張杰鄭蕾娜蔡躍 尤小滿 孔飛 汪國湘 燕海剛 金潔 王亮 張文偉江玲

(南京農業(yè)大學作物遺傳與種質創(chuàng)新國家重點實驗室/江蘇省植物基因工程技術研究中心,南京210095;＃共同第一作者;?通訊聯(lián)系人,E-mail:zhangww＠njau．edu．cn)

稻米淀粉RVA譜特征值與直鏈淀粉、蛋白含量的相關性及QTL定位分析

張杰＃鄭蕾娜＃蔡躍 尤小滿 孔飛 汪國湘 燕海剛 金潔 王亮 張文偉?江玲

(南京農業(yè)大學作物遺傳與種質創(chuàng)新國家重點實驗室/江蘇省植物基因工程技術研究中心,南京210095;＃共同第一作者;?通訊聯(lián)系人,E-mail:zhangww＠njau．edu．cn)

【目的】檢測到新的控制稻米品質性狀相關的QTL并分析各性狀間的相關性,為了解控制水稻品質的遺傳機理和培育優(yōu)質水稻品種奠定基礎。【方法】利用Sasanishiki×Habataki回交重組自交系(backcross inbred lines,BILs)群體在兩個環(huán)境下種植的結果,檢測與稻米直鏈淀粉含量、蛋白質含量及RVA譜特征值相關的加性QTL?！窘Y果】表型分析結果顯示, Habataki的蛋白含量明顯高于Sasanishiki;而除消減值以外其余的稻米品質性狀指標,Sasanishiki均高于Habataki。利用BIL群體共檢測到加性QTL 42個,其中10個QTL位點在2個環(huán)境中均能被檢測到,即qPC8、q AC4、q AC10、qPKV2、qPKV7、q HPV7、qCPV1、qBDV4、qBDV7、qSBV7,且qCPV1、qBDV4、qPKV7、q HPV7和qAC10等5個QTL尚未見報道。同時,我們還利用Sasanishiki×Habataki染色體片斷置換系(Chromosome segment substitution lines,CSSLs)驗證了10個穩(wěn)定表達的QTL位點?！窘Y論】稻米RVA譜特征值與直鏈淀粉含量、蛋白質含量之間呈現(xiàn)一定相關性,且控制不同品質性狀的QTL之間具有共定位現(xiàn)象。

水稻;稻米品質;數(shù)量性狀基因座;回交重組自交系;染色體片段置換系

隨著生活水平的不斷提高,人們對稻米品質的要求也越來越高,改良稻米品質已經(jīng)成為育種家們追求的重要育種目標。稻米的品質性狀包括碾磨品質、外觀品質、蒸煮與食味品質和營養(yǎng)品質,其中以外觀品質及與食味相關的理化性狀尤為重要[1]。直鏈淀粉含量是決定稻米蒸煮食味品質的重要因素[2]。此外,淀粉RVA譜特征值與蒸煮食味品質間具有很高的相關性,可以作為評價粳米蒸煮食味品質優(yōu)劣的首選指標[3],并且可望取代目前較為繁瑣的蒸煮食用品質的評價方法[4]。蛋白質在稻米中含量僅次于淀粉,是衡量稻米營養(yǎng)品質的重要指標,并且影響水稻的蒸煮食味品質[5]。因此,綜合考查稻米直鏈淀粉含量、RVA譜特征值及蛋白質含量等品質指標,有助于對稻米品質的優(yōu)劣進行全面考量。

稻米品質性狀的遺傳組成較為復雜,既受主效基因作用,又受微效基因影響[6],同時還受到基因型與環(huán)境互作效應的影響[2]。目前利用DH(double haploid)、RIL(recombinant inbred lines)等初級分離群體已檢測到多個控制水稻直鏈淀粉含量、RVA譜和蛋白質含量的QTL[7-12]。此外,利用染色體片段置換系(CSSLs),翁建鋒等[13]、楊亞春等[14]、張昌泉等[15]也檢測到多個與稻米品質性狀相關的QTL。為了深入研究稻米品質性狀的遺傳機制,以期挖掘出優(yōu)質的基因資源,本研究利用Sasanishiki/ Habataki回交重組自交系(BILs)在2個環(huán)境下種植的結果,對RVA譜特征值與直鏈淀粉、蛋白質含量進行相關性分析,同時檢測與RVA譜特征值、直鏈淀粉及蛋白含量相關的加性QTL,并在2個環(huán)境下利用染色體片段置換系驗證了相關QTL的穩(wěn)定性,這為優(yōu)質水稻蒸煮食味品質分子標記輔助育種奠定了基礎。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

