劉 進(jìn)，姚曉云，王 棋，李 慧，王嘉宇，黎毛毛

(1.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所，水稻國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室(南昌)，國(guó)家水稻改良中心南昌分中心，江西 南昌 330200；2.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 水稻研究所，農(nóng)業(yè)部東北水稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng) 110161)

水稻是重要的糧食作物之一，提高稻米產(chǎn)量和品質(zhì)是水稻遺傳育種學(xué)和分子生物學(xué)追求的永恒目標(biāo)。水稻籽粒大小相關(guān)性狀包括粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚和千粒質(zhì)量等既是水稻產(chǎn)量的重要構(gòu)成因子之一，也顯著影響稻米的外觀品質(zhì)、加工品質(zhì)、蒸煮和食味品質(zhì)[1-3]。培育適宜大小的籽粒品種將有助于水稻的高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)，其遺傳與發(fā)育機(jī)制一直是水稻育種家和分子生物學(xué)家研究的熱點(diǎn)之一[4-5]。

籽粒大小相關(guān)性狀均為多基因控制的數(shù)量性狀，受籽粒的長(zhǎng)、寬、厚、長(zhǎng)寬比和千粒質(zhì)量等性狀直接影響。不同遺傳群體和環(huán)境中檢測(cè)到的QTL存在較大差異，相同群體在不同生態(tài)環(huán)境下所檢測(cè)到的QTL也不盡相同[4-8]。近20年來，研究者利用不同類型的遺傳群體和環(huán)境共鑒定1 265個(gè)籽粒大小相關(guān)的QTL，不均勻地分布于12 條染色體上，多數(shù)QTL的定位區(qū)間較大、貢獻(xiàn)率較小且存在明顯的基因間和基因與環(huán)境間的互作效應(yīng)，真正克隆的QTL數(shù)量相對(duì)較少[6-8]。其中，9個(gè)籽粒大小的QTL被克隆，分別是GW2、GS2、GS3、GW5、GS5、GW8、qGL3、GIF1和TGW6，有14個(gè)QTL被精細(xì)定位(http：//www.gramene.org/，http：//www.ricedata.cn/gene/，2016)，包括gw3、gw8.1、gw9.1、qGL3a、GW3、GW6、qGL4b、qGL7、qGS7、qSS7、qGT8、GW11、GW12和qTGW3.2[4-5]。近年來，雖然對(duì)于粒形的分子調(diào)控機(jī)理取得了一定的進(jìn)展，但上述研究也反映出了籽粒大小相關(guān)性狀遺傳調(diào)控的復(fù)雜性，不同品種的籽粒大小性狀的調(diào)控基因存在顯著差異[9-10]。

鑒于此，本研究以龍稻5和中優(yōu)早8雜交衍生的RILs群體為試驗(yàn)材料，對(duì)不同環(huán)境下檢測(cè)到的籽粒大小相關(guān)的QTL進(jìn)行比較分析，以期發(fā)掘穩(wěn)定表達(dá)的主效QTL，進(jìn)一步豐富調(diào)控籽粒大小的分子機(jī)理。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料與田間試驗(yàn)

以龍稻5(Longdao 5，LD5)和中優(yōu)早8(Zhongyouzao 8，ZYZ8)雜交衍生的重組自交系(Recombinant inbred lines，RILs)群體為試驗(yàn)材料，共180個(gè)株系。試驗(yàn)于2015，2016，2016年分別于沈陽(yáng)、南昌和海南試驗(yàn)基地進(jìn)行，單苗栽插，每系種植3行，田間管理同當(dāng)?shù)卮筇镌耘喙芾怼?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 性狀測(cè)定 成熟后取10個(gè)典型稻穗，混合脫粒后選取20個(gè)稻粒測(cè)定籽粒大小性狀，包括粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚和千粒質(zhì)量，并計(jì)算長(zhǎng)寬比和籽粒體積，2次重復(fù)，取均值統(tǒng)計(jì)分析。

