利用染色体片段置换系定位水稻籽粒蛋白质含量qtl
本课题是利用9311和日本晴构建的含有119个株系的CSSL群体, 定位控制水稻籽粒蛋白质含量的数量性状位点。通过对水稻籽粒蛋白质含量的测定、水稻叶片DNA提取，运用水稻染色体片段置换系构建、QTL定位的原理以及运用QTL定位软件，定位控制水稻籽粒蛋白质含量的QTL，找到含有标记的染色体片段，确定被标记的染色体片段上的基因能控制蛋白质含量。本次研究中，在11条染色体上共定位到17个控制蛋白质含量的遗传位点，其中有4个遗传位点在之前被其他人利用不同的CSSL群体定位到。通过代换作图法，共检测到了2个水稻籽粒蛋白质含量QTL，qPC2-2和qPC4，并将其定位在染色体的某个物理区域，对比发现，其中qPC2-2为效应最大的QTL。关键词 水稻，籽粒，CSSL，蛋白质含量，QTL
目录
1 引言 1
2 试验设计 3
2.1 试验材料 3
2.2 实验方法 3
2.3 数据分析软件 8
3 数据分析与结果 8
3.1 对水稻CSSL群体蛋白质含量分析 8
3.2 定位水稻CSSL群体蛋白质含量QTL 9
4 讨论 12
结论 13
致谢 14
参考文献 15
表1 定位到的控制水稻籽粒蛋白质含量的QTL 9
图2 qPC22的物理位置，基因型数据基于全基因组重测序 10
图3 qPC4的物理位置，基因型数据基于全基因组重测序 10
图4 CSSLs蛋白质含量QTL定位遗传连锁图 11
引言
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，据统计，全球有30个以上的国家以水稻为主食[1]；而水稻在我国的产量约占全国粮食作物总产量的40%[2]，因此，保障水稻的产量和品质在我国具有举足轻重的作用。现在随着我国人口的持续上涨和国内经济水平的提高，对粮食的产量和品质安全也有了更高的要求。所以提高水稻的产量和营养品质将成为今后水稻研究的重要方向。本研究主要通过对水稻蛋白质含量进行QTL定位为提高水稻营养品质提供一些依据。
水稻的营养品质主要取决于种子中的蛋白质、氨基酸及部分维生素的高低，而蛋白质是水稻最重 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
要的营养品质之一[3]。虽然水稻籽粒蛋白质含量不高，但与其它谷物相比，其必须氨基酸含量高于FAO/WHO的建议标准[4]，且它的品质是公认的谷类蛋白中的最佳者。
水稻籽粒中蛋白质含量一般在8%左右[5]，与其它禾谷类作物的籽粒蛋白相比含量较低。但就其氨基酸组成成分来说，水稻子粒蛋白具有高赖氨酸和低谷氨酸的特点[6]；因而，水稻籽粒总蛋白质含量较低，但其营养价值确是最高，它能提供人类生命活动所需能量的 60%65%[7]。所以未来提高蛋白质含量并调节其比例，将会是稻米品质改良的重要研究方向之一。
蛋白质含量是由多基因控制的容易受环境条件影响的典型数量性状[8]，遗传基础复杂，目前利用传统的遗传学方法对蛋白质含量QTL进行准确定位与克隆比较困难，所以采用染色体片段替换系(CSSL)进行水稻蛋白质含量QTL鉴定和遗传分析，因为它受遗传背景影响较小,也不需要复杂的统计析。同时对其复杂的遗传基础，要充分利用新挖掘的高蛋白优异基因资源，开展高蛋白性状的遗传和分子机理研究，阐明高蛋白遗传特性和相关基因在染色体上的位置及遗传效应，发掘主效基因和紧密相连锁的分子标记[9]。同时，将新发掘的高蛋白资源作为供体，将常规杂交育种与分子育种相结合[10]，把高蛋白基因导入到推广品种之中，创造具有高蛋白性状的新种质资源，以满足高蛋白水稻育种和生产的需求。
