GWAS定位水稻苗期耐冷基因和抗白叶枯基因.doc

GWAS定位水稻苗期耐冷基因和抗白叶枯基因

水稻是最重要的粮食作物之一,但在水稻生产过程中常受到生物和非生物逆境的影响,导致减产降质,危及粮食安全。低温和白叶枯病是非生物和生物逆境因子的代表,研究水稻应对它们的遗传机制是改良水稻对它们的耐受性的基础。

本研究应用全基因组关联分析方法分别定位了水稻耐冷性和白叶枯病抗性的QTL,主要结论如下:1、8℃处理来自82个国家RDP1群体的295份水稻品种,鉴定其耐冷表型,幷按水稻亚种分析耐冷性差异,结果显示:温带粳稻和热带粳稻耐冷性总体强于籼稻和奥斯亚种水稻。2、根据所有品种的耐冷表型和它们的44KSNP分型利用Tassel3.0全基因组关联分析。

结果显示:位于水稻11条染色体的67个QTL耐冷基因位点,其中56个QTL为新发现的耐冷基因位点。3、在第3染色体上定位了耐冷新位点qCTS3-9,通过比对耐冷候选基因LOC_Os03g09140在耐冷和敏感品种的基因组序列,发现存在27bp分子标记的插入缺失的差异,荧光定量分析日本晴水稻中LOC_Os03g09140的表达发现其受到冷胁迫诱导,初步确定LOC_Os03g09140是候选基因。

4、分析群体中40个耐冷和19个冷敏感品种GWAS定位的181个紧密关联的SNP的等位型,确定耐冷等位型,其中20个品种SNP分型与表型对应度大于70%,说明GWAS检测的紧密关联SNP可信度高。5、鉴定了RDP1群体271个品种对PXO99、P2、J12三个白叶枯菌小种抗性,发现三个小种都高抗的6个品种和高感的44个品种,高抗品种可作为改良白叶枯抗性的种质资源。

6、利用RDP1群体白叶枯病抗性表型,结合其必威体育精装版公布的70万SNP分型,GWAS定位了与水稻白叶枯抗性紧密关联的SNP(-logp≥5)291个,归集为QTL118个,其中与PXO99抗性关联QTL55个,包含172个紧密关联SNP;与P2抗性关联QTL59个,包含114个紧密关联SNP;与J12抗性关联QTL12个,包含29个紧密关联SNP。对比前人研究发现其中7个位点已克隆基因,这些基因分别是xa5、Xa10、xa13、Xa21、Xa25、Xa27和Xa3/Xa26。

7、进一步分析对三个小种都高抗的6个品种和高感44个品种中的紧密关联SNP等位型,发现291个SNP中有84个SNP分型对6个高抗和38高感品种表型解释率大于80%,特别是对6个高抗品种表型解释率大于90%,这84个SNP可作为利用这些高抗品种作为亲本育种的辅助选择分子标记。8、分析发现与三个白叶枯小种中两个抗性关联的染色体区域11个,包含QTL21个,49个紧密关联SNP;与三个小种抗性均关联的染色体区域1个,包含4个QTL、7个紧密关联SNP。

结合水稻基因组及基因注释数据分析,并对两个或三个小种共定位QTL进行了基因候选。综上所述,本研究通过GWAS定位了水稻耐冷和抗白叶枯病QTL,其中部分QTL与前人报道的QTL一致,并发现新的QTL,并筛选到高耐冷和高抗白叶枯病的水稻种质,为改良水稻耐冷和白叶枯抗性提供资源,同时为进一步克隆新的耐冷基因和抗白叶枯病基因打下基础。