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早期活力相关主要水稻的分子映射

Jayateertha睡椅1*,Makanhally Channbyregowda1,Vinay谢诺2,普拉卡什Salimath1和拉梅什泰铢3

1部门遗传学植物育种、农业学院、Dharwad无人机,Dharwad,卡纳塔克邦,印度

2Barwale基金会Himayat Nagar,海得拉巴,印度

3Dharwad研究所农业生物技术,王景雪带领的课题组“无人飞行系统”,印度

*通讯作者:
Jayateertha睡椅
部门遗传学和植物育种,
农业大学Dharwad无人机,
Dharwad,卡纳塔克邦,印度,
电子邮件: (电子邮件保护)

收到:2013年5月29日接受:2013年6月11日发表:2013年6月16日

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文摘

旱稻的可持续粮食安全中起着重要作用。早期的活力在杂草drill-sown大米的特征是重要的抑制以及初步建立。人口(寄主/ Azucena作为参考来识别(法)对早期活力相关的数量性状特征。侧翼的简单重复序列(SSR)标记法(在寄主/ Azucena和其他人群被用于验证新种群(BPT5204 / A67和BPT5204 / Dodiga)。22个主要分布在染色体1到6被确定为不同活力相关的特征。法控制发芽是位于染色体1在该地区附近RM5-RM306阿尔法淀粉酶基因控制着发芽。的同余法观察5号染色体上在该地区RM87-RM334萌发率、幼苗干重和活力指数。RM253(6号染色体)的拍摄长度在10日,播种后第14天(DAS) BPT5204 / A67 9.6%和10.1%的贡献。RM178染色体(5)与拍摄长度(18%)和根长度(11.2%)在BPT5204 / Dodiga 10 DAS。

关键字

早期的活力,寄主(/ Azucena、经济价值、大米,拍摄长度。

介绍

早期的活力是一个重要的特征控制初始作物杂草抑制在旱稻系统建立和支持。它是一个复杂的特征,发现与萌发和幼苗生长(佩里,1972)。遗传改良的基因型早期的活力是一个更好的选择比手控制杂草除草或使用除草剂由于经济和生态方面的考虑。通过常规育种早期幼苗活力策略一直不是很成功很长一段时间,因为其复杂的继承和定量性质(李和罗格斯,1980;Redona Mackill, 1996)

基因组DNA标记和映射技术是强大的工具数量性状位点的遗传分析(法)控制复杂的特征(着陆器和Botstein 1989;Tanksley, 1993)和被广泛用于农业的遗传解剖大米(Xio的重要特征et al .,1996;李et al .,1997;矢野et al .,1997;余et al .,1997)。使用丰富的QTL定位和共显性标记简单序列重复(SSR)将有助于确定数量,位点的位置和效应控制早期活力相关的特征。一些努力映射法治理在水稻幼苗活力(Redona Mackill 1996 b;崔et al .,2002;张et al .,2005年)。这些研究使用人口来自父母等Labelle /黑色的大山,Zhenshan 97 / 63和Lemont /可结果。然而,没有报告的验证已确定标记。QTL定位的结果很大程度上依赖于映射数量,即。,only those genes segregating in the mapping populations could be identified. Hence there is a need to identify many other QTLs for early vigour using diverse mapping populations. This would not only advance our understanding of the genetic diversity for seedling vigour in rice, but also favour pyramiding of more favourable alleles by marker-assisted selection (MAS) in molecular breeding programs.

构建分子映射为一个全新的人口是耗费时间和资源密集型的。因此,检测幼苗活力标记引用相关人口和验证他们的新的人口将是一个更好的方法。这个练习也反映了守恒的功能基因在基因型区域。在目前的研究中,寄主(/ Azucena人口加倍单倍体(DH),这几乎是饱和的分子标记,用于检测与早期幼苗活力相关的染色体区域相关的特征。标记识别,有别于其他的报道被验证在F2: F3群体之间产生低活力和优质品种,BPT5204,和高活力,中等质量和高地长白猪,Dodiga A67即,BPT5204 / Dodiga和BPT5204 / A67人群。

材料和方法

系的实验进行了遗传学和植物育种、农业大学Dharwad, Dharwad农业科学大学(印度)在2002 - 2005。

植物材料和表现型QTL检测的实验:

一百二十一行(寄主/ Azucena加倍单倍体(DH)群体最初由Guiderdoni et al .(1992)开发,后来维护Barwale基金会(原名Mahyco研究基金会),海德拉巴。269年的基因型数据矩阵跨越12个SSR标记染色体的大米被下载www.gramene.org