1.2.2 遺傳圖譜構(gòu)建 采用2%的CTAB法提取水稻基因組DNA。PCR擴(kuò)增總體積(12 μL)包括DNA模板2.0 μL、上下游引物(10 μmol/L)各1.5 μL、6 μL的2×Mix混合體系，1.0 μL ddH2O。擴(kuò)增程序?yàn)椋?4 ℃ 4 min；94 ℃ 45 s，55～58 ℃ 45 s，72 ℃ 45 s，32個(gè)循環(huán)；72 ℃ 10 min，12 ℃保存。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物用4%～5%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，凝膠成像儀拍照保存數(shù)據(jù)。分子遺傳圖譜包括223對(duì)分子標(biāo)記(SSR、InDel和ILP標(biāo)記)，覆蓋水稻基因組約1 514.0 cM，標(biāo)記間的平均距離為6.79 cM，平均每對(duì)染色體上的標(biāo)記數(shù)為18.58。

1.2.3 QTL分析 采用Wang等[11]QTL ICI Mapping v4.0的完備區(qū)間作圖(ICIM)方法進(jìn)行QTL分析，LOD的閾值設(shè)為2.40，當(dāng)實(shí)際求得的LOD值大于LOD閾值時(shí)，就判定該區(qū)段存在1個(gè)QTL，同時(shí)估算每個(gè)QTL的加性效應(yīng)值和貢獻(xiàn)率大小。QTL的命名遵循McCouch等[12]的原則。

2 結(jié)果與分析

2.1 表型分析

不同生態(tài)環(huán)境下，龍稻5均表現(xiàn)出短小圓粒，籽粒較小，中優(yōu)早8均表現(xiàn)為細(xì)長(zhǎng)大粒，中優(yōu)早8千粒質(zhì)量極顯著大于龍稻5，雙親籽粒大小相關(guān)性狀均存在顯著或極顯著差異；RILs群體中不同株系籽粒大小相關(guān)性狀存在較大幅度變異，呈現(xiàn)雙向超親分離，峰度和偏度值接近于1.00，近似連續(xù)的正態(tài)分布，這表明籽粒大小性狀均為多基因控制的數(shù)量性狀，符合QTL作圖的要求(表1)。

表1 親本和RILs群體籽粒大小相關(guān)性狀表型分析Tab.1 Seed size traits from the parents and RILs population

注：SL.粒長(zhǎng)；SW.粒寬；ST.粒厚；SLW.籽粒長(zhǎng)寬比；SV.籽粒體積；TGW.千粒質(zhì)量；*和**分別表示0.05 和0.01 水平的顯著性。表2同。

Note：SL. Seed length；SW. Seed width；ST.Seed thickness；SLW.Seed length/width；SV.Seed volume；TGW.Thousand grain weight；*and**represent significant differences at the 5% and 1% level，respectively.The same as Tab.2.

2.2 QTL分析

共檢測(cè)到控制籽粒大小性狀的35個(gè)QTL，分布于第2，3，4，5，8，10，11號(hào)染色體上，LOD值介于2.40～7.97，解釋5.76%～38.88%的表型變異，其中，qST8、qSL11、qSV11和qTGW11能在3個(gè)環(huán)境下被同時(shí)檢測(cè)到，qSV2b、qST3、qSLW3、qSLW8、qTGW8、qSW8和qSV8能在2個(gè)環(huán)境下被重復(fù)檢測(cè)到，其余QTL僅能在單一環(huán)境下被發(fā)現(xiàn)(表2、圖1)。

表2 籽粒大小性狀QTL分析Tab.2 Putative QTL for seed size traits were detected in RILs population

、和■分別表示1、2和3個(gè)環(huán)境下籽粒大小相關(guān)的QTL。，and■QTL for seed size traits were detected one，two and three environments，respectively.

