张杰郑蕾娜蔡跃 尤小满 孔飞 汪国湘 燕海刚 金洁 王亮 张文伟江玲

(南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/江苏省植物基因工程技术研究中心,南京210095;＃共同第一作者;∗通讯联系人,E-mail:zhangww＠njau．edu．cn)

稻米淀粉RVA谱特征值与直链淀粉、蛋白含量的相关性及QTL定位分析

张杰＃郑蕾娜＃蔡跃 尤小满 孔飞 汪国湘 燕海刚 金洁 王亮 张文伟∗江玲

(南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/江苏省植物基因工程技术研究中心,南京210095;＃共同第一作者;∗通讯联系人,E-mail:zhangww＠njau．edu．cn)

【目的】检测到新的控制稻米品质性状相关的QTL并分析各性状间的相关性,为了解控制水稻品质的遗传机理和培育优质水稻品种奠定基础。【方法】利用Sasanishiki×Habataki回交重组自交系(backcross inbred lines,BILs)群体在两个环境下种植的结果,检测与稻米直链淀粉含量、蛋白质含量及RVA谱特征值相关的加性QTL。【结果】表型分析结果显示, Habataki的蛋白含量明显高于Sasanishiki;而除消减值以外其余的稻米品质性状指标,Sasanishiki均高于Habataki。利用BIL群体共检测到加性QTL 42个,其中10个QTL位点在2个环境中均能被检测到,即qPC8、q AC4、q AC10、qPKV2、qPKV7、q HPV7、qCPV1、qBDV4、qBDV7、qSBV7,且qCPV1、qBDV4、qPKV7、q HPV7和qAC10等5个QTL尚未见报道。同时,我们还利用Sasanishiki×Habataki染色体片断置换系(Chromosome segment substitution lines,CSSLs)验证了10个稳定表达的QTL位点。【结论】稻米RVA谱特征值与直链淀粉含量、蛋白质含量之间呈现一定相关性,且控制不同品质性状的QTL之间具有共定位现象。

水稻;稻米品质;数量性状基因座;回交重组自交系;染色体片段置换系

随着生活水平的不断提高,人们对稻米品质的要求也越来越高,改良稻米品质已经成为育种家们追求的重要育种目标。稻米的品质性状包括碾磨品质、外观品质、蒸煮与食味品质和营养品质,其中以外观品质及与食味相关的理化性状尤为重要[1]。直链淀粉含量是决定稻米蒸煮食味品质的重要因素[2]。此外,淀粉RVA谱特征值与蒸煮食味品质间具有很高的相关性,可以作为评价粳米蒸煮食味品质优劣的首选指标[3],并且可望取代目前较为繁琐的蒸煮食用品质的评价方法[4]。蛋白质在稻米中含量仅次于淀粉,是衡量稻米营养品质的重要指标,并且影响水稻的蒸煮食味品质[5]。因此,综合考查稻米直链淀粉含量、RVA谱特征值及蛋白质含量等品质指标,有助于对稻米品质的优劣进行全面考量。

稻米品质性状的遗传组成较为复杂,既受主效基因作用,又受微效基因影响[6],同时还受到基因型与环境互作效应的影响[2]。目前利用DH(double haploid)、RIL(recombinant inbred lines)等初级分离群体已检测到多个控制水稻直链淀粉含量、RVA谱和蛋白质含量的QTL[7-12]。此外,利用染色体片段置换系(CSSLs),翁建锋等[13]、杨亚春等[14]、张昌泉等[15]也检测到多个与稻米品质性状相关的QTL。为了深入研究稻米品质性状的遗传机制,以期挖掘出优质的基因资源,本研究利用Sasanishiki/ Habataki回交重组自交系(BILs)在2个环境下种植的结果,对RVA谱特征值与直链淀粉、蛋白质含量进行相关性分析,同时检测与RVA谱特征值、直链淀粉及蛋白含量相关的加性QTL,并在2个环境下利用染色体片段置换系验证了相关QTL的稳定性,这为优质水稻蒸煮食味品质分子标记辅助育种奠定了基础。