种子在干热处理50°C四天来消除可能的休眠。萌发,种子被保存在卷纸巾在环境温度(25°±3°C)在黑暗。种子发芽48和72 h标准发芽试验的统计,并表示在第一和第二计数,百分比。萌发率计算的比例先数到最后发芽计数和百分比表示为如下:

萌发率(%)=((第一次发芽数/萌发的最后计数)]x 100

五个正常幼苗被随机选择从每个复制标准发芽试验的第14天,拍摄长度(SL)测量从衣领地区的最重要的叶和表示(cm)。根长度(RL)测定在第14天领地区最长的根。用于测量的幼苗根和拍摄长度在第14天热烘箱恒重干。总重量(mg)的幼苗数量除以每个幼苗的苗给平均体重。

活力指数(VI) =萌发率(%)x幼苗干重(毫克/苗)

基因型和表现型植物材料,用于标记验证:

生成的数量影响BPT5204间杂交母本和Dodiga和A67男性的父母。f1是接穗获得F2种子,空间获得F3种植种子。DNA提取父母,F1和F2植物进行SSR分析。聚丙烯酰胺凝胶电泳(页面)选择在父母多态性标记进行了评估,杂合性在F1和F2隔离。中描述的进行分子分析手册(Mahyco研究基金会,2003年)。40两个选择标记从不同的研究以及本研究寄主(/ Azucena BPT5204父母的多态性,分析Dodiga A67基因型。多态标记筛选十高活力和低活力F2个人知道最初的协会。只有那些标记显示初始协会被用来屏幕更多数量的F2隔离。种族隔离和拟合优度的标记进行评估测试为1:2:1比使用卡方检验的数量。分析了F3家庭早期即活力相关的特征。, root (RL) and shoot lengths (SL) in two replications on 10th (RL10 and SL10) and 14th (RL14 and SL14) day after sowing (DAS). The measurements on ten seedlings were taken and expressed as family means.

简单的间隔标记分析:

这是由制图师计划。连锁分析和地图建设用地图制作者/经验,而染色体的位置的主要是由使用地图制作者/ QTL程序(着陆器et al .,1987;林肯et al .,1992)。DH系的表型是叠加在现有基因型识别法。每个QTL性状变异占的比例也估计。

单标记分析:

F2植物的基因型和表现型的相应F3家庭被用来知道标记和特征之间的联系。分析是使用IRRISTAT程序完成的。百分比表型方差解释为协会使用线性回归方法计算。

结果

识别法:

法与侧翼SSR标记被确定通过阈值区间映射使用制图师项目的LOD分数为2.5的所有特征。与六vigour-related相关的主要特征以及百分比表型方差;提出了LOD分数和相加作用表1。主要的染色体位置描述图1。多达22个主要被确定为不同活力相关的特征和他们分布在染色体1到6。

Journal-of-Biology-QTLs-mapping-early-vigour-related-traits-IR64-Azucena

图1


Journal-of-Biology-QTLs-associated-with-early-vigour-related-traits-IR64-Azucena

表1:法与早期活力相关特征(寄主/ Azucena - DH群体被区间映射(制图师/ QTL诉1。1)

发芽:

完全八法所确定的即萌发参数。首先计算(2),最后计算(1)和萌发率(5)。发芽法控制第一和最后一项是位于染色体1在该地区附近(RM5 - RM306)标记与表型方差RM5解释分别是12.3%和10.5%。RM341-RM106地区2号染色体上是常见的第一计数和萌发率为49.4%(第一次发芽计数)和56.2%(萌发率)对表型变异的贡献。该QTL种子萌发的主要决定因素。其他主要的萌发率存在3号染色体上(RM231-RM7),染色体4 (RM307-RM335 RM303-RM317)和染色体5 (RM87-RM334)。

形态特征:

六个主要贡献拍摄长度的变化是位于该地区RM84-RM23染色体的长臂1和所有被发现是小法,因为他们仅占表型方差的10 - 15%。幼苗干重被发现由三个主要控制。一个QTL (RM327-RM27) 2号染色体上贡献最高的表型方差的40.2%。涉及两个qtl在染色体5 (RM153-RM159 RM87-RM334)表型方差贡献了13.8%和17.1%,分别。活力指数是由五个主要条件分布在2号染色体(RM174-RM145)、5 (RM178-RM26 RM87-RM334)和6 (RM3-RM162 RM136-RM3)。主要的经济价值(39.2%、28.5%)6号染色体上,小法(16.0 - -18.2%)2和5号染色体上。

的同余法观察5号染色体上在该地区RM87-RM334三个特征,即,萌发率、幼苗干重和活力指数。

验证标记:

