基于高密度遗传图谱定位新的水稻抽穗期QTLs

【目的】挖掘新的控制水稻抽穗期的QTLs,为水稻花期调控的遗传机理研究和分子育种提供新的基因资源。【方法】以籼稻品种特籼占空间诱变突变体CHA-1和籼稻航恢7号空间诱变突变体H335为亲本进行杂交,构建包含275个株系的重组自交系(RIL)作图群体,利用由两亲本重测序及RIL群体简化基因组测序所构建的高密度遗传图谱,在2个环境下进行水稻抽穗期QTL定位。【结果】经两亲本重测序及RIL群体简化基因组测序,构建了包含2 498个Bin标记的高密度遗传图谱。该图谱覆盖水稻12条染色体,各染色体标记数平均208.17,标记间平均遗传距离为0.95 cM。在2个环境下共定位到4个影响抽穗期的QTLs,分布于第3、第6和第8号染色体,其中qHD-6和qHD-8-1位于前人已报道定位的区域并被克隆,另外2个QTLs(qHD-3和qHD-8-2)尚未见报道,并且qHD-8-2能在2个环境中被重复检测到,贡献率分别为8.30%和10.89%。【结论】通过构建的高密度遗传图谱在2个环境中共检测到4个影响抽穗期的QTLs,其中qHD-3和qHD-8-2是新的抽穗期QTL位点,可用于后续抽穗期调控基因的精细定位及克隆研究,也可用于水稻抽穗期的分子调控机理研究与育种。     

水稻抽穗期QTL定位及遗传分析

以南粳35和N22杂交得到的F2群体为研究对象,通过构建遗传连锁图谱,对控制水稻抽穗期的QTL进行定位。利用Win QTLcart2.5软件共检测到7个控制水稻抽穗期的QTLs;分别位于第2、3、5、6、10和12染色体上,其中在第3染色体上检测到2个QTLs,每个QTL能够解释4.33%~18.12%的表型变异,其中q Hd-3-1对抽穗期表型贡献率最大。利用QTLNetwork2.0在第3和第5染色体上检测到有1对上位性QTLs,对表型的贡献率只有2.17%。进一步利用N22/南粳35//南粳35高代回交群体对q Hd-3-1功能进行验证,结果证明在南粳35背景下q Hd-3-1能明显缩短抽穗6 d,进一步证明q Hd-3-1是N22中控制抽穗期的一个主效QTL。     

利用2个相关群体定位和比较水稻株高与抽穗期QTL

利用一个共同亲本构建的2个重组自交系群体对控制水稻株高和抽穗期进行基因定位和比较分析。结果表明:2个群体共定位到11个控制抽穗期的数量性状位点(QTLs)和11个株高QTLs。控制抽穗期的主效QTL在珍汕97/南洋占群体内位于第7染色体RM500-RM445标记之间;在珍汕97/德陇208群体内定位于第7染色体RMRG4499-RM445标记之间。而控制株高的主效QTL在2个群体中分别定位于第1染色体RM472-RM104之间和第7染色体MRG4499-RM445之间。比较定位结果发现,抽穗期主效QTL在2个群体内都被定位于第7染色体中部位置并且有共同标记RM445,很有可能是同一个基因。说明抽穗期是由主效QTL控制的数量性状,遗传稳定。株高主效QTL在珍汕97/南洋占群体内被定位于第1染色体接近末端标记RM104附近。在珍汕97/德陇208群体内则定位于第7染色体,与该群体控制抽穗期QTL共享RM445标记。     

小麦品种偃展1号与品系早穗30重组自交系群体遗传连锁图谱构建及重要农艺性状的QTL分析

【目的】构建重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体及其遗传连锁图谱,对小麦重要农艺性状进行数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)分析,为发现小麦新基因与分子标记辅助育种奠定基础。【方法】配制普通小麦品种(系)早穗30和偃展1号的杂交组合,通过一粒传的方法培育重组自交系群体;利用SSR(simple sequence repeat)标记、DarT(diversity arrays technology)标记、ISBP(insertion site-basedpolymorphism)标记以及抽穗期和株高的功能标记绘制其遗传连锁图谱并通过复合区间作图法(Compositeinterval mapping,CIM)对多个环境下的抽穗期、株高、千粒重、穗粒数、每穗小穗数、穗长等农艺性状进行QTL定位分析。【结果】培育出由219个F7家系组成的重组自交系群体;构建了含481个分子标记的遗传连锁图谱;检测出分布在12条染色体上的26个与重要农艺性状相关的QTL,其中9个QTL能够在至少2个环境下重复;研究还发现了3个QTL聚集的"QTL簇",其中4D染色体上的矮秆基因Rht2所在区段控制株高与千粒重,5D染色体上的Vrn-D1-WMS212区间控制抽穗期、穗粒数与每穗小穗数,7B染色体上wPt4230-wPt4814区段控制抽穗期、穗粒数、株高与穗长。【结论】构建的小麦遗传作图群体可成功地用于重要农艺性状分析;矮秆基因Rht2与春化基因Vrn-D12个发育相关基因均与多个重要农艺性状有关;在7B上可能存在与发育相关的重要新基因。     