1 材料与方法

1．1 试验材料

Sasanishiki×Habataki BIL群体是采用单粒传法获得的85个BC2F5株系;Sasanishiki作为遗传背景的CSSL群体,含有39个具有供体Habataki染色体片段的纯合置换系,即SL401～SL439[16]。这两个群体及其分子数据由日本农业生物资源研究所Yano博士提供。

1．2 田间实验

Sasanishiki(粳)、Habataki(籼)及其BIL、CSSL群体于夏季种植在江苏南京土桥实验基地和江苏省金湖县。亲本及其群体的各个株系分别种植10行,重复2次;成熟后,每个株系混合收种,正常晾晒至含水量为14．0%,室温下保存3个月,出糙米、精米,磨米粉用于品质性状的测定。

1．3 蛋白质含量(Protein content,PC)测定

准确称量1．0000 g米粉,利用FOSS公司KJELTEC2300型全自动凯氏定氮仪,按半微量凯氏法测定糙米粉全氮含量,蛋白质含量按系数6．25换算。每份样品重复测定2次,取其平均值。

1．4 直链淀粉含量(Amylose content,AC)测定

直链淀粉含量的测定按照中华人民共和国国家标准GB/T 15683-1995的方法进行,参比样品购自中国水稻研究所。

1．5 RVA谱(RVA profile)的测定

稻米淀粉RVA谱采用德国Brabender仪器公司生产的Micro-Visco-Amylo-Graph黏度速测仪测定,用Brabender Windows Software配套软件进行数据分析。根据1998年美国谷物化学协会年会上发布的标准操作规程[17],含水量为14．0%时,米粉样品量为10．0 g,加入蒸馏水量为100．0 m L。具体加热过程如下:30℃时开始,以7．5℃/min的速度上升到93℃(8 min 24 s),93℃下保持5 min,再以7．5℃/min的速度下降到55℃(5 min 4 s),55℃下保持1 min。搅拌器以250 r/min的速度转动。每个样品重复测定2次,取重复的平均值为性状表型值(单位:Brabender Units,BU)。包括5个一级数据,即峰值黏度(peak viscosity,PKV)、热浆黏度(hot paste viscosity,HPV)、冷胶黏度(cool paste viscosity,CPV)、峰值时间(peak time,Pe T)和糊化温度(paste temperature,Pa T),以及3个二级数据,即崩解值(breakdown viscosity,BDV)、消减值(setback viscosity,SBV)和回复值(consistence viscosity,CSV)。

1．6 统计分析

利用软件SPSS 13．0对稻米品质性状进行相关性分析。

QTL定位采用Win QTL Cartograph 2．0软件[18]的复合区间作图,以LOD值2．0为阈值,以此来检测所有可能存在的QTL,计算每个QTL的贡献率和加性效应。QTL的命名遵循McCouch的原则[]。

利用两组样本等方差t-测验法分析稻米品质加性QTL对应的置换系相应表现型在2个环境中与背景亲本Sasanishiki之间的差异显著性,如果在2种环境中的差异都显著,说明该QTL控制相应性状的功能显著且表达稳定。

表1 BIL群体及其亲本的品质性状在两个环境中的表型变异Table 1．Descriptive statistics of the rice quality traits(parameters)in parents and BIL population in two environments．

2 结果与分析

2．1 BIL群体及亲本品质性状的表型变异

Sasanishiki×Habataki BIL群体及其亲本蛋白质含量、直链淀粉含量和RVA谱7个特征值在两个环境中的表型变异见表1。Habataki在蛋白质含量上表现为高值亲本,而Sasanishiki在除消减值以外的其他性状上均表现为高值亲本。除蛋白质含量、直链淀粉含量和峰值时间在2种环境下变异幅度较小,其余6项受环境影响较大(表1)。此外,蛋白质含量、直链淀粉含量、峰值黏度、回复值、崩解值、峰值时间、消减值这7个性状呈现双向超亲分离,而热浆黏度、冷胶黏度的双向超亲分离现象不能在两个环境中重复出现。