这两个新F2: F3群体即BPT5204 / A67和BPT5204 / Dodiga被用于验证标记。隔离的两个标记RM253 (chr.5)和RM220 (chr.1)介于BPT5204 / A67显示1:2:1比预期(表2)。同样的,当种族隔离的两个标记RM178(空空的。5)和RM163(空空的。5)在BPT5204 / Dodiga测试,只有RM178显示预期1:2:1比率,而隔离RM163不符合1:2:1比(表3)。

Journal-of-Biology-Goodness-of-fit-marker-segregation-F2-population

表2:拟合优度1:2:1标记隔离在F2十字架BPT5204 / A67人口


Journal-of-Biology-Goodness-of-fit-marker-segregation-F2-population-BPT5204

表3:拟合优度1:2:1标记隔离在F2十字架BPT5204 / Dodiga人口

F2基因型之间的联系(通过SSR标记)及其相应的F3表型研究了单标记分析使用IRRISTAT程序(SMA)。根的表型数据和109年拍摄长度F3的F2个人家庭和相应的标记数据BPT5204 / A67用于分析(表4)。意味着拍摄和根长度的比较三组之间在不同阶段(两个该和一个杂合子)透露,拍摄长度与标记RM253两阶段(0.014和0.01)。表型方差解释为9.6% (SL10)和10.1% (SL14),分别。

Journal-of-Biology-Association-between-marker-and-early-vigour-related-traits

表4:标记之间的联系和早期活力相关特征在F2: F3 BPT5204 / A67十字架

BPT5204 / Dodiga,表型数据75年F3 F2个人家庭和相应的标记数据被用于评估之间的联系RM178 RM163标记染色体上5根和拍摄长度在两个阶段(10日和14日DAS) BPT5204 / Dodiga (表5)。意味着拍摄和根长度的比较三组之间在不同阶段(两个该和一个杂合子)揭示了协会RM178根长度在10日DAS(0.038)和拍摄长度在10日(0.003)和14 (0.029)DAS。它对表型方差的贡献以拍摄长度的R2值为18% (SL10)和12.1% (SL14),分别。表型方差被发现11.2%根长度在10日DAS。

Journal-of-Biology-Association-between-marker-and-early-vigour-related-traits-F2

表5:标记之间的联系和早期活力相关特征在F2: F3 BPT5204 / Dodiga十字架

讨论

QTL定位:

在本研究除了识别法,添加剂重量为每个QTL也知道女性的替代效应计算等位基因(寄主),男((Azucena)等位基因。添加剂的效果可以是积极的还是消极的。值表示增加的影响是正面的,即,Azucena has positive alleles, while negative value indicates decrease in effect, i.e., IR64 has positive alleles.

使用链接标记的QTL定位补偿复合标记和QTL之间,它被认为是统计(Yadav更为强大et al .,1997)。第一和最后一项萌发的主要是位于染色体1在该地区(RM5-RM306)。有趣的是,α淀粉酶基因amy1B /影响发芽是13厘米从RM5转向着丝粒染色体的长臂1 (Temnykh et al ., 2001)。轨迹的累加效应RM5-RM306是积极表明积极的贡献(粳稻品种Azucena等位基因。汤姆森et al。(2003)报道QTL控制萌发在同一地区交叉选用高产稻和粳稻品种杰斐逊和积极的等位基因是由杰斐逊。

高度相关(0.82)之间的第一个计数和萌发率相比,最终计数和萌发率(0.33)也显示了更大的贡献首先计入的萌发率,这可能是由于共同的QTL。amy1A / C基因导致萌发也位于同一手臂(长臂)(Temnykhet al .,2001)。萌发率的主要出现在染色体3、4和5本研究。张et al .,(2005 b)也报道存在萌发法的4号染色体上的5和6 Lemont /可人口。所有的位点,控制萌发率有负面累加效应表明积极的贡献由寄主等位基因。女父母寄主还发现(萌发率比Azucena优越。

发芽的QTL (RM5-RM306)是映射在Temnykh目前的研究也有报道et al .,(2001)和汤普森et al .,(2003)表明基因保护地区的基因型。它表明,一些法或基因组区域控制水稻幼苗活力通常发现在不同的人群但其他人在很大程度上依赖于人口用于QTL定位所提到的et al .,(2005 b)。

