林靜 張?jiān)戚x 張所兵 陳海元 朱曉妹 唐偉杰 方先文

摘要：以高抗性淀粉秈稻品種扎西瑪和江蘇省著名優(yōu)質(zhì)粳稻南粳46為親本構(gòu)建的重組自交系為材料，運(yùn)用AOAC法測(cè)定了群體家系的抗性淀粉含量，用于QTL分析的分子連鎖圖譜包含202個(gè)SSR分子標(biāo)記。本研究共檢測(cè)到2個(gè)加性QTL：qRS-6和qRS-8，分別位于第6和第8染色體上，共解釋58.38%的表型變異。其中，來(lái)源于高值親本扎西瑪?shù)膓RS-6貢獻(xiàn)率高達(dá)51.38%，是一個(gè)主效的QTL位點(diǎn);來(lái)源于低值親本南粳46的qRS-8貢獻(xiàn)率只有7%。結(jié)果可為高抗性淀粉水稻育種提供資源，進(jìn)一步挖掘緊密連鎖分子標(biāo)記奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水稻;重組自交系;抗性淀粉;QTLs

中圖分類號(hào)： S511.01? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）23-0058-03

收稿日期：2021-03-16

基金項(xiàng)目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號(hào)：CX（18）1001]。

作者簡(jiǎn)介：林 靜（1981—），女，江蘇海安人，碩士，副研究員，主要從事水稻資源研究。E-mail：534663739@qq.com。

水稻大米是亞太地區(qū)主食，大量的淀粉存在于大米胚乳中，但其中的抗性淀粉含量很低，熱米飯中抗性淀粉含量一般低于1%，冷米飯中也僅為10%～2.1%[1]。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們物質(zhì)生活水平的提高，飲食結(jié)構(gòu)也發(fā)生了巨大的改變。體內(nèi)血糖含量超標(biāo)人群以及肥胖人群不斷增加。稻米中的抗性淀粉具有與水溶性膳食纖維相似的生理功能。高抗性淀粉大米既可以滿足飽腹的需求，又能夠防止糖尿病患者餐后血糖的快速升高，避免減肥人士攝入過(guò)多能量[2-5]。前期抗性淀粉的研究主要集中于功能性試驗(yàn)以及含量測(cè)定[6-9]，目前，主要集中在稻米抗性淀粉的形成、理化特性及其與直鏈淀粉的關(guān)系等方面[10-16]，而對(duì)于高抗性淀粉水稻的遺傳改良研究相關(guān)報(bào)道不多[17-18]。

地方品種資源中篩選出的高抗性淀粉水稻存在農(nóng)藝性狀較差、產(chǎn)量不高、品質(zhì)差、適口性不好等缺點(diǎn)，無(wú)法直接用于生產(chǎn)與推廣。水稻育種工作者希望通過(guò)配置抗性淀粉含量差異較大的遺傳群體，對(duì)控制抗性淀粉含量的性狀進(jìn)行數(shù)量性狀基因座（quantitative trait locus，QTL）定位，找到該性狀連鎖的分子標(biāo)記，通過(guò)分子標(biāo)記輔助選擇，將高抗性淀粉QTL導(dǎo)入到生產(chǎn)上大面積推廣的品種中，可縮短育種進(jìn)程，及早培育出適應(yīng)生產(chǎn)和市場(chǎng)的高抗性淀粉水稻新品種。筆者所在研究室利用AOAC測(cè)定方法篩選出一個(gè)高抗性淀粉水稻品種扎西瑪，與優(yōu)良食味水稻品種南粳46配置重組自交系，運(yùn)用已經(jīng)構(gòu)建的遺傳圖譜對(duì)獲得的表型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)水稻高抗性淀粉性狀進(jìn)行QTL定位，以期為高抗性淀粉水稻育種提供標(biāo)記和利用依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以高抗性淀粉秈稻品種扎西瑪為母本，優(yōu)良食味粳稻品種南粳46為父本，通過(guò)單粒傳法，獲得143個(gè)重組自交系（F8）家系。所有試驗(yàn)材料于2017年種植于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)田內(nèi)，按常規(guī)種植，收獲晾干后收集存放于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院種質(zhì)資源研究中心備用。

1.2 抗性淀粉含量測(cè)定

測(cè)定米粉中抗性淀粉含量參照羅曦等的方法[19]，精確稱取0.1 g精米粉，加入胰腺α-淀粉酶，37 ℃水浴振蕩消化16 h后，檢測(cè)樣品中抗性淀粉含量。每份樣品3次重復(fù)。