利用岗46B/A232重组自交系群体分析叶绿素含量相关QTL

【目的】本文剖析了水稻叶绿素在不同时期的表达规律。【方法】利用由2个籼稻品种岗46B和A232杂交构建的包含173个株系(F10)的重组自交系群体,其相应的包含130个SSR标记的遗传图谱,采用完备区间作图法,检测2年2个生长阶段(分蘖期和抽穗期)控制顶三叶叶绿素含量的QTL。【结果】2年共检测到30个QTL,分布在第1、2、3、4、5和7染色体上的16个标记区间上,单个QTL对表型的贡献率为5. 91%～38. 69%。位于第3染色体RM231～RM3392区间,2年中共有8次被检测到,说明该区间上的QTLs受环境影响较小,且在不同生长阶段也能稳定表达,有利于提高叶片叶绿素含量,增强光合作用。与其他研究比较发现,定位在第3染色体RM5625～RM1350区段和RM231～RM3392区段、第4染色体RM280～RM1113区段和RM5473～RM303区段和第7染色体RM21253-RM248区段的位点可以在不同群体和不同环境下稳定表达。【结论】这些QTL将为进一步了解水稻叶绿素含量的遗传机制提供理论依据,可用于水稻分子标记辅助育种。     

水稻粒质量和粒形QTL定位及粒长位点qGL3.2的鉴定

[目的]通过水稻粒质量和粒形相关基因的QTL分析,挖掘普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)中优异基因,为高产水稻资源的鉴定与品种改良提供研究基础和创新材料。[方法]以籼稻品种‘9311’为受体亲本,普通野生稻为供体亲本构建的染色体片段置换系群体为研究材料,考察2015、2016和2017年水稻种子千粒质量、粒长、粒宽和长宽比等性状,利用QTL IciMapping 4.1软件对控制籽粒大小的QTL进行定位分析。并利用‘9311’与小粒家系Q8衍生的次级F_2群体验证第3染色体1个效应明显的QTL(qGL3.2)。[结果]3年共定位到16个QTL,分布于第2、3、6、8和11染色体上,解释遗传变异的4.52%～13.08%。‘9311’与Q8家系衍生的次级F_2群体验证了标记Indel3-17和RM3646之间qGL3.2位点的真实性,其对千粒质量、粒宽和长宽比的贡献率分别为33.18%、8.76%和59.92%;对粒长的效应尤为明显,LOD值高达39.29,可解释表型变异的贡献率达61.43%。精细定位和测序分析表明qGL3.2在基因Os03g0407400编码区发生1个C-A的替换,导致蛋白翻译提前终止。对130份种质资源等位变异类型和籽粒长度的分析表明C-A等位变异与粒长高度相关。[结论]qGL3.2位点Os03g0407400基因C-A突变对水稻粒质量和粒形有重要影响,这为该基因的进一步育种利用和分子标记辅助选择提供依据。     

玉米重组自交系苗期耐盐相关性状QTL的初步定位

[目的]对玉米重组自交系苗期耐盐相关性状进行QTL定位。[方法]以玉米黄早四与Mo17杂交的RIL-F7代171份材料为作图群体,构建其玉米的分子标记遗传图谱,并在此基础上开展对玉米耐盐相差性状的QTL分析。[结果]构建了一张包含81个SSR位点,覆盖了玉米基因组10条染色体,共1 428.3 cM,标记间平均间距为17.63 cM的分子遗传连锁图谱;共检测到6个QTL,分别位于第1、5、6号染色体上。[结论]该研究对深入认识玉米耐盐遗传机理,了解控制玉米耐盐性的基因数目及其在染色体上的位置以及对耐盐性的遗传效应,进行玉米耐盐性育种的分子标记辅助选择和基因克隆均具有极其重要意义。     