在目前关于水稻蛋白质含量的研究中，大部分都是水稻籽粒蛋白质含量定位[11]。且不同的研究小组利用不同的遗传作图群体对水稻蛋白质含量进行QTL定位发现，有些QTLs可以在控制糙米蛋白质含量的同时也能控制精米的蛋白质含量。例如：钟明[12]等利用RILs群体对糙米蛋白质和精米蛋白质分别进行QTL定位研究，检测到4个控制糙米蛋白质含量的QTLs和2个控制精米蛋白质含量的QTLs完全重合。Kepiro[13]等利用同样RILs群体在糙米和精米中分别定位到2个控制糙米蛋白质含量QTLs和3个控制精米蛋白质含量的QTLs，其中两个位于第1染色体和第4染色体上的QTLs同时控制糙米和精米的蛋白质含量。李晨[14]等利用1个BC1群体定位到6个控制糙米蛋白质含量的QTLs，且定位到一个主效QTL Qcp12，这个QTL很可能与谷蛋白基因Glu1紧密连锁。于永红[15]等利用协青早B/密阳46的RILs群体定位到5个控制蛋白质含量的QTLs分别位于第3、4、5、6和10染色体上，总的贡献率达到42.8%。
通过这些研究可以发现，在不同研究小组的研究成果中均能检测到在某一区间会有同时控制精米蛋白质含量和糙米蛋白质含量的QTLs，且具有一定的遗传效应[16]。所以，可以通过利用染色体片段置换系定位水稻籽粒蛋白质含量QTL，充分发掘优异高蛋白基因资源。通过对蛋白质遗传特性和分子机理研究，找到蛋白质的遗传特性和遗传基因在染色体上的位置和相应的遗传效应，发掘主效基因并做分子标记[17]。本次研究是利用9311和日本晴构建的含有119个株系的CSSL群体, 定位控制水稻籽粒蛋白质含量的数量性状位点。通过运用QTL定位软件，定位控制水稻籽粒蛋白质含量的QTL，并对结果进行分析。希望可以为提高蛋白质含量，培育出可以安全食用的优质高蛋白水稻品种，为改良稻米品质提供一定的数据依据。
2 试验设计
2.1 试验材料
本次研究以籼稻品种9311为受体亲本，粳稻品种日本晴为供体亲本，经过连续多代回交得到BC4F1。用覆盖水稻全基因组的亲本间具有多态性的28对SSＲ标记检测BC4F1单株的基因型，选择基因组内含有少量杂合片段单株的种子种植得到BC4 F2群体，经过3～4代自交，最终获得了119个纯合的染色体片段置换系( CSSLs)。基于含250个标记的物理图谱，119个CSSLs 共含有318个置换片段，每个系含1～5个置换片段，平均每系约含2.7个片段，平均每条染色体含26.5个片段，置换片段在水稻全基因组上的覆盖率为84．0%。
目录
1 引言 1
2 试验设计 3
2.1 试验材料 3
2.2 实验方法 3
2.3 数据分析软件 8
3 数据分析与结果 8
3.1 对水稻CSSL群体蛋白质含量分析 8
3.2 定位水稻CSSL群体蛋白质含量QTL 9
4 讨论 12
结论 13
致谢 14
参考文献 15
表1 定位到的控制水稻籽粒蛋白质含量的QTL 9
图2 qPC22的物理位置，基因型数据基于全基因组重测序 10
图3 qPC4的物理位置，基因型数据基于全基因组重测序 10
图4 CSSLs蛋白质含量QTL定位遗传连锁图 11
引言
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，据统计，全球有30个以上的国家以水稻为主食[1]；而水稻在我国的产量约占全国粮食作物总产量的40%[2]，因此，保障水稻的产量和品质在我国具有举足轻重的作用。现在随着我国人口的持续上涨和国内经济水平的提高，对粮食的产量和品质安全也有了更高的要求。所以提高水稻的产量和营养品质将成为今后水稻研究的重要方向。本研究主要通过对水稻蛋白质含量进行QTL定位为提高水稻营养品质提供一些依据。
水稻的营养品质主要取决于种子中的蛋白质、氨基酸及部分维生素的高低，而蛋白质是水稻最重 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
要的营养品质之一[3]。虽然水稻籽粒蛋白质含量不高，但与其它谷物相比，其必须氨基酸含量高于FAO/WHO的建议标准[4]，且它的品质是公认的谷类蛋白中的最佳者。