2．2 各品质性状的相关性分析

蛋白质含量、直链淀粉含量与RVA谱特征值之间的相关系数见表2。

直链淀粉含量与峰值黏度、热浆黏度、崩解值在至少一种环境中呈显著或极显著负相关,而与冷胶黏度、消减值、回复值、峰值时间在至少一种环境下呈显著或极显著正相关。蛋白质含量与热浆黏度、冷胶黏度、崩解值呈显著或极显著负相关。此外, RVA谱7个特征值之间的相关性较高。这说明水稻品质性状间是相互关联、相互影响的。虽然稻米品质性状受环境影响较大,但在2个环境中稻米品质性状间的相关性基本一致,表明水稻品质性状受遗传主效位点控制。

2．3 稻米品质性状的QTL定位

结合重组自交系的表型值、基因型以及构建好的连锁图谱,采用复合区间作图方法,对2个不同生态地点的Sasanishiki×Habataki BIL群体的稻米品质性状进行QTL分析,共定位到42个加性QTL (表3,图1),其加性效应贡献率为7．70%～29．11%。其中3个QTL与直链淀粉含量相关,5个QTL与蛋白质含量相关,34个与RVA谱特征值相关,分布在1、2、3、4、5、7、8、9、10、12等10条染色体上(表3)。然而多数位点只能在单一的环境中被检测到,只有10个位点,即q PC8、q AC4、q AC10、q PKV2、q PKV7、q HPV7、qCPV1、q BDV4、qBDV7、qSBV7在2个环境中均能被检测到。

在第1、2染色体上都分别检测到了6个QTL,贡献率为8．86%～22．34%,其中只有qCPV1、q PKV2在2个环境下均能被检测到,且在第1染色体上检测到了2个控制峰值时间的QTL。位于第3染色体上的2个QTL只能在单一环境中被检测到,且其加性效应贡献率都小于10%,属于微效基因。第4、12染色体上分别存在3个控制稻米品质性状相关的QTL,但仅第4染色体上的q AC4、qBDV4可稳定存在。第5、10染色体上各检测到了4个QTL,除在2个环境中均能检测到的q AC10贡献率较高,达到16%,其余的QTL只能在单一环境下被检测到,并且贡献率都在10%左右。第9染色体上也检测到了4个QTL,其中qBDV9、qSBV9贡献率较高,分别为22．47%、29．11%。在第7染色体上检测到的5个QTL中,4个能够稳定在不同环境下存在,并且都位于R2829-R2401标记区间。而位于第8染色体上的5个QTL中,只有q PC8可以在2个环境下被检测到。此外,能够稳定存在的10个QTL中的q AC4、q AC10和qSBV7的增效等位基因来自于Habataki,其余7个QTL的增效等位基因均来自Sasanishiki。

表2 BIL群体及其亲本的品质性状在两种环境中的相关系数Table 2．Coefficients of pairwise correlations of the rice quality traits in a BIL population observed in two environments．

同时,控制不同品质性状的QTL位点存在共定位的现象。q PC8和qBDV8、qCPV8以及q Pe T8所处区间一致;在第12染色体C1336-R367区间检测到了同时控制蛋白质含量和消减值的QTL; q AC5与q BDV5均定位于第5染色体R3166-R708区间,并且标记R708为qCSV5、qSBV5共用;在第10染色体上也检测到同时控制直链淀粉含量和峰值黏度的QTL。此外,控制RVA谱特征值相关的QTL也存在共定位的现象。qCSV1和q Pe T1均位于R1613-S1778区间,且与qCPV1相邻;在第2染色体G1340-C499区间,检测到控制不同RVA指标的多个QTL,包括q PKV2、qCPV2、q PBDV2、qSBV2以及qCSV2;第7染色体标记R2829-R2401区间,也检测到多个控制RVA谱特征值的QTL,包括q PKV7、q HPV7、q BDV7、qSBV7以及qCSV7,组成一个基因簇;第9染色体G36-R1164区间检测到控制崩解值和消减值的QTL,并且与控制冷胶黏度的qCPV8位置邻近,共用标记为G36;q BDV10和qSBV10都位于S2083 -R2174区间。这些QTL位点的共定位现象说明控制不同稻米品质性状的基因座紧密连锁。