1.3 QTL分析

采用Wang等開(kāi)發(fā)的QTL檢測(cè)軟件[20]QTL IciMapping V 3.2進(jìn)行QTL分析，以LOD值2.5為閾值。QTL命名遵循McCouch原則[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 親本與群體抗性淀粉（RS）含量分析

高抗性淀粉品種扎西瑪?shù)腞S含量達(dá)2.42%，南粳46為0.58%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。用于QTL檢測(cè)的重組自交系群體RS含量為0.33%～249%，其變化表現(xiàn)為連續(xù)偏正態(tài)分布（圖1），偏度為-0.659，峰度為-0.970。有一定數(shù)量的株系抗性淀粉含量超過(guò)親本，表明該性狀是由多基因控制的數(shù)量性狀。

2.2 抗性淀粉含量的QTL分析

本研究前期運(yùn)用較均勻分布于水稻12條染色體上的202對(duì)SSR多態(tài)性分子標(biāo)記，構(gòu)建了該重組自交系的分子連鎖圖譜，全長(zhǎng)1 437.3 cM，平均圖距8.1 cM，可以用于QTL定位。結(jié)合抗性淀粉測(cè)定數(shù)據(jù)，利用QTL IciMapping 3.2分析QTL的位置及遺傳效應(yīng)。共檢測(cè)到2個(gè)控制抗性淀粉含量的加性QTL（qRS-6，qRS-8），分別位于第6和第8染色體上（圖2、表1），共解釋了58.38%的表型變異。qRS-6 的貢獻(xiàn)率高達(dá)51.38%，是一個(gè)主效的QTL位點(diǎn)，加性效應(yīng)為正值，表明抗性淀粉含量的增效位點(diǎn)來(lái)源于高抗性淀粉親本扎西瑪。qRS-8的貢獻(xiàn)率較低，為7.00%，但加性效應(yīng)為負(fù)值，表明增效位點(diǎn)來(lái)源于低抗性淀粉親本南粳46。

3 結(jié)論與討論

大面積推廣品種正面臨遺傳基礎(chǔ)單一的問(wèn)題。充分挖掘地方品種中蘊(yùn)含的優(yōu)異基因資源，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代育種具有積極的意義。相關(guān)研究表明，水稻大部分性狀，如穗長(zhǎng)、粒形、抗病、耐鹽等，都屬于多基因控制的數(shù)量性狀，遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜[22-25]?？寺?shù)量性狀基因時(shí)，首先要通過(guò)構(gòu)建合適的作圖群體鑒定出數(shù)量性狀相關(guān)QTL，分析每個(gè)QTL的位置和效應(yīng);再通過(guò)不斷回交的方式將不同的QTL分開(kāi)，獲得相同背景的近等基因系，復(fù)雜性狀才能被分解成單個(gè)孟德?tīng)栆蜃?，以便開(kāi)展下一步的工作。水稻的很多重要性狀QTL就是通過(guò)這種方法得到了克隆[26-29]。

大米作為我國(guó)的傳統(tǒng)主食，其淀粉適口性好。而抗性淀粉因其突出的生理作用，成為功能性食品的研究熱點(diǎn)。水稻育種工作者希望能培育出高抗性淀粉水稻品種，以滿足糖尿病人、減肥人士等特殊人群的需求。稻米抗性淀粉含量測(cè)定工作量非常大。因此，水稻育種者希望能找到與高抗性淀粉性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記，通過(guò)標(biāo)記輔助選擇，大大減少測(cè)定工作量。對(duì)抗性淀粉的遺傳學(xué)進(jìn)行研究，也有助于在分子層面解釋水稻抗性淀粉的形成和發(fā)育機(jī)制，對(duì)培育高抗性淀粉水稻品種具有重要的意義。

本試驗(yàn)中，扎西瑪/南粳46的重組自交系群體中抗性淀粉含量表現(xiàn)為連續(xù)的單峰偏正態(tài)分布。位于第6染色體上的qRS-6為主效QTL，效應(yīng)值達(dá)51.38%，表明水稻抗性淀粉含量是由少數(shù)主效基因和多個(gè)微效基因以及非等位基因間互作所控制的數(shù)量性狀（QTL）。與以往的遺傳研究結(jié)論[19，30]一致。并且位于第6染色體上的qRS-6與羅曦等利用不同遺傳群體檢測(cè)到的位點(diǎn)基本一致，均位于標(biāo)記RM510附近，可能是同一位點(diǎn)[19]。后續(xù)的研究將集中在與該主效位點(diǎn)緊密連鎖的分子標(biāo)記的開(kāi)發(fā)，為高抗性淀粉水稻育種提供分子標(biāo)記。

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