拍摄长度1号染色体上的六个主要表型方差10 - 15 %表示特征是由许多基因座(李和罗格斯,1980;Redona Mackill, 1996 a和b)窝藏在不同的染色体(Redona Mackill, 1996 b;张et al .,2005 b)。这些主要的添加剂重量是负面的拍摄长度表明寄主有积极的等位基因。总幼苗干重QTL (RM26-C1447) 5号染色体上Zhenshan97 /崔研究的结果表明63et al .,(2002)是靠近RM87-RM334。主要涉及上位性qtl在染色体5干物质重量也被报道Zhang et al。(2005 b) Lemont /可人口。该地区RM178-RM26 5号染色体上属于RZ70-RZ225(基于寄主/ Azucena连锁图(McCouchet al .,2001)。幼苗活力QTL (RZ70 - RZ225)由普拉萨德et al .,与我们的研究(2000)在协议。的同余法观察5号染色体上在该地区RM87-RM334三个特征,即,萌发率、幼苗干重和活力指数可能是由于链接或基因多效性。涉及多个qtl控制幼苗活力5号染色体上被(张报告et al .,2005 b)。

所有三个主要的累加效应在这个轨迹是负数的替代寄主等位基因(由Azucena表明寄主有积极的等位基因。复数选择效率可以增加通过选择标记与这些特征密切相关。活力指数与萌发率显著相关(r = 0.49 * *)和幼苗干重(r = 0.80 * *)。RM87-RM334地区5号染色体上常见的活力指数、萌发和幼苗干重。这是在符合早期的观察,表型相关特征往往一起地图(阿伯勒et al .,1991;帕特森et al .,1991;Shashidharet al .,1999;Hittalamaniet al .,2002)。

分子标记技术是能够识别和辨别基因多效性和亲密关系或重叠基因的紧密联系。在一个给定的基因型,基因与积极的和消极的控制规范表达的定量特征。植物育种是指向积累有利基因/等位基因特征通过施加选择。识别不良/理想的等位基因在不同的位点是重要的。分子标记技术潜力足以提供此类信息,选择理想的等位基因的基因型或分子水平上可以有效地行使。

验证标记的数量:

标记RM253、RM220 RM178 1:2:1segregation显示预期,而RM163显示隔离失真。类似的观察也Redona和Mackill早些时候提到的,1996 b。标记RM253与拍摄长度BPT5204 / A67人口。表型方差解释为9.6% (SL10)和10.1% (SL14),分别。同样,这个标志是附近的qSV-6 (C76-RM253)控制涉及上位性qtl发芽率和拍摄长度(张et al .,2005 b) Lemont /可人口。拍摄长度性状是由许多经济价值从每个小小的贡献(李和罗格斯,1980;Redona Mackill, 1996 a和b;张et al .,2005 b)。拍摄长度法(5)(在寄主/ Azucena解释表型变异的10 - 15%。(在寄主/ Azucena(研究)主要QTL (RM136-RM3)控制活力指数发现靠近这个区域。RM220标记与根和有关拍摄长度BPT5204 / A67人口,尽管最初的筛选标记十高低幼苗活力F2植物显示可能的协会。

QTL (RM178-RM26) 5号染色体与活力指数(寄主/ Azucena(研究)和涉及多个QTL控制幼苗干重,萌发率和活力指数也位于附近的地区(RM87-RM334)。崔et al。(2002)报告主要控制幼苗活力相关特征(发芽率、根干重和根活动)和根长度C246-RM26地区QTL RM26-C1447地区97年Zhenshan /结果表明63人口。根长度QTL的研究还解释方差11.4 - -15%不等。RL10之间显著相关(0.42)和SL10 BPT5204 / Dodiga人口可能是由于这个标记的协会与特征。尽管RM163标记位于同一染色体,这不是与根或拍摄长度有关,这可能是由于种族隔离失真的标记。

在新获得的信息数量(BPT5204 / A67和BPT5204 / Dodiga)对标记是有限的。大约50%的42个标记选择基于其他人群显示多态性在新的人口和只有四个假定的协会展出早期活力的特质。其中只有两个标记,分别在一个人口,是早期活力主要用于识别。密集的研究(Redona和Mackill 1996 a和b,崔et al .,2002;Zhang et al ., 2005 b)以及当前研究早期活力揭示存在的许多经济价值(20-32)在不同的人群。幼苗活力是一个复杂的特征,早代选择了有限的成功。因此,识别许多在遗传背景和共同的经济价值,其次是验证相关的标记来识别活跃的基因组区域控制早期的活力是重要的分子标记辅助选择成功。

确认

我们承认金融支持科学与工业研究理事会(CSIR),新德里,印度和Dinesh Joshi先生,执行董事Barwale基金会,海德拉巴提供实验室设备的研究工作。

引用

全球技术峰会