiol, 2002, 43(10): 1096-1105. |
[7] | Doi K, Izawa T, Fuse T, et al.Ehd1, a B-type response regulator in rice, confers short-day promotion of flowering and controls FT-like gene expression independently of Hd1.Genes & Dev, 2004, 18(8): 926-936. |
[8] | Takahashi Y, Shomura A, Sasaki T, et al.Hd6, a rice quantitative trait locus involved in photoperiod sensitivity, encodes the alpha subunit of protein kinase CK2.Proc Natl Acad Sci USA, 2001, 98(14): 7922-7927. |
[9] | Matsubara K, Yamanouchi U, Nonoue Y, et al.Ehd3, encoding a plant homeodomain finger-containing protein, is a critical promoter of rice flowering.Plant J, 2011, 66(4): 603-612. |
[10] | Gao H, Zheng X M, Fei G, et al.Ehd4 encodes a novel and Oryza-genus-specific regulator of photoperiodic flowering in rice.Plos Genet, 2013, 9(2): e1003281. |
[11] | Xue W, Xing Y, Weng X, et al.Natural variation in Ghd7 is an important regulator of heading date and yield potential in rice.Nat Genet, 2008, 40(6): 761-767. |
[12] | Wei X, Xu J, Guo H, et al.DTH8 suppresses flowering in rice, influencing plant height and yield potential simultaneously.Plant Physiol, 2010, 153(4): 1747-1758. |
[13] | Wu K S, Tanksley S D.Abundance, polymorphism and genetic mapping of microsatellites in rice.Mol Gen Genet, 1993, 241(1): 225-235. |
[14] | Livak K J, Schmittgen T D.Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ΔΔCT method.Methods, 2001, 25: 402-408. |
[15] | Hirochika H, Guiderdoni E, An G, et al.Rice mutant resources for gene discovery.Plant Mol Biol, 2004, 54(3): 325-334. |
[16] | 郭梁, 张振华, 庄杰云. 水稻抽穗期QTL及其与产量性状遗传控制的关系. 中国水稻科学, 2012, 26(2): 235-245. |
Guo L, Zhang Z H, Zhuang J Y.Quantiative trait loci for heading date and their relationship with the genetic control of yield traits in rice (Oryza sativa).Chin J Rice Sci, 2012, 26(2): 235-245.(in Chinese with English abstract) | |
[17] | Thomson M J, Edwards J D, Septiningsih E M, et a1. Substitution mapping of dth1.1, a flowering-time quantitative trait locus (QTL) associated with transgressive variation in rice, reveals multiple sub-QTL.Genetics, 2006, 172: 2501-2514. |
[18] | Lin H, Ashikari M, Yamanouchi U, et a1. Identification and characterization of a quantitative trait locus, Hd9, controlling heading date in rice.Breeding Sci, 2002, 52(1): 35-41. |
[19] | Takeuchi Y, Lin S Y, Sasaki T, et a1. Fine linkage mapping enables dissection of closely linked quantitative trait loci for seed dormancy and heading in rice.Theor Appl Genet, 2003, 107(7): 1174-1180. |
[20] | Matsubara K, Kono I, Hori K, et a1. Novel QTLs for photoperiodic flowering revealed by using reciprocal backcross inbred lines from crosses between japonica rice cultivars.Theor Appl Genet, 2008, 117(6): 935-945. |
[21] | Monna L, Lin H X, Kojima S, et a1. Genetic dissection of a genomic region for a quantitative trait locus, Hd3, into two loci, Hd3a and Hd3b, controlling heading date in rice.Theor Appl Genet, 2002, 104(5): 772-778. |
