中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (12): 104-112.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0286
所属专题: 水稻
刘金栋1,2(), 王雅美2,3, 田媛媛1, 刘宏岩4, 孟云2,4, 叶国友2,5(
)
收稿日期:
2023-03-18
修回日期:
2023-04-25
出版日期:
2024-04-25
发布日期:
2024-04-22
通讯作者:
作者简介:
刘金栋,男,1990年出生,山东济宁人,副研究员,博士,研究方向:作物复杂性状遗传机制解析。通信地址:100081 北京市海淀区中关村南大街12号中国农业科学院,Tel:010-82108889,E-mail:liujindong@caas.cn。
基金资助:
LIU Jindong1,2(), WANG Yamei2,3, TIAN Yuanyuan1, LIU Hongyan4, MENG Yun2,4, YE Guoyou2,5(
)
Received:
2023-03-18
Revised:
2023-04-25
Published:
2024-04-25
Online:
2024-04-22
摘要:
旱直播是未来水稻生产的重要发展方向,在南亚和东南亚籼稻种植区已有较大面积,然而热带和亚热带地区粳稻种植多采用传统育苗移栽。中胚轴长度(Mesocotyl length,ML)是影响水稻旱直播出苗和幼苗活力的重要因素。基于分子标记辅助选择(Molecular marker assisted selection,MAS)育种,培育长中胚轴种质是促进水稻旱直播推广最为经济、高效的方式。迄今,已有4个水稻中胚轴伸长基因报道,即OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1。笔者选择3K重测序项目中TROP和TEMP粳稻亚群开展分析,测定中胚轴长度并鉴定OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1基因的优异单倍型。结果表明,TROP和TEMP亚群中胚轴长度呈典型的连续正态分布。OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1分别包括3、3、3和6种单倍型;同一基因在TROP和TEMP亚群中单倍型分布频率也存在差异。TROP亚群中OsGSK2-Hap1、GY1-Hap2、OsPAO5-Hap3、OsSMAX1-Hap2和OsSMAX1-Hap3为优异单倍型;TEMP亚群优异单倍型为OsGSK2-Hap1、OsPAO5-Hap2和OsSMAX1-Hap2。另外,TROP和TEMP亚群中多数中胚轴优异单倍型材料所对应的苗高要高于非优异单倍型,在破土出苗时易形成生长优势。鉴定到的优异单倍型在TROP和TEMP亚群中均呈现较显著的加性效应,可用于MAS育种。本研究为不同地区直播粳稻的选育提供参考,促进旱直播技术的快速推广。
刘金栋, 王雅美, 田媛媛, 刘宏岩, 孟云, 叶国友. 水稻已克隆中胚轴伸长基因效应解析及优异单倍型鉴定[J]. 中国农学通报, 2024, 40(12): 104-112.
LIU Jindong, WANG Yamei, TIAN Yuanyuan, LIU Hongyan, MENG Yun, YE Guoyou. The Cloned Genes Related to Rice Mesocotyl Elongation: Effects Analysis and Superior Haplotype Identification[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(12): 104-112.
候选基因 | 染色体 | 遗传区间/bp | 注释信息 |
---|---|---|---|
OsGSK2 (LOC_Os05g11730) | 5 | 6657481~6661493 | AP2-like ethylene-responsive transcription factor |
GY1(LOC_Os01g67430) | 1 | 39177169~39178676 | Gibberellin receptor GID1L2 |
OsPAO5 (LOC_Os04g57560) | 4 | 34244247~34248323 | GATA transcription factor 25 |
OsSMAX1 (LOC_Os08g15230) | 8 | 9224161~9228110 | CSLC9 - cellulose synthase-like family C |
候选基因 | 染色体 | 遗传区间/bp | 注释信息 |
---|---|---|---|
OsGSK2 (LOC_Os05g11730) | 5 | 6657481~6661493 | AP2-like ethylene-responsive transcription factor |
GY1(LOC_Os01g67430) | 1 | 39177169~39178676 | Gibberellin receptor GID1L2 |
OsPAO5 (LOC_Os04g57560) | 4 | 34244247~34248323 | GATA transcription factor 25 |
OsSMAX1 (LOC_Os08g15230) | 8 | 9224161~9228110 | CSLC9 - cellulose synthase-like family C |
基因 | 染色体 | 位置/bp | 参考基因组等位基因 | 变异等位 基因 | Hap-1 | Hap-2 | Hap-3 | Hap-4 | Hap-5 | Hap-6 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
OsGSK2 | 5 | 6661763 | G | A | G | G | G | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6661820 | T | C | T | T | T | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6661893 | C | T | C | C | C | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6662052 | C | T | T | C | C | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6662421 | A | C | A | A | A | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6657511 | C | T | T | C | C | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6657785 | G | A | G | G | G | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6657996 | C | T | C | C | C | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6658059 | T | C | C | T | T | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6661427 | G | T | G | G | T | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39176236 | C | T | C | C | C | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39176398 | T | G | T | G | T | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39176823 | A | G | A | A | A | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39176859 | T | G | T | T | T | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39177248 | C | T | C | C | C | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39177627 | C | G | C | C | G | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39177801 | C | G | C | C | G | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39178134 | A | C | A | A | C | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39178605 | T | C | T | T | C | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39178663 | T | A | T | A | T | - | - | - |
GY1 | 4 | 34248453 | G | A | G | A | R | - | - | - |
OsSMAX1 | 8 | 9228119 | C | T | C | C | C | C | C | C |
OsSMAX1 | 8 | 9228360 | G | A | G | G | A | G | A | G |
OsSMAX1 | 8 | 9228825 | G | A | G | G | G | G | G | G |
OsSMAX1 | 8 | 9224518 | G | A | G | G | A | G | A | G |
OsSMAX1 | 8 | 9224956 | C | G | G | C | C | C | C | G |
OsSMAX1 | 8 | 9225458 | T | C,G | T | T | T | T | T | T |
OsSMAX1 | 8 | 9225616 | G | A | G | - | G | G | G | G |
OsSMAX1 | 8 | 9226323 | T | C | T | T | C | - | C | C |
OsSMAX1 | 8 | 9226880 | G | A | G | G | G | G | R | G |
OsSMAX1 | 8 | 9227121 | A | G | A | A | G | A | G | G |
基因 | 染色体 | 位置/bp | 参考基因组等位基因 | 变异等位 基因 | Hap-1 | Hap-2 | Hap-3 | Hap-4 | Hap-5 | Hap-6 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
OsGSK2 | 5 | 6661763 | G | A | G | G | G | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6661820 | T | C | T | T | T | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6661893 | C | T | C | C | C | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6662052 | C | T | T | C | C | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6662421 | A | C | A | A | A | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6657511 | C | T | T | C | C | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6657785 | G | A | G | G | G | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6657996 | C | T | C | C | C | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6658059 | T | C | C | T | T | - | - | - |
OsGSK2 | 5 | 6661427 | G | T | G | G | T | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39176236 | C | T | C | C | C | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39176398 | T | G | T | G | T | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39176823 | A | G | A | A | A | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39176859 | T | G | T | T | T | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39177248 | C | T | C | C | C | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39177627 | C | G | C | C | G | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39177801 | C | G | C | C | G | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39178134 | A | C | A | A | C | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39178605 | T | C | T | T | C | - | - | - |
OsPAO5 | 1 | 39178663 | T | A | T | A | T | - | - | - |