Sasanishiki×Habataki BIL群體是采用單粒傳法獲得的85個BC2F5株系;Sasanishiki作為遺傳背景的CSSL群體,含有39個具有供體Habataki染色體片段的純合置換系,即SL401～SL439[16]。這兩個群體及其分子數(shù)據(jù)由日本農業(yè)生物資源研究所Yano博士提供。

1．2 田間實驗

Sasanishiki(粳)、Habataki(秈)及其BIL、CSSL群體于夏季種植在江蘇南京土橋實驗基地和江蘇省金湖縣。親本及其群體的各個株系分別種植10行,重復2次;成熟后,每個株系混合收種,正常晾曬至含水量為14．0%,室溫下保存3個月,出糙米、精米,磨米粉用于品質性狀的測定。

1．3 蛋白質含量(Protein content,PC)測定

準確稱量1．0000 g米粉,利用FOSS公司KJELTEC2300型全自動凱氏定氮儀,按半微量凱氏法測定糙米粉全氮含量,蛋白質含量按系數(shù)6．25換算。每份樣品重復測定2次,取其平均值。

1．4 直鏈淀粉含量(Amylose content,AC)測定

直鏈淀粉含量的測定按照中華人民共和國國家標準GB/T 15683-1995的方法進行,參比樣品購自中國水稻研究所。

1．5 RVA譜(RVA profile)的測定

稻米淀粉RVA譜采用德國Brabender儀器公司生產(chǎn)的Micro-Visco-Amylo-Graph黏度速測儀測定,用Brabender Windows Software配套軟件進行數(shù)據(jù)分析。根據(jù)1998年美國谷物化學協(xié)會年會上發(fā)布的標準操作規(guī)程[17],含水量為14．0%時,米粉樣品量為10．0 g,加入蒸餾水量為100．0 m L。具體加熱過程如下:30℃時開始,以7．5℃/min的速度上升到93℃(8 min 24 s),93℃下保持5 min,再以7．5℃/min的速度下降到55℃(5 min 4 s),55℃下保持1 min。攪拌器以250 r/min的速度轉動。每個樣品重復測定2次,取重復的平均值為性狀表型值(單位:Brabender Units,BU)。包括5個一級數(shù)據(jù),即峰值黏度(peak viscosity,PKV)、熱漿黏度(hot paste viscosity,HPV)、冷膠黏度(cool paste viscosity,CPV)、峰值時間(peak time,Pe T)和糊化溫度(paste temperature,Pa T),以及3個二級數(shù)據(jù),即崩解值(breakdown viscosity,BDV)、消減值(setback viscosity,SBV)和回復值(consistence viscosity,CSV)。

1．6 統(tǒng)計分析

利用軟件SPSS 13．0對稻米品質性狀進行相關性分析。

QTL定位采用Win QTL Cartograph 2．0軟件[18]的復合區(qū)間作圖,以LOD值2．0為閾值,以此來檢測所有可能存在的QTL,計算每個QTL的貢獻率和加性效應。QTL的命名遵循McCouch的原則[]。

利用兩組樣本等方差t-測驗法分析稻米品質加性QTL對應的置換系相應表現(xiàn)型在2個環(huán)境中與背景親本Sasanishiki之間的差異顯著性,如果在2種環(huán)境中的差異都顯著,說明該QTL控制相應性狀的功能顯著且表達穩(wěn)定。

表1 BIL群體及其親本的品質性狀在兩個環(huán)境中的表型變異Table 1．Descriptive statistics of the rice quality traits(parameters)in parents and BIL population in two environments．