2．4 QTL的稳定性分析

本研究检测到多个品质性状QTL(图1),但大多数只能在单个环境中被检测到。为了验证检测结果的可靠性,利用以Sasanishiki为遗传背景构建的染色体置换系(CSSL)群体,对两个环境中均能被检测到的1 0个QTL,即q PC8、q AC 4、q AC1 0、q PKV2、q PKV7、q HPV7、qCPV1、q BDV4、q BDV7和qSBV7,进行验证。利用两组样本等方差t-测验分析发现,Sasanishiki与相应置换系的表型值差异在2个环境中都达到了显著或极显著水平(表4),说明来自Habataki的等位基因能使背景亲本的表型值发生显著变化,且在2个环境中能稳定表达。

表3 BIL群体中检测到的控制稻米品质的QTLTable 3．QTL affecting rice quality detected in Sasanishiki/Habataki BIL．

3 讨论

本研究利用初级作图群体(回交重组自交系)对品质性状QTL进行检测,同时依靠由共同背景亲本衍生的染色体片段置换系作为次级分离群体来验证QTL检测的结果,提高了定位结果的准确性。虽然本研究定位到多个与稻米品质相关的QTL,但能够在2种环境下同时检测到的位点较少,说明这些位点对环境敏感,受环境效应的影响[20]。利用已发表的高密度标记整合图谱,并与前人定位到的QTL进行比较[7-15,21-26]。孙亚伟[21]和彭军成[22]利用Sasanishiki×Habataki CSSL群体均检测到了一个控制蛋白含量的q PC-1-1,其所在区间包含本研究中定位的q PC1,并且q PC1的定位区间与Leng等[12]存在部分重叠。孙亚伟[21]利用该CSSL群体检测到的另一个控制蛋白含量的位点qPC12．1与本研究中的qPC12．2的定位区间存在部分重叠。此外,本研究中在2个环境下均能检测到的qPC8所在区间与孙亚伟等[21]检测到的q PC-8-1不同,但与翁建峰等[13]利用Asominori×IR24 CSSL群体检测到的稳定QTL q PC8,定位在同一区间。同时,位于第12染色体的q PC12．1也与翁建峰等[13]定位在同一位点;q AC4与Lanceras等[9]定位在相近位点;qPKV3、q HPV2、qCPV9与邵昕等[25]定位在同一位点,而qBDV1与邵昕等[25]定位在相近位点; q PKV10、qSBV10与杨亚春等[14]定位在同一位点,而q PeT1．1、qCSV7、qCPV8与杨亚春等[14]定位在相近位点;q PKV2、qBDV7、qCPV2与张巧凤等[11]定位在同一位点,而qPKV4、qCSV2与张巧凤等[11]定位在相近位点;qPKV4、qSBV9、qBDV9与Cho等[26]定位在同一位点。此外,张昌泉等[15]在第7染色体上检测到了一个范围较大控制消减值的位点qSBV7．1,其区间包含本研究中的qSBV7位点。位于水稻第6染色体上的Wx是控制水稻直链淀粉含量的主要基因[27],然而我们并未在Wx基因附近定位到控制AC的QTL,这可能是由于本研究使用的群体材料亲本(Sasanishiki和Habataki)是直链淀粉含量相似的品种,这与吴长明等[8]、Bao等[10]、