GY1 | 4 | 34248453 | G | A | G | A | R | - | - | - |
OsSMAX1 | 8 | 9228119 | C | T | C | C | C | C | C | C |
OsSMAX1 | 8 | 9228360 | G | A | G | G | A | G | A | G |
OsSMAX1 | 8 | 9228825 | G | A | G | G | G | G | G | G |
OsSMAX1 | 8 | 9224518 | G | A | G | G | A | G | A | G |
OsSMAX1 | 8 | 9224956 | C | G | G | C | C | C | C | G |
OsSMAX1 | 8 | 9225458 | T | C,G | T | T | T | T | T | T |
OsSMAX1 | 8 | 9225616 | G | A | G | - | G | G | G | G |
OsSMAX1 | 8 | 9226323 | T | C | T | T | C | - | C | C |
OsSMAX1 | 8 | 9226880 | G | A | G | G | G | G | R | G |
OsSMAX1 | 8 | 9227121 | A | G | A | A | G | A | G | G |
基因 | TROP群体 | TEMP群体 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
单倍型 | 数目 | 比例/% | 均值/cm | 单倍型 | 数目 | 比例/% | 均值/cm | ||
OsGSK2 | Hap1 | 248 | 74.9 | 1.808 | Hap2 | 146 | 69.5 | 0.797 | |
Hap2 | 67 | 20.2 | 1.64 | Hap1 | 35 | 16.7 | 1.221 | ||
Hap3 | 15 | 7.1 | 0.972 | ||||||
GY1 | Hap1 | 221 | 66.8 | 1.898 | Hap1 | 181 | 86.2 | 0.826 | |
Hap2 | 31 | 9.4 | 2.205 | - | - | - | - | ||
Hap3 | 26 | 7.9 | 1.105 | - | - | - | - | ||
OsPAO5 | Hap1 | 196 | 59.2 | 1.679 | Hap1 | 169 | 80.5 | 0.801 | |
Hap2 | 121 | 36.6 | 1.948 | Hap2 | 33 | 15.7 | 1.212 | ||
Hap3 | 11 | 3.3 | 1.927 | Hap3 | 5 | 2.4 | 0.97 | ||
OsSMAX1 | Hap1 | 162 | 48.9 | 1.743 | Hap1 | 147 | 70.0 | 0.897 | |
Hap2 | 43 | 13.0 | 2.021 | Hap2 | 28 | 13.3 | 0.922 | ||
Hap3 | 31 | 9.3 | 2.271 | Hap4 | 12 | 5.7 | 0.848 | ||
Hap4 | 15 | 4.5 | 1.678 | - | - | - | - | ||
Hap5 | 13 | 3.9 | 1.733 | - | - | - | - | ||
Hap6 | 10 | 3.0 | 1.427 | - | - | - | - |
基因 | TROP群体 | TEMP群体 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
单倍型 | 数目 | 比例/% | 均值/cm | 单倍型 | 数目 | 比例/% | 均值/cm | ||
OsGSK2 | Hap1 | 248 | 74.9 | 1.808 | Hap2 | 146 | 69.5 | 0.797 | |
Hap2 | 67 | 20.2 | 1.64 | Hap1 | 35 | 16.7 | 1.221 | ||
Hap3 | 15 | 7.1 | 0.972 | ||||||
GY1 | Hap1 | 221 | 66.8 | 1.898 | Hap1 | 181 | 86.2 | 0.826 | |
Hap2 | 31 | 9.4 | 2.205 | - | - | - | - | ||
Hap3 | 26 | 7.9 | 1.105 | - | - | - | - | ||
OsPAO5 | Hap1 | 196 | 59.2 | 1.679 | Hap1 | 169 | 80.5 | 0.801 | |
Hap2 | 121 | 36.6 | 1.948 | Hap2 | 33 | 15.7 | 1.212 | ||
Hap3 | 11 | 3.3 | 1.927 | Hap3 | 5 | 2.4 | 0.97 | ||
OsSMAX1 | Hap1 | 162 | 48.9 | 1.743 | Hap1 | 147 | 70.0 | 0.897 | |
Hap2 | 43 | 13.0 | 2.021 | Hap2 | 28 | 13.3 | 0.922 | ||
Hap3 | 31 | 9.3 | 2.271 | Hap4 | 12 | 5.7 | 0.848 | ||
Hap4 | 15 | 4.5 | 1.678 | - | - | - | - | ||
Hap5 | 13 | 3.9 | 1.733 | - | - | - | - | ||
Hap6 | 10 | 3.0 | 1.427 | - | - | - | - |
基因 | TROP群体 | TEMP群体 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
优异单倍型 | 比例/% | 均值/cm | 优异单倍型 | 比例/% | 均值/cm | ||
OsGSK2 | Hap1 | 74.9 | 1.81 | Hap1 | 16.7 | 1.22 | |
GY1 | Hap2 | 9.4 | 2.21 | - | - | - | |
OsPAO5 | Hap3 | 36.6 | 1.95 | Hap2 | 15.7 | 1.21 | |
OsSMAX1 | Hap2 | 13.0 | 2.02 | Hap2 | 13.3 | 0.92 | |
OsSMAX1 | Hap3 | 9.3 | 2.27 | - | - | - |
基因 | TROP群体 | TEMP群体 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
优异单倍型 | 比例/% | 均值/cm | 优异单倍型 | 比例/% | 均值/cm | ||
OsGSK2 | Hap1 | 74.9 | 1.81 | Hap1 | 16.7 | 1.22 | |
GY1 | Hap2 | 9.4 | 2.21 | - | - | - | |
OsPAO5 | Hap3 | 36.6 | 1.95 | Hap2 | 15.7 | 1.21 | |
OsSMAX1 | Hap2 | 13.0 | 2.02 | Hap2 | 13.3 | 0.92 | |
OsSMAX1 | Hap3 | 9.3 | 2.27 | - | - | - |
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