2 結果與分析

2．1 BIL群體及親本品質性狀的表型變異

Sasanishiki×Habataki BIL群體及其親本蛋白質含量、直鏈淀粉含量和RVA譜7個特征值在兩個環(huán)境中的表型變異見表1。Habataki在蛋白質含量上表現(xiàn)為高值親本,而Sasanishiki在除消減值以外的其他性狀上均表現(xiàn)為高值親本。除蛋白質含量、直鏈淀粉含量和峰值時間在2種環(huán)境下變異幅度較小,其余6項受環(huán)境影響較大(表1)。此外,蛋白質含量、直鏈淀粉含量、峰值黏度、回復值、崩解值、峰值時間、消減值這7個性狀呈現(xiàn)雙向超親分離,而熱漿黏度、冷膠黏度的雙向超親分離現(xiàn)象不能在兩個環(huán)境中重復出現(xiàn)。

2．2 各品質性狀的相關性分析

蛋白質含量、直鏈淀粉含量與RVA譜特征值之間的相關系數(shù)見表2。

直鏈淀粉含量與峰值黏度、熱漿黏度、崩解值在至少一種環(huán)境中呈顯著或極顯著負相關,而與冷膠黏度、消減值、回復值、峰值時間在至少一種環(huán)境下呈顯著或極顯著正相關。蛋白質含量與熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值呈顯著或極顯著負相關。此外, RVA譜7個特征值之間的相關性較高。這說明水稻品質性狀間是相互關聯(lián)、相互影響的。雖然稻米品質性狀受環(huán)境影響較大,但在2個環(huán)境中稻米品質性狀間的相關性基本一致,表明水稻品質性狀受遺傳主效位點控制。

2．3 稻米品質性狀的QTL定位

結合重組自交系的表型值、基因型以及構建好的連鎖圖譜,采用復合區(qū)間作圖方法,對2個不同生態(tài)地點的Sasanishiki×Habataki BIL群體的稻米品質性狀進行QTL分析,共定位到42個加性QTL (表3,圖1),其加性效應貢獻率為7．70%～29．11%。其中3個QTL與直鏈淀粉含量相關,5個QTL與蛋白質含量相關,34個與RVA譜特征值相關,分布在1、2、3、4、5、7、8、9、10、12等10條染色體上(表3)。然而多數(shù)位點只能在單一的環(huán)境中被檢測到,只有10個位點,即q PC8、q AC4、q AC10、q PKV2、q PKV7、q HPV7、qCPV1、q BDV4、qBDV7、qSBV7在2個環(huán)境中均能被檢測到。

在第1、2染色體上都分別檢測到了6個QTL,貢獻率為8．86%～22．34%,其中只有qCPV1、q PKV2在2個環(huán)境下均能被檢測到,且在第1染色體上檢測到了2個控制峰值時間的QTL。位于第3染色體上的2個QTL只能在單一環(huán)境中被檢測到,且其加性效應貢獻率都小于10%,屬于微效基因。第4、12染色體上分別存在3個控制稻米品質性狀相關的QTL,但僅第4染色體上的q AC4、qBDV4可穩(wěn)定存在。第5、10染色體上各檢測到了4個QTL,除在2個環(huán)境中均能檢測到的q AC10貢獻率較高,達到16%,其余的QTL只能在單一環(huán)境下被檢測到,并且貢獻率都在10%左右。第9染色體上也檢測到了4個QTL,其中qBDV9、qSBV9貢獻率較高,分別為22．47%、29．11%。在第7染色體上檢測到的5個QTL中,4個能夠穩(wěn)定在不同環(huán)境下存在,并且都位于R2829-R2401標記區(qū)間。而位于第8染色體上的5個QTL中,只有q PC8可以在2個環(huán)境下被檢測到。此外,能夠穩(wěn)定存在的10個QTL中的q AC4、q AC10和qSBV7的增效等位基因來自于Habataki,其余7個QTL的增效等位基因均來自Sasanishiki。

表2 BIL群體及其親本的品質性狀在兩種環(huán)境中的相關系數(shù)Table 2．Coefficients of pairwise correlations of the rice quality traits in a BIL population observed in two environments．

