稻米垩白度基因qCD-6的精细定位与克隆

Chalkiness is one of the most important quality traits of rice, which is directly related to the value of rice and rice grain quality composition. It is one of the major limiting factor of good quality rice breeding. Chalkiness is a typical quantitative trait, the genetic mechanism is relatively complex, its regulation molecular mechanism remains unclear. The Isogenic Introgression Lines (ILs) in the Teqing background with introgressed Lemont segments were analyzed, the QTL (qCD-6) was detected in the end of the long arm of chromosome 6, and the QTL qCD-6 which were detected in the Isogenic Introgression Lines BIL16 with low chalkiness degree. In this study, the cross BIL16 × Teqing was used to build sub-backcross segregating populations and fine mapping chalkiness gene qCD-6. The qCD-6 gene will be found and cloned by using the results of gene mapping and bioinformatics approach. We also will identify its biological function and molecule regulatory pathways involved in the chalkiness degree of rice. The results will not only clarify the molecular mechanism of the regulation of chalky rice, but also provide new genes for molecular breeding in rice.

垩白是影响稻米品质的最重要因素，垩白米严重影响稻米加工品质和蒸煮食味品质。研究表明，稻米垩白是多基因控制的数量性状，其调控的分子机理仍不清楚。本项目以低垩白品种Lemont为供体亲本、高垩白品种特青为受体亲本构建染色体片段代换系（CSSLs），并在第6染色体长臂末端检测到一个影响稻米垩白度的主效QTL（qCD-6），目前已将该QTL定位于Indel1和RM2744间约625Kb的区间，获得了携带QTL qCD-6的低垩白度代换系BIL16。本研究拟选择携带垩白度QTL qCD-6染色体代换系与特青回交构建次级分离群体，精细定位目标基因；整合染色体代换系、基因定位结果和生物信息学的方法进行基因候选；克隆垩白度qCD-6基因，鉴定其生物学功能；利用RT-PCR技术分析基因表达特征。研究结果将对阐明稻米垩白调控的分子机理，提供新的基因用于低垩白水稻分子育种，培育优质水稻品种具有重要意义。

垩白是影响稻米品质的最重要因素，揭示稻米垩白性状的遗传机理是低垩白优质稻选育的理论基础。本项目基于初步定位水稻垩白基因CD6于第6染色体，获得的携带QTL CD6的低垩白度代换系BIL16，进一步选择携带垩白度QTL CD6染色体代换系与特青回交构建次级分离群体，将稻米垩白度主效精细基因定位于InDel5-RM7412之间，两标记间物理距离约为46kb，在精细定位区域内有6个ORF，其中LOC_Os06g3990是一个与水稻稻米垩白形成相关的新基因。本研究对目标基因LOC_Os06g3990进行了克隆，构建了该基因的超表达载体，并通过基因枪法转化水稻品种，获得转基因阳性植株，转基因植株与对照相比，稻米垩白度明显减少。研究结果对阐明稻米垩白调控的分子机理，提供新的基因用于低垩白水稻分子育种，培育优质水稻品种具有重要意义。 . 利用新构建的“Lemont×密阳46”重组自交系（RIL）群体，采用混合线性模型和复合区间作图法，对不同环境条件下获得的稻米垩白性状进行 QTL 定位及上位性和环境互作 (Q×E) 效应分析。结果表明，垩白性状尤其是垩白度在不同环境条什下变化较大。共检测到 3个控制垩白度的 QTL，其中在第 7 染色体上检测到同时控制粒长、粒宽和长宽比的基因座位，位于标记区间 OSR4-RM336 之间。共检测到 9 对上位性互作位点，表明上位性效应对稻米垩白性状具有重要的作用。在实际育种上应利用在不同环境稳定检测到的 QTL 进行分子标记辅助选择。. 对稻米垩白遗传与粒型性状间的相关进行了研究。结果表明，垩白度、粒长、粒宽及粒长宽比间的相关系数均达极显著水平，粒长、粒长宽比与垩白度呈显著负相关，粒宽与垩白度显著正相关；粒长、粒宽和粒长宽比对垩白度的直接通径系数分别为 -1.9409、2.1738 和 2.7805。粒长、粒宽和粒长宽比以种子直接加性效应为主，母体效应也起到一定的作用，垩白度主要受到种子直接效应和母体效应控制，同时还受到细胞质的影响。粒长、粒宽和粒长宽比三性状的狭义遗传率都在 80% 以上，其中以粒宽为最高，达 89.90%，垩白度的遗传率相对较低，为 72.94%。