翁建峰等[13]、邵昕等[25]的报道相似。此外,在2个环境中均能检测到的5个QTL位点,即qCPV1、qBDV4、qPKV7、q HPV7、qAC10,分别位于第1、4、7、10染色体上,尚未见报道,我们可以通过构建它们的近等基因系进行精细定位和图位克隆,为分子设计育种改良稻米品质奠定基础。

表4 稻米品质性状QTL对应置换系与背景亲本Sasanishiki在2个环境中的表型差异Table 4．Phenotypic differences between genetic background parent Sasanishiki and target CSSLs carrying rice quality traits QTLs across two environments．

图1 利用Sasanishiki/Habataki BIL群体在2个环境检测到的品质性状QTL的染色体位置Fig．1．Locations of the identified QTL for rice grain quality using Sasanishiki/Habataki BIL population in two environments．

本研究发现蛋白质含量、直链淀粉含量与崩解值之间存在显著的负相关性,与Cho等[26]和Zheng等[28]结果一致。按照经典数量遗传学观点,性状相关是“一因多效”或紧密连锁的结果,因此本研究所检测到的QTL成簇分布,如q PC8和qBDV8,以及q AC4、q AC5和qBDV4、q AC5(它们的加性效应分别来自于不同亲本),可视为这些性状显著相关的主要遗传基础。Cho等[26]、Liu等[29]也发现控制蛋白质含量、直链淀粉含量与崩解值的QTL共定位的现象;另一方面,有关QTL的多效性,即处于同一区间的QTL同时对多个性状产生作用,已有诸多报道[30-31]。同时,我们还发现第2、7和8染色体G1340-C499、R2829-R2401和R2382-S14074区间,存在多个与RVA谱特征值相关的QTL,属于一个基因簇,杨亚春等[14]也发现类似现象。这种控制RVA谱特征值的QTL簇,以及蛋白质含量、直链淀粉含量与之共定位的QTL簇在以往的报道中也出现过[28]。然而,这种QTL多效性的产生究竟是由基因的一因多效,或者是由紧密连锁的许多QTL的综合效应引起的,还需要通过构建它们的近等基因系进行精细定位和克隆,才能够真正了解。此外,由于蛋白质含量和直链淀粉含量较低、崩解值较大的稻米食味值较好[2,32],我们可以针对来源于优质亲本的等位基因,结合分子标记辅助来培育优质稻米。

谢辞:感谢农业部长江中下游粳稻生物学与遗传育种重点实验室、长江流域杂交水稻协同创新中心、江苏省现代作物生产中心给予支持,谨致谢意。

[1] 黄发松,孙宗修,胡培松,唐绍清．食用稻米品质形成研究的现状与展望．中国水稻科学,1998,12(3):172-176．Huang F S,Sun Z X,Hu P S,Tang S Q．Present situations and prospects for the research on rice grain quality forming．Chin J Rice Sci,1998,12(2):172-176．(in Chinese with English abstract)

[2] 包劲松．稻米淀粉品质遗传与改良研究进展．分子植物育种, 2007,5(F11):1-20．Bao J S．Progress in studies on inheritance and improvement of rice starch quality．Mol Plant Breeding,2007,5(F11):1-20．(in Chinese with English abstract)

[3] 陈书强．粳稻米蒸煮食味品质与其他品质性状的典型相关分析．西北农业学报,2015,24(1):60-67．Cheng S Q．Canonical correlation between cooking,eating quality and other quality traits in japonica rice．Acta Agric Boreali-Occ Sin,2015,24(1):60-67．(in Chinese with English abstract)

[4] 朱满山,汤述翥,顾铭洪．RVA谱在稻米蒸煮食用品质评价及遗传育种方面的研究进展．中国农学通报,2005,21(8): 59-64．Zhu M S,Tang S Z,Gu M H．Progresses in the study on the assessing,genetic and breeding of the rice starch RVA profile in rice quality．Chin Agric Sci Bull,2005,21(8):59-64．(in Chinese with English abstract)