同時,控制不同品質性狀的QTL位點存在共定位的現(xiàn)象。q PC8和qBDV8、qCPV8以及q Pe T8所處區(qū)間一致;在第12染色體C1336-R367區(qū)間檢測到了同時控制蛋白質含量和消減值的QTL; q AC5與q BDV5均定位于第5染色體R3166-R708區(qū)間,并且標記R708為qCSV5、qSBV5共用;在第10染色體上也檢測到同時控制直鏈淀粉含量和峰值黏度的QTL。此外,控制RVA譜特征值相關的QTL也存在共定位的現(xiàn)象。qCSV1和q Pe T1均位于R1613-S1778區(qū)間,且與qCPV1相鄰;在第2染色體G1340-C499區(qū)間,檢測到控制不同RVA指標的多個QTL,包括q PKV2、qCPV2、q PBDV2、qSBV2以及qCSV2;第7染色體標記R2829-R2401區(qū)間,也檢測到多個控制RVA譜特征值的QTL,包括q PKV7、q HPV7、q BDV7、qSBV7以及qCSV7,組成一個基因簇;第9染色體G36-R1164區(qū)間檢測到控制崩解值和消減值的QTL,并且與控制冷膠黏度的qCPV8位置鄰近,共用標記為G36;q BDV10和qSBV10都位于S2083 -R2174區(qū)間。這些QTL位點的共定位現(xiàn)象說明控制不同稻米品質性狀的基因座緊密連鎖。

2．4 QTL的穩(wěn)定性分析

本研究檢測到多個品質性狀QTL(圖1),但大多數(shù)只能在單個環(huán)境中被檢測到。為了驗證檢測結果的可靠性,利用以Sasanishiki為遺傳背景構建的染色體置換系(CSSL)群體,對兩個環(huán)境中均能被檢測到的1 0個QTL,即q PC8、q AC 4、q AC1 0、q PKV2、q PKV7、q HPV7、qCPV1、q BDV4、q BDV7和qSBV7,進行驗證。利用兩組樣本等方差t-測驗分析發(fā)現(xiàn),Sasanishiki與相應置換系的表型值差異在2個環(huán)境中都達到了顯著或極顯著水平(表4),說明來自Habataki的等位基因能使背景親本的表型值發(fā)生顯著變化,且在2個環(huán)境中能穩(wěn)定表達。

表3 BIL群體中檢測到的控制稻米品質的QTLTable 3．QTL affecting rice quality detected in Sasanishiki/Habataki BIL．

3 討論

本研究利用初級作圖群體(回交重組自交系)對品質性狀QTL進行檢測,同時依靠由共同背景親本衍生的染色體片段置換系作為次級分離群體來驗證QTL檢測的結果,提高了定位結果的準確性。雖然本研究定位到多個與稻米品質相關的QTL,但能夠在2種環(huán)境下同時檢測到的位點較少,說明這些位點對環(huán)境敏感,受環(huán)境效應的影響[20]。利用已發(fā)表的高密度標記整合圖譜,并與前人定位到的QTL進行比較[7-15,21-26]。孫亞偉[21]和彭軍成[22]利用Sasanishiki×Habataki CSSL群體均檢測到了一個控制蛋白含量的q PC-1-1,其所在區(qū)間包含本研究中定位的q PC1,并且q PC1的定位區(qū)間與Leng等[12]存在部分重疊。孫亞偉[21]利用該CSSL群體檢測到的另一個控制蛋白含量的位點qPC12．1與本研究中的qPC12．2的定位區(qū)間存在部分重疊。此外,本研究中在2個環(huán)境下均能檢測到的qPC8所在區(qū)間與孫亞偉等[21]檢測到的q PC-8-1不同,但與翁建峰等[13]利用Asominori×IR24 CSSL群體檢測到的穩(wěn)定QTL q PC8,定位在同一區(qū)間。同時,位于第12染色體的q PC12．1也與翁建峰等[13]定位在同一位點;q AC4與Lanceras等[9]定位在相近位點;qPKV3、q HPV2、qCPV9與邵昕等[25]定位在同一位點,而qBDV1與邵昕等[25]定位在相近位點; q PKV10、qSBV10與楊亞春等[14]定位在同一位點,而q PeT1．1、qCSV7、qCPV8與楊亞春等[14]定位在相近位點;q PKV2、qBDV7、qCPV2與張巧鳳等[11]定位在同一位點,而qPKV4、qCSV2與張巧鳳等[11]定位在相近位點;qPKV4、qSBV9、qBDV9與Cho等[26]定位在同一位點。此外,張昌泉等[15]在第7染色體上檢測到了一個范圍較大控制消減值的位點qSBV7．1,其區(qū)間包含本研究中的qSBV7位點。位于水稻第6染色體上的Wx是控制水稻直鏈淀粉含量的主要基因[27],然而我們并未在Wx基因附近定位到控制AC的QTL,這可能是由于本研究使用的群體材料親本(Sasanishiki和Habataki)是直鏈淀粉含量相似的品種,這與吳長明等[8]、Bao等[10]、