水稻籽粒中蛋白质含量一般在8%左右[5]，与其它禾谷类作物的籽粒蛋白相比含量较低。但就其氨基酸组成成分来说，水稻子粒蛋白具有高赖氨酸和低谷氨酸的特点[6]；因而，水稻籽粒总蛋白质含量较低，但其营养价值确是最高，它能提供人类生命活动所需能量的 60%65%[7]。所以未来提高蛋白质含量并调节其比例，将会是稻米品质改良的重要研究方向之一。
蛋白质含量是由多基因控制的容易受环境条件影响的典型数量性状[8]，遗传基础复杂，目前利用传统的遗传学方法对蛋白质含量QTL进行准确定位与克隆比较困难，所以采用染色体片段替换系(CSSL)进行水稻蛋白质含量QTL鉴定和遗传分析，因为它受遗传背景影响较小,也不需要复杂的统计析。同时对其复杂的遗传基础，要充分利用新挖掘的高蛋白优异基因资源，开展高蛋白性状的遗传和分子机理研究，阐明高蛋白遗传特性和相关基因在染色体上的位置及遗传效应，发掘主效基因和紧密相连锁的分子标记[9]。同时，将新发掘的高蛋白资源作为供体，将常规杂交育种与分子育种相结合[10]，把高蛋白基因导入到推广品种之中，创造具有高蛋白性状的新种质资源，以满足高蛋白水稻育种和生产的需求。
在目前关于水稻蛋白质含量的研究中，大部分都是水稻籽粒蛋白质含量定位[11]。且不同的研究小组利用不同的遗传作图群体对水稻蛋白质含量进行QTL定位发现，有些QTLs可以在控制糙米蛋白质含量的同时也能控制精米的蛋白质含量。例如：钟明[12]等利用RILs群体对糙米蛋白质和精米蛋白质分别进行QTL定位研究，检测到4个控制糙米蛋白质含量的QTLs和2个控制精米蛋白质含量的QTLs完全重合。Kepiro[13]等利用同样RILs群体在糙米和精米中分别定位到2个控制糙米蛋白质含量QTLs和3个控制精米蛋白质含量的QTLs，其中两个位于第1染色体和第4染色体上的QTLs同时控制糙米和精米的蛋白质含量。李晨[14]等利用1个BC1群体定位到6个控制糙米蛋白质含量的QTLs，且定位到一个主效QTL Qcp12，这个QTL很可能与谷蛋白基因Glu1紧密连锁。于永红[15]等利用协青早B/密阳46的RILs群体定位到5个控制蛋白质含量的QTLs分别位于第3、4、5、6和10染色体上，总的贡献率达到42.8%。
通过这些研究可以发现，在不同研究小组的研究成果中均能检测到在某一区间会有同时控制精米蛋白质含量和糙米蛋白质含量的QTLs，且具有一定的遗传效应[16]。所以，可以通过利用染色体片段置换系定位水稻籽粒蛋白质含量QTL，充分发掘优异高蛋白基因资源。通过对蛋白质遗传特性和分子机理研究，找到蛋白质的遗传特性和遗传基因在染色体上的位置和相应的遗传效应，发掘主效基因并做分子标记[17]。本次研究是利用9311和日本晴构建的含有119个株系的CSSL群体, 定位控制水稻籽粒蛋白质含量的数量性状位点。通过运用QTL定位软件，定位控制水稻籽粒蛋白质含量的QTL，并对结果进行分析。希望可以为提高蛋白质含量，培育出可以安全食用的优质高蛋白水稻品种，为改良稻米品质提供一定的数据依据。
2 试验设计
2.1 试验材料
本次研究以籼稻品种9311为受体亲本，粳稻品种日本晴为供体亲本，经过连续多代回交得到BC4F1。用覆盖水稻全基因组的亲本间具有多态性的28对SSＲ标记检测BC4F1单株的基因型，选择基因组内含有少量杂合片段单株的种子种植得到BC4 F2群体，经过3～4代自交，最终获得了119个纯合的染色体片段置换系( CSSLs)。基于含250个标记的物理图谱，119个CSSLs 共含有318个置换片段，每个系含1～5个置换片段，平均每系约含2.7个片段，平均每条染色体含26.5个片段，置换片段在水稻全基因组上的覆盖率为84．0%。
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