[5] 张启莉,谢黎虹,李仕贵,胡培松．稻米蛋白质与蒸煮食味品质的关系研究进展．中国稻米,2012,18(4):1-6．Zhang Q L,Xie L H,Li S G,Hu P S．Progress in the Study on the relationship between protein and eating and cooking quality of rice．China Rice,2012,18(4):1-6．(in Chinese)

[6] 黎用朝,李小湘．影响稻米品质的遗传和环境因素研究进展．中国水稻科学,1998,12:56-62．Li Y C,Li X X．Advances in studies on genetic and environmental factors influencing rice grain quality．Chin J Rice Sci, 1998,12:56-62．(in Chinese with English abstract)

[7] Tan Y F,Sun M,Xing Y Z,Hua J P,Sun X L,Zhang Q F, Corke H．Mapping quantitative trait loci for milling quality, protein content and color characteristics of rice using a recombinant inbred line population derived from an elite rice hybrid．Theor Appl Genet,2001,103(6-7):1037-1045．

[8] 吴长明,孙传清,付秀林,王象坤,李自超,张强．稻米品质性状与产量性状及籼粳分化度的相互关系研究．作物学报, 2003,29(6):822-828．Wu C M,Sun C Q,Fu X L,Wang X K,Li Z C,Zhang Q．Study on the relationship between quality,yield characters or indica-japonica differentiation in rice(Oryza sativa L．)．Acta Agron Sin,2003,29(6):822-828．(in Chinese with English abstract)

[9] Lanceras J C,Huang Z L,Naivikul O,Vanavichit A,Ruanjaichon V,Tragoonrung S．Mapping of genes for cooking and eating qualities in Thai jasmine rice(KDML105)．DNA Res, 2000,7(2):93-101．

[10]Bao J S,Corke H,He P,Zhu L H．Analysis of quantitative trait loci for starch properties of rice based on an RIL population．Acta Bota Sin,2003,45(8):986-994．

[11]张巧凤,张亚东,朱镇,赵凌,赵庆勇,许凌,王才林．稻米淀粉黏滞性(RVA谱)特征值的遗传及QTL定位分析．中国水稻科学,2007,21(6):591-598．Zhang Q F,Zhang Y D,Zhu Z,Zhao L,Zhao Q Y,Xu L, Wang C L．Analysis of inheritance and QTLs of rice starch viscosity(RVA profile)characteristics．Chin J Rice Sci,2007, 21(6):591-598．(in Chinese with English abstract)

[12]Leng Y J,Xue D W,Yang Y L,Hu S K,Su Y,Huang L C, Wang L,Zheng T T,Zhang G H,Hu J,Gao Z Y,Guo L B, Qian Q,Zeng D L．Mapping of QTLs for eating and cooking quality-related traits in rice(Oryza sativa L．)．Euphytica, 2014,197(1):99-108．

[13]翁建峰,万向元,吴秀菊,王海莲,翟虎渠,万建民．利用CSSL群体研究稻米AC和PC相关QTL表达稳定性．作物学报,2006,32(1):14-19．Weng J F,Wan X Y,Wu X J,Wang H L,Zhai H Q,Wan JM．Stable expression of QTL for AC and PC of milled rice (Oryza sativa L．)using a CSSL population． Acta Agrono Sin,2006,32(1):14-19．(in Chinese with English abstract)

[14]杨亚春,倪大虎,宋丰顺,李莉,陆徐忠,李泽福,杨剑波．不同生态环境下稻米淀粉RVA谱特征值的QTL定位分析．作物学报,2012,38(2):264-274．Yang Y C,Ni D H,Song F S,Li L,Lu X Z,Li Z F,Yang J B．Identification of QTL for rice starch RVA profile properties under different ecological sites．Acta Agron Sin,2012,38(2): 264-274．(in Chinese with English abstract)