翁建峰等[13]、邵昕等[25]的報道相似。此外,在2個環(huán)境中均能檢測到的5個QTL位點,即qCPV1、qBDV4、qPKV7、q HPV7、qAC10,分別位于第1、4、7、10染色體上,尚未見報道,我們可以通過構建它們的近等基因系進行精細定位和圖位克隆,為分子設計育種改良稻米品質奠定基礎。

表4 稻米品質性狀QTL對應置換系與背景親本Sasanishiki在2個環(huán)境中的表型差異Table 4．Phenotypic differences between genetic background parent Sasanishiki and target CSSLs carrying rice quality traits QTLs across two environments．

圖1 利用Sasanishiki/Habataki BIL群體在2個環(huán)境檢測到的品質性狀QTL的染色體位置Fig．1．Locations of the identified QTL for rice grain quality using Sasanishiki/Habataki BIL population in two environments．

本研究發(fā)現(xiàn)蛋白質含量、直鏈淀粉含量與崩解值之間存在顯著的負相關性,與Cho等[26]和Zheng等[28]結果一致。按照經(jīng)典數(shù)量遺傳學觀點,性狀相關是“一因多效”或緊密連鎖的結果,因此本研究所檢測到的QTL成簇分布,如q PC8和qBDV8,以及q AC4、q AC5和qBDV4、q AC5(它們的加性效應分別來自于不同親本),可視為這些性狀顯著相關的主要遺傳基礎。Cho等[26]、Liu等[29]也發(fā)現(xiàn)控制蛋白質含量、直鏈淀粉含量與崩解值的QTL共定位的現(xiàn)象;另一方面,有關QTL的多效性,即處于同一區(qū)間的QTL同時對多個性狀產(chǎn)生作用,已有諸多報道[30-31]。同時,我們還發(fā)現(xiàn)第2、7和8染色體G1340-C499、R2829-R2401和R2382-S14074區(qū)間,存在多個與RVA譜特征值相關的QTL,屬于一個基因簇,楊亞春等[14]也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。這種控制RVA譜特征值的QTL簇,以及蛋白質含量、直鏈淀粉含量與之共定位的QTL簇在以往的報道中也出現(xiàn)過[28]。然而,這種QTL多效性的產(chǎn)生究竟是由基因的一因多效,或者是由緊密連鎖的許多QTL的綜合效應引起的,還需要通過構建它們的近等基因系進行精細定位和克隆,才能夠真正了解。此外,由于蛋白質含量和直鏈淀粉含量較低、崩解值較大的稻米食味值較好[2,32],我們可以針對來源于優(yōu)質親本的等位基因,結合分子標記輔助來培育優(yōu)質稻米。

謝辭:感謝農業(yè)部長江中下游粳稻生物學與遺傳育種重點實驗室、長江流域雜交水稻協(xié)同創(chuàng)新中心、江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)中心給予支持,謹致謝意。

[1] 黃發(fā)松,孫宗修,胡培松,唐紹清．食用稻米品質形成研究的現(xiàn)狀與展望．中國水稻科學,1998,12(3):172-176．Huang F S,Sun Z X,Hu P S,Tang S Q．Present situations and prospects for the research on rice grain quality forming．Chin J Rice Sci,1998,12(2):172-176．(in Chinese with English abstract)

[2] 包勁松．稻米淀粉品質遺傳與改良研究進展．分子植物育種, 2007,5(F11):1-20．Bao J S．Progress in studies on inheritance and improvement of rice starch quality．Mol Plant Breeding,2007,5(F11):1-20．(in Chinese with English abstract)