檢測(cè)到2個(gè)調(diào)控籽粒長(zhǎng)度相關(guān)的QTL，分別位于第10，11號(hào)染色體上，其中，qSL11在3種不同生態(tài)環(huán)境下穩(wěn)定表達(dá)，增效等位基因來自中優(yōu)早8；共檢測(cè)到2個(gè)影響籽粒寬度相關(guān)的QTL，其中，qSW8能在2個(gè)環(huán)境下被檢測(cè)到，分別解釋18.53%和19.26%的表型變異；檢測(cè)到5個(gè)調(diào)控籽粒厚度相關(guān)的QTL，分別為qST2a、qST2b、qST3、qST8和qST11，其中，qST3和qST8能在不同環(huán)境下被重復(fù)檢測(cè)到；檢測(cè)到3個(gè)影響籽粒長(zhǎng)寬比相關(guān)的QTL，分別位于第2，3和8號(hào)染色體上，qSLW3和qSLW8能在2個(gè)環(huán)境下被檢測(cè)到，增效等位基因均來自龍稻5；檢測(cè)到4個(gè)調(diào)控籽粒體積相關(guān)的QTL，分布于第2，8和11號(hào)染色體上，其中，qSV11在3種生態(tài)環(huán)境下穩(wěn)定表達(dá)，分別解釋13.08%，18.25%和7.56%表型變異，qSV2b和qSV8均在沈陽(yáng)和南昌環(huán)境下穩(wěn)定表達(dá)，增效等位基因均來自中優(yōu)早8；與千粒質(zhì)量相關(guān)的QTL是qTGW4、qTGW5、qTGW8和qTGW11，其中qTGW8和qTGW11能在2個(gè)以上環(huán)境下被發(fā)現(xiàn)，是2個(gè)穩(wěn)定表達(dá)的主效QTL。此外，籽粒大小相關(guān)的QTL成簇分布于第2，3，8和11號(hào)染色體上，位于第8和11號(hào)染色體上檢測(cè)到的2個(gè)QTL簇qSS8(qSW8、qST8、qSLW8、qSV8和qTGW8)和qSS11(qSL11、qSV11和qTGW11)存在明顯的多效性和環(huán)境頓感特性，對(duì)籽粒大小具有明顯的調(diào)控作用。

3 討論與結(jié)論

籽粒大小是直接影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的重要指標(biāo)之一，其遺傳與發(fā)育機(jī)制一直是水稻育種家和分子生物學(xué)家研究的熱點(diǎn)[2，13-14]。適當(dāng)增加水稻籽粒體積可以提高產(chǎn)量，但隨著籽粒體積的增加，往往導(dǎo)致稻米加工和外觀品質(zhì)惡化，尤其是堊白性狀[15-16]。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的日益提高，人們對(duì)優(yōu)質(zhì)稻米的需求日益增強(qiáng)。因此，發(fā)掘與利用籽粒大小相關(guān)基因?qū)ε嘤弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種具有重要的意義。