[15]张昌泉,胡冰,朱孔志,张华,冷亚麟,汤述翥,顾铭洪,刘巧泉．利用重测序的水稻染色体片段置换系定位控制淀粉黏滞性谱QTL．中国水稻科学,2013,27(1):56-64．Zhang C Q,Hu B,Zhu K Z,Zhang H,Leng Y L,Tang S Z, Gu M H,Liu Q Q．Mapping of QTLs for rice RVA properties using high-throughput re-scquenced chromosome segment substitution lines．Chin J Rice Sci,2013,27(1):56-64．(in Chinese with English abstract)

[16]Ando T,Yamamoto T,Shimizu T,Ma X F,Shomura A, Takeuchi Y,Liu S Y,Yano M．Genetic dissection and pyramiding of quantitative traits for panicle architecture by using chromosomal segment substitution lines in rice．Theor Appl Genet,2008,116(6):881-890．

[17]Brabender M．The new MICRO-VISCO-AMYLO-GRAPH: Comparison of some results with those of the Viscograph．A-merican Association of Cereal Chemists Annual Meeting,Minneapoils,1998．

[18]Wang S,Basten J,Zeng Z．Windows QTL Cartographer 2．5．Department of Statistics,North Carolina State University, Raleigh,NC．2007:http://statgen．ncsu．edu/qtlcart/WQTL Cart．htm．

[19]McCouch S R．Gene nomenclature system for rice．Rice,2008, 1(1):72-84．

[20]包劲松,夏英武．基因型×环境互作效应对籼稻蒸煮食用品质的影响．浙江大学学报,2000,26(2):29-35．Bao JS,Xia Y W．Effects of genotype×environment interaction on eating and cooking quality of indica rice．J Zhejiang Univ,2000,26(2):29-35．(in Chinese with English abstract)

[21]孙亚伟．水稻染色体单片段代换系农艺性状分析及QTL定位．扬州:扬州大学,2009．Sun Y W．QTL mapping for agronomic traits in chromosome segment substitution lines of rice．Yangzhou:Yangzhou University,2009．(in Chinese with English abstract)

[22]彭军成．水稻精米蛋白质含量精细定位分析．扬州:扬州大学, 2011．Peng J C．Fine-mapping analysis for protein content of milled rice．Yangzhou:Yangzhou University,2011．(in Chinese)

[23]Zhang W W,Bi J C,Chen L M,Zheng L N,Ji S L,Xia Y M, Zhao Z G,Wang Y H,Liu L L,Jiang L,Wan J M．QTL mapping for crude protein and protein fraction contents in rice (Oryza sativa L．)．J Cereal Sci,2008,48(2):539-547．

[24]Wang L Q,Liu W J,Xu Y,He Y Q,Luo L J,Xiang Y Z, Xu C G,Zhang Q F．Genetic basis of 17 traits and viscosity parameters characterizing the eating and cooking quality of rice grain．Theor Appl Genet,2007,115(4):463-476．

[25]邵昕,陈忠明,刘正辉,丁承强,唐设,李刚华,王绍华,丁艳锋．越光/9311染色体片段置换系的构建及稻米黏滞性谱特征值QTL分析．分子植物育种,2015,13(2):261-268．Shang X,Chen Z M,Liu Z H,Ding C Q,Tang S,Li G H, Wang S H,Ding Y F．QTL Mapping for rice RVA properties using chromosome segment substitution lines derived from a cross between Koshihikari and 9311．Mol Plant Breeding, 2015,13(2):261-268．(in Chinese with English abstract)

[26]Cho Y C,Suh J P,Yoon M R,Baek M K,Won Y J,Lee J H, Park H S,Baek S H,Lee J H．QTL mapping for paste viscosity characteristics related to eating quality and QTL-NIL development in japonica rice(Oryza sativa L．)．Plant Breeding&Biotechnol,2013,1(4):333-346．

[27]朱霁晖,张昌泉,顾铭洪,刘巧泉．水稻Wx基因的等位变异及育种利用研究进展．中国水稻科学,2015,29(4):431-438．Zhu J H,Zhang C Q,Gu M H,Liu Q Q．Progress in the allelic variation of Wx gene and its application in rice breeding．Chin J Rice Sci,2015,29(4):431-438．(in Chinese with English abstract)