[3] 陳書強．粳稻米蒸煮食味品質與其他品質性狀的典型相關分析．西北農業(yè)學報,2015,24(1):60-67．Cheng S Q．Canonical correlation between cooking,eating quality and other quality traits in japonica rice．Acta Agric Boreali-Occ Sin,2015,24(1):60-67．(in Chinese with English abstract)

[4] 朱滿山,湯述翥,顧銘洪．RVA譜在稻米蒸煮食用品質評價及遺傳育種方面的研究進展．中國農學通報,2005,21(8): 59-64．Zhu M S,Tang S Z,Gu M H．Progresses in the study on the assessing,genetic and breeding of the rice starch RVA profile in rice quality．Chin Agric Sci Bull,2005,21(8):59-64．(in Chinese with English abstract)

[5] 張啟莉,謝黎虹,李仕貴,胡培松．稻米蛋白質與蒸煮食味品質的關系研究進展．中國稻米,2012,18(4):1-6．Zhang Q L,Xie L H,Li S G,Hu P S．Progress in the Study on the relationship between protein and eating and cooking quality of rice．China Rice,2012,18(4):1-6．(in Chinese)

[6] 黎用朝,李小湘．影響稻米品質的遺傳和環(huán)境因素研究進展．中國水稻科學,1998,12:56-62．Li Y C,Li X X．Advances in studies on genetic and environmental factors influencing rice grain quality．Chin J Rice Sci, 1998,12:56-62．(in Chinese with English abstract)

[7] Tan Y F,Sun M,Xing Y Z,Hua J P,Sun X L,Zhang Q F, Corke H．Mapping quantitative trait loci for milling quality, protein content and color characteristics of rice using a recombinant inbred line population derived from an elite rice hybrid．Theor Appl Genet,2001,103(6-7):1037-1045．

[8] 吳長明,孫傳清,付秀林,王象坤,李自超,張強．稻米品質性狀與產(chǎn)量性狀及秈粳分化度的相互關系研究．作物學報, 2003,29(6):822-828．Wu C M,Sun C Q,Fu X L,Wang X K,Li Z C,Zhang Q．Study on the relationship between quality,yield characters or indica-japonica differentiation in rice(Oryza sativa L．)．Acta Agron Sin,2003,29(6):822-828．(in Chinese with English abstract)

[9] Lanceras J C,Huang Z L,Naivikul O,Vanavichit A,Ruanjaichon V,Tragoonrung S．Mapping of genes for cooking and eating qualities in Thai jasmine rice(KDML105)．DNA Res, 2000,7(2):93-101．

[10]Bao J S,Corke H,He P,Zhu L H．Analysis of quantitative trait loci for starch properties of rice based on an RIL population．Acta Bota Sin,2003,45(8):986-994．

[11]張巧鳳,張亞東,朱鎮(zhèn),趙凌,趙慶勇,許凌,王才林．稻米淀粉黏滯性(RVA譜)特征值的遺傳及QTL定位分析．中國水稻科學,2007,21(6):591-598．Zhang Q F,Zhang Y D,Zhu Z,Zhao L,Zhao Q Y,Xu L, Wang C L．Analysis of inheritance and QTLs of rice starch viscosity(RVA profile)characteristics．Chin J Rice Sci,2007, 21(6):591-598．(in Chinese with English abstract)

[12]Leng Y J,Xue D W,Yang Y L,Hu S K,Su Y,Huang L C, Wang L,Zheng T T,Zhang G H,Hu J,Gao Z Y,Guo L B, Qian Q,Zeng D L．Mapping of QTLs for eating and cooking quality-related traits in rice(Oryza sativa L．)．Euphytica, 2014,197(1):99-108．

[13]翁建峰,萬向元,吳秀菊,王海蓮,翟虎渠,萬建民．利用CSSL群體研究稻米AC和PC相關QTL表達穩(wěn)定性．作物學報,2006,32(1):14-19．Weng J F,Wan X Y,Wu X J,Wang H L,Zhai H Q,Wan JM．Stable expression of QTL for AC and PC of milled rice (Oryza sativa L．)using a CSSL population． Acta Agrono Sin,2006,32(1):14-19．(in Chinese with English abstract)