水稻籽粒大小性狀均屬于典型的數(shù)量性狀，受多基因控制，且易受環(huán)境的影響[2，4，17-19]。高方遠(yuǎn)等[20]利用細(xì)長(zhǎng)粒川106B與川345B 構(gòu)建的F2群體對(duì)粒型性狀進(jìn)行QTL分析，檢測(cè)到8個(gè)粒型相關(guān)的QTL，最終將qGT8精細(xì)定位在SG930～SG950的11.2 kb內(nèi)；劉丹等[21]利用RILs群體共檢測(cè)到27個(gè)控制粒形性狀的QTL，相關(guān)QTL成簇分布在第3，5，12 號(hào)染色體上，其中，qGW5不同環(huán)境下穩(wěn)定性較好，qGL12b和qGT12b是一個(gè)新的調(diào)控籽粒大小的多效性QTL簇；Yao等[5]以秈-粳和粳-粳交衍生的2種RILs群體為試驗(yàn)材料，對(duì)籽粒大小性狀進(jìn)行QTL分析，共檢測(cè)到78個(gè)相關(guān)位點(diǎn)，QTL成簇分布在第3，5，9，10，12號(hào)染色體上，遺傳背景對(duì)籽粒大小相關(guān)性狀QTL檢測(cè)存在顯著影響，GS3和DEP1基因是影響籽粒大小的重要因素；王松鳳等[22]共檢測(cè)到19個(gè)籽粒大小的QTL，其中僅有6個(gè)QTL能在不同環(huán)境下穩(wěn)定表達(dá)。本研究在3個(gè)生態(tài)環(huán)境下共檢測(cè)到35個(gè)控制籽粒大小的QTL，分布于第2，3，4，5，8，10，11號(hào)染色體上，單一QTL解釋5.78%～38.88%表型變異，qST8、qSL11和qSV11、qTGW11能在3個(gè)環(huán)境被檢測(cè)到，qSV2b、qST3、qSLW3、qSLW8、qTGW8、qSW8和qSV8能在2個(gè)環(huán)境下被發(fā)現(xiàn)，其余QTL僅能在單一環(huán)境下表達(dá)；籽粒大小相關(guān)QTL在第2，3，8，11號(hào)染色體上形成多效性QTL簇，其中，位于第8和11號(hào)染色體上qSS8(qST8、qSW8、qSLW8、qSV8 和qTGW8)和qSS11(qSL11、qSV1和qTGW11)是2個(gè)穩(wěn)定表達(dá)的多效QTL簇，具有明顯的多效性和對(duì)環(huán)境相對(duì)鈍感特性；其中qSS11與Oh等[23]已精細(xì)定位的qTGW11位于相近區(qū)域，而位于第8染色體的RM6976～RM3571區(qū)間的多效性QTL-qSS8能調(diào)控籽粒寬、厚、長(zhǎng)寬比、籽粒體積和千粒質(zhì)量，位于已克隆的GW8/OsSPL16基因下端區(qū)域[24-25]，可能是一個(gè)新的環(huán)境鈍感的主效QTL，具有一定的研究和育種價(jià)值，品種資源課題組正在構(gòu)建次級(jí)群體對(duì)主效QTLqSS8進(jìn)行精細(xì)定位和功能分析，以期闡述相關(guān)基因?qū)ψ蚜４笮≌{(diào)控的分子機(jī)理。

此外，與粒長(zhǎng)、粒寬和千粒質(zhì)量相比，有關(guān)籽粒厚度的研究報(bào)道甚少[26-30]?？刂扑咀蚜４笮⌒誀畹母骰蚨际蔷o密聯(lián)系、相互依賴的；粒厚與粒寬呈現(xiàn)顯著或極顯著的正相關(guān)，與粒重也呈正相關(guān)，與長(zhǎng)寬比呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，且粒厚對(duì)稻米品質(zhì)性狀具有明顯的影響[1-3，5，31-32]。本研究中，共檢測(cè)到5個(gè)粒厚相關(guān)的QTL，分布于第2，3，8和11號(hào)染色體上，單一QTL解釋6.33%～16.55%的表型變異；其中qST3和qST8能在不同生態(tài)環(huán)境下穩(wěn)定表達(dá)，是2個(gè)新的穩(wěn)定調(diào)控粒厚的主效QTL，是粒厚進(jìn)一步研究的熱點(diǎn)區(qū)域。

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例4是少年閏土對(duì)“我”說的話。井上紅梅選用了日語(yǔ)的敬體表達(dá)，難免有些不妥。因?yàn)樯倌陼r(shí)的閏土和“我”年齡尚小，還不懂得身份尊卑。井上紅梅將其譯得如此恭敬謙卑，明顯和少年閏土的形象不符。難以和下文30年后的閏土對(duì)“我”畢恭畢敬，形成鮮明對(duì)比。而竹內(nèi)好譯運(yùn)用了簡(jiǎn)單口語(yǔ)化的表達(dá)，突出了少年閏土的天真，不拘世俗。所以筆者認(rèn)為竹內(nèi)好的翻譯更能表達(dá)原文內(nèi)容，給目的語(yǔ)讀者帶去的感受更接近原文給中國(guó)的讀者帶來的感受。

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