[28]Zheng L N,Zhang W W,Liu SJ,Liu X,Chen L M,Chen X G,Ma J,Chen W W,Zhao Z G,Jiang L,Wan J M．Genetic relationship between grain chalkiness,protein content,and paste viscosity properties in a backcross inbred population of rice．J Cereal Sci,2012,56(2):153-160．

[29]Liu X L,Wan X Y,Ma X D,Wan J M．Dissecting the genetic basis for the effect of rice chalkiness,amylose content,protein content,and rapid viscosity analyzer profile characteristics on the eating quality of cooked rice using the chromosome segment substitution line population across eight environments．Genome,2011,54(1):64-80．

[30]Peng J H,Ronin Y,Fahima T,Röder M S,Li Y C,Nevo E, Korol A．Domestication quantitative trait loci in Triticum dicoccoides,the progenitor of wheat．Proc Natl Acad Sci,2003, 100(5):2489-2494．

[31]Tanksley S,Nelson J．Advanced backcross QTL analysis:A method for the simultaneous discovery and transfer of valuable QTL from unadapted germplasm into elite breeding lines．Theor Appl Genet,1996,92(2):191-203．

[32]钱春荣,冯延江,杨静,刘海英,金正勋．水稻籽粒蛋白质含量选择对杂种早代蒸煮食味品质的影响．中国水稻科学, 2007,21(3):323-326．Qian C R,Feng Y J,Yang J,Liu H Y,Jin Z X．Effects of protein content selection on cooking and eating properties of rice in early-generation of crosses．Chin J Rice Sci,2007,21 (3):323-326．(in Chinese with English abstract)

Correlation Analysis and QTL Mapping for Starch RVA Profile Properties and Amylose and Protein Contents in Rice

ZHANG Jie＃,ZHENG Leina＃,CAI Yue,YOU Xiaoman,KONG Fei,WANG Guoxiang,YAN Haigang, JIN Jie,WANG Liang,ZHANG Wenwei∗,JIANG Ling
(State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement/Research Center of Jiangsu Plant Gene Engineering,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China;＃These authors contributed equally to this paper;∗Corresponding author, E-mail:zhangww＠njau．edu．cn)

【Objective】The detection of new quantitative trait loci(QTLs)and the correlation analysis between different rice quality traits are used to dissect the genetic mechanism underlying rice quality and to breed high-quality rice varieties．【Method】The backcross inbred lines(BILs)of Sasanishiki×Habataki planted in two environments were used to detect additive QTLs for amylose content,protein content and RVA profiles．【Result】Phenotypic analysis showed the protein content of Habataki was higher than that of Sasanishiki while other rice quality parameters of Sasanishiki were generally higher than those of Habataki except the setback viscosity．A total of 42 additive QTLs were detected,and ten of them could be repeatedly detected in two environments,including q PC8,qAC4,q AC10,q PKV2,q PKV7, q HPV7,qCPV1,q BDV4,q BDV7 and qSBV7．Of them,qCPV1,q BDV4,q PKV7,q HPV7 and q AC10 had not been reported previously．Moreover,the environmental stability of 10 QTLs,was further confirmed across two different environments by chromosome segment substitution lines(CSSLs)．【Conclusion】Significant correlations were observed between RVA profiles and protein or amylose contents,and many QTLs affecting different quality traits were co-localized．

rice;grain quality;quantitative trait locus;backcross inbred lines;chromosome segment substitution lines

Q343．1+5;S511．032

A

1001-7216(2017)01-0031-09

2016-03-17;修改稿收到日期:2016-04-09。

国家转基因生物新品种培育重大专项(2014ZX08001006);国家自然科学基金资助项目(31301296);国家科技支撑计划资助项目(2013BAD01B02-16);江苏省科技支撑计划资助项目(BE2014394)。