[14]楊亞春,倪大虎,宋豐順,李莉,陸徐忠,李澤福,楊劍波．不同生態(tài)環(huán)境下稻米淀粉RVA譜特征值的QTL定位分析．作物學報,2012,38(2):264-274．Yang Y C,Ni D H,Song F S,Li L,Lu X Z,Li Z F,Yang J B．Identification of QTL for rice starch RVA profile properties under different ecological sites．Acta Agron Sin,2012,38(2): 264-274．(in Chinese with English abstract)

[15]張昌泉,胡冰,朱孔志,張華,冷亞麟,湯述翥,顧銘洪,劉巧泉．利用重測序的水稻染色體片段置換系定位控制淀粉黏滯性譜QTL．中國水稻科學,2013,27(1):56-64．Zhang C Q,Hu B,Zhu K Z,Zhang H,Leng Y L,Tang S Z, Gu M H,Liu Q Q．Mapping of QTLs for rice RVA properties using high-throughput re-scquenced chromosome segment substitution lines．Chin J Rice Sci,2013,27(1):56-64．(in Chinese with English abstract)

[16]Ando T,Yamamoto T,Shimizu T,Ma X F,Shomura A, Takeuchi Y,Liu S Y,Yano M．Genetic dissection and pyramiding of quantitative traits for panicle architecture by using chromosomal segment substitution lines in rice．Theor Appl Genet,2008,116(6):881-890．

[17]Brabender M．The new MICRO-VISCO-AMYLO-GRAPH: Comparison of some results with those of the Viscograph．A-merican Association of Cereal Chemists Annual Meeting,Minneapoils,1998．

[18]Wang S,Basten J,Zeng Z．Windows QTL Cartographer 2．5．Department of Statistics,North Carolina State University, Raleigh,NC．2007:http://statgen．ncsu．edu/qtlcart/WQTL Cart．htm．

[19]McCouch S R．Gene nomenclature system for rice．Rice,2008, 1(1):72-84．

[20]包勁松,夏英武．基因型×環(huán)境互作效應對秈稻蒸煮食用品質的影響．浙江大學學報,2000,26(2):29-35．Bao JS,Xia Y W．Effects of genotype×environment interaction on eating and cooking quality of indica rice．J Zhejiang Univ,2000,26(2):29-35．(in Chinese with English abstract)

[21]孫亞偉．水稻染色體單片段代換系農藝性狀分析及QTL定位．揚州:揚州大學,2009．Sun Y W．QTL mapping for agronomic traits in chromosome segment substitution lines of rice．Yangzhou:Yangzhou University,2009．(in Chinese with English abstract)

[22]彭軍成．水稻精米蛋白質含量精細定位分析．揚州:揚州大學, 2011．Peng J C．Fine-mapping analysis for protein content of milled rice．Yangzhou:Yangzhou University,2011．(in Chinese)

[23]Zhang W W,Bi J C,Chen L M,Zheng L N,Ji S L,Xia Y M, Zhao Z G,Wang Y H,Liu L L,Jiang L,Wan J M．QTL mapping for crude protein and protein fraction contents in rice (Oryza sativa L．)．J Cereal Sci,2008,48(2):539-547．

[24]Wang L Q,Liu W J,Xu Y,He Y Q,Luo L J,Xiang Y Z, Xu C G,Zhang Q F．Genetic basis of 17 traits and viscosity parameters characterizing the eating and cooking quality of rice grain．Theor Appl Genet,2007,115(4):463-476．

[25]邵昕,陳忠明,劉正輝,丁承強,唐設,李剛華,王紹華,丁艷鋒．越光/9311染色體片段置換系的構建及稻米黏滯性譜特征值QTL分析．分子植物育種,2015,13(2):261-268．Shang X,Chen Z M,Liu Z H,Ding C Q,Tang S,Li G H, Wang S H,Ding Y F．QTL Mapping for rice RVA properties using chromosome segment substitution lines derived from a cross between Koshihikari and 9311．Mol Plant Breeding, 2015,13(2):261-268．(in Chinese with English abstract)

[26]Cho Y C,Suh J P,Yoon M R,Baek M K,Won Y J,Lee J H, Park H S,Baek S H,Lee J H．QTL mapping for paste viscosity characteristics related to eating quality and QTL-NIL development in japonica rice(Oryza sativa L．)．Plant Breeding&Biotechnol,2013,1(4):333-346．