[22] | Lin H, Liang Z W, Sasaki T, et a1. Fine mapping and characterization of quantitative trait loci Hd4 and Hd5 controlling heading date in rice.Breeding Sci, 2003, 53(1): 51-59. |
[23] | Yamamoto T, Kuboki Y, Lin S Y, et a1. Fine mapping of quantitative trait loci Hd-1, Hd-2 and Hd-3, controlling heading date of rice, as single Mendelian factors.Theor Appl Genet, 1998, 97(1): 37-44. |
[24] | Yan W H, Wang P, Chen H X, et al.A major QTL, Ghd8, plays pleiotropic roles in regulating grain productivity, plant height, and heading date in rice.Mol Plant, 2011, 4(2): 319-330. |
[25] | 杜雪树, 戚华雄, 廖世勇, 等.水稻抽穗期分子生物学研究进展. 湖北农业科学, 2013,52(24): 5958-5962. |
Du X S,Qi H X,Liao S Y, et al.Advances on the molecular biology of rice heading date.Hubei Agric Sci,2013,52(24):5958-5962.(in Chinese) |
[1] | 任志奇, 薛可欣, 董铮, 李小湘, 黎用朝, 郭玉静, 刘文强, 郭梁, 盛新年, 刘之熙, 潘孝武. 水稻外卷叶突变体ocl1的鉴定及基因定位[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(4): 337-346. |
[2] | 肖乐铨, 李雷, 戴伟民, 强胜, 宋小玲. 转cry2A*/bar基因水稻与杂草稻杂交后代的苗期生长特性[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(4): 347-358. |
[3] | 李刚, 高清松, 李伟, 张雯霞, 王健, 程保山, 王迪, 高浩, 徐卫军, 陈红旗, 纪剑辉. 定向敲除SD1基因提高水稻的抗倒性和稻瘟病抗性[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(4): 359-367. |
[4] | 汪胜勇, 陈宇航, 陈会丽, 黄钰杰, 张啸天, 丁双成, 王宏伟. 水稻减数分裂期高温对苯丙烷类代谢及下游分支代谢途径的影响[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(4): 368-378. |
[5] | 董立强, 杨铁鑫, 李睿, 商文奇, 马亮, 李跃东, 隋国民. 株行距配置对超高产田水稻产量及根系形态生理特性的影响[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(4): 392-404. |
[6] | 韩聪, 何禹畅, 吴丽娟, 郏丽丽, 王磊, 鄂志国. 水稻碱性亮氨酸拉链(bZIP)蛋白家族功能研究进展[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(4): 436-448. |
[7] | 沈雨民, 陈明亮, 熊焕金, 熊文涛, 吴小燕, 肖叶青. 水稻内外稃异常发育突变体blg1 (beak like grain 1)的表型分析与精细定位[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(3): 225-232. |
[8] | 段敏, 谢留杰, 高秀莹, 唐海娟, 黄善军, 潘晓飚. 利用CRISPR/Cas9技术创制广亲和水稻温敏雄性不育系[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(3): 233-243. |
[9] | 程玲, 黄福钢, 邱一埔, 王心怡, 舒宛, 邱永福, 李发活. 籼稻材料570011抗褐飞虱基因的遗传分析及鉴定[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(3): 244-252. |
[10] | 王文婷, 马佳颖, 李光彦, 符卫蒙, 李沪波, 林洁, 陈婷婷, 奉保华, 陶龙兴, 符冠富, 秦叶波. 高温下不同施肥量对水稻产量品质形成的影响及其与能量代谢的关系分析[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(3): 253-264. |
[11] | 刘嫒桦, 李小坤. 不同肥料施用与稻米品质关系的整合分析[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(3): 276-284. |
[12] | 杨晓龙, 王彪, 汪本福, 张枝盛, 张作林, 杨蓝天, 程建平, 李阳. 不同水分管理方式对旱直播水稻产量和稻米品质的影响[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(3): 285-294. |
[13] | 魏晓东, 宋雪梅, 赵凌, 赵庆勇, 陈涛, 路凯, 朱镇, 黄胜东, 王才林, 张亚东. 硅锌肥及其施用方式对南粳46产量和稻米品质的影响[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(3): 295-306. |
[14] | 林聃, 江敏, 苗波, 郭萌, 石春林. 水稻高温热害模型研究及其在福建省的应用[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(3): 307-320. |
[15] | 郑承梅, 孙金秋, 刘梦杰, 杨永杰, 陆永良, 郭怡卿, 唐伟. 水稻田糠稷种子萌发和出苗特性及化学防除药剂筛选[J]. 中国水稻科学, 2023, 37(3): 321-328. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||