[27]朱霽暉,張昌泉,顧銘洪,劉巧泉．水稻W(wǎng)x基因的等位變異及育種利用研究進展．中國水稻科學,2015,29(4):431-438．Zhu J H,Zhang C Q,Gu M H,Liu Q Q．Progress in the allelic variation of Wx gene and its application in rice breeding．Chin J Rice Sci,2015,29(4):431-438．(in Chinese with English abstract)

[28]Zheng L N,Zhang W W,Liu SJ,Liu X,Chen L M,Chen X G,Ma J,Chen W W,Zhao Z G,Jiang L,Wan J M．Genetic relationship between grain chalkiness,protein content,and paste viscosity properties in a backcross inbred population of rice．J Cereal Sci,2012,56(2):153-160．

[29]Liu X L,Wan X Y,Ma X D,Wan J M．Dissecting the genetic basis for the effect of rice chalkiness,amylose content,protein content,and rapid viscosity analyzer profile characteristics on the eating quality of cooked rice using the chromosome segment substitution line population across eight environments．Genome,2011,54(1):64-80．

[30]Peng J H,Ronin Y,Fahima T,R?der M S,Li Y C,Nevo E, Korol A．Domestication quantitative trait loci in Triticum dicoccoides,the progenitor of wheat．Proc Natl Acad Sci,2003, 100(5):2489-2494．

[31]Tanksley S,Nelson J．Advanced backcross QTL analysis:A method for the simultaneous discovery and transfer of valuable QTL from unadapted germplasm into elite breeding lines．Theor Appl Genet,1996,92(2):191-203．

[32]錢春榮,馮延江,楊靜,劉海英,金正勛．水稻籽粒蛋白質含量選擇對雜種早代蒸煮食味品質的影響．中國水稻科學, 2007,21(3):323-326．Qian C R,Feng Y J,Yang J,Liu H Y,Jin Z X．Effects of protein content selection on cooking and eating properties of rice in early-generation of crosses．Chin J Rice Sci,2007,21 (3):323-326．(in Chinese with English abstract)

Correlation Analysis and QTL Mapping for Starch RVA Profile Properties and Amylose and Protein Contents in Rice

ZHANG Jie＃,ZHENG Leina＃,CAI Yue,YOU Xiaoman,KONG Fei,WANG Guoxiang,YAN Haigang, JIN Jie,WANG Liang,ZHANG Wenwei?,JIANG Ling
(State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement/Research Center of Jiangsu Plant Gene Engineering,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China;＃These authors contributed equally to this paper;?Corresponding author, E-mail:zhangww＠njau．edu．cn)

【Objective】The detection of new quantitative trait loci(QTLs)and the correlation analysis between different rice quality traits are used to dissect the genetic mechanism underlying rice quality and to breed high-quality rice varieties．【Method】The backcross inbred lines(BILs)of Sasanishiki×Habataki planted in two environments were used to detect additive QTLs for amylose content,protein content and RVA profiles．【Result】Phenotypic analysis showed the protein content of Habataki was higher than that of Sasanishiki while other rice quality parameters of Sasanishiki were generally higher than those of Habataki except the setback viscosity．A total of 42 additive QTLs were detected,and ten of them could be repeatedly detected in two environments,including q PC8,qAC4,q AC10,q PKV2,q PKV7, q HPV7,qCPV1,q BDV4,q BDV7 and qSBV7．Of them,qCPV1,q BDV4,q PKV7,q HPV7 and q AC10 had not been reported previously．Moreover,the environmental stability of 10 QTLs,was further confirmed across two different environments by chromosome segment substitution lines(CSSLs)．【Conclusion】Significant correlations were observed between RVA profiles and protein or amylose contents,and many QTLs affecting different quality traits were co-localized．

rice;grain quality;quantitative trait locus;backcross inbred lines;chromosome segment substitution lines

Q343．1+5;S511．032

A

1001-7216(2017)01-0031-09

2016-03-17;修改稿收到日期:2016-04-09。

國家轉基因生物新品種培育重大專項(2014ZX08001006);國家自然科學基金資助項目(31301296);國家科技支撐計劃資助項目(2013BAD01B02-16);江蘇省科技支撐計劃資助項目(BE2014394)。