基于SNP遗传图谱定位玉米雄穗分枝数和主轴长QTLs

以玉米雄穗分枝数差异显著的自交系豫086(分枝数多)和豫M 1-7(分枝数少)杂交获得F_1,通过单粒传法获得含177个株系的F_7 RIL群体。以玉米10 kb SNP芯片进行RIL群体基因分型,构建高密度遗传图谱,并利用QTL Cartographer 2.5对郑州和海南2个环境下玉米雄穗分支数(Tassel branch number,TBN)和玉米雄穗主轴长(Total tassel length,TTL)进行QTL分析。结果表明,构建的高密度遗传图谱覆盖玉米10条染色体,包含1 792个簇,覆盖基因组长度为2 109.45 cM,相邻簇之间平均距离为1.18 cM。在此图谱基础上采用复合区间作图法,在2个环境下共检测到了24个雄穗相关性状QTLs。其中7个与TBN相关QTL分布于第3, 8和10条染色体上,单个QTL的表型变异范围是6.74%～13.88%;其余17个为与TTL相关QTL,位于第1,3,5,6,8和9染色体上,单个QTL位点可解释5.59%～18.66%的表型变异。在2个环境下检测到了一个相同的TTL相关QTL位点(qTTL1-2)和2个既控制TBN又控制TTL的QTL位点(qTBN8郑州,qTTL8郑州;qTBN8-3海南,qTTL8海南)。     

水稻穗长和有效穗数的QTL定位分析

水稻的穗长和有效穗数与产量有着密切的关系。本试验以籼稻品系中的V20B为母本,爪哇稻品系中的CPSLO17为父本杂交,经单粒传法构建重组自交系(RIL)为作图群体,对水稻穗长和有效穗数2个穗部性状进行QTL定位及分析。利用SLAF标签构建的高密度遗传图谱,结合定位软件Map QTL5进行区间作图,阈值设为3.9,在3条染色体上共检测到7个QTL,其中5个控制穗长QTL(q PL1-1、q PL1-2、q PL6-1、q PL6-2、q PL6-3)分别位于第1、第6号染色体上,QTL的贡献率分别为6.41%、22.22%、6.15%、12.24%、13.01%,增效位点主要来自于CPSLO17,且q PL1-1为一个新的QTL;2个控制有效穗数QTLs(q PN1、q PN4)分别位于第1、第4号染色体上,QTL的贡献率分别为13.15%、8.18%,且增效位点来自于亲本V20B。这些位点的标记为进一步克隆穗长和有效穗数QTL及分子标记辅助选择奠定理论基础。     

利用高世代回交群体检测水稻垩白相关性状QTL

[目的]探究水稻垩白性状,为水稻垩白形成分子机制研究和水稻品质育种提供材料。[方法]通过高产品种‘桂朝2号’与低垩白优质品种‘越光’连续回交和分子标记辅助选择方法,构建一套包含71个家系的高世代回交群体,分别在2013年南京和2014年海南对其垩白粒率和垩白度2个性状进行表型调查和QTL检测。[结果]南京和海南两年两地垩白粒率和垩白度2个性状都存在显著相关。两年两地共检测到33个与垩白粒率相关的QTL,其中5个QTL在2个环境中重复检测到,分别位于第4染色体RM1359~RM16939和SSR11~RM17332区间,第5染色体RM13~RM430区间,第7染色体RM5344~RM6872区间,以及第8染色体RM152~RS73区间。两年两地共检测到了17个与垩白度相关的QTL,其中3个QTL能够重复检测到,分别位于第4染色体RM1359~RM16939区间,第8染色体RM152~RS73区间,以及第10染色体RM467~RM271区间,且有2个位点与垩白粒率位点重合。同时发现定位QTL中,有7个QTL属于一因多效,对垩白粒率及垩白度都有一定影响。[结论]本文共检测到50个垩白性状相关的QTL,其中有7个位点能够被重复检测到,其中控制垩白粒率的q PGWC4.1、q PGWC4、qPGWC7.1,控制垩白度的qDPGWC4.1、qDPGWC8.1和qDPGWC10.1,是新的QTL。     

控制水稻种子休眠和抽穗期的数量基因位点

以Nipponbare（japonica）／Kasalath（indica）／／Nipponbare BC1F10的98个家系为材料，连续2年进行了水稻种子休眠和抽穗期基因的定位分析。用WinQTLCart 1．13a软件从全基因组角度检测了休眠性数量性状基因位点（QTLs）。检测结果显示，2003年分别在第5、6和7染色体上，2004年则分别在第4、5、7和11染色体上检测到控制种子休眠性的QTLs位点；贡献率分别介于8．91％-11．09％和8．70％-11．80％。表明第7染色体上位于标记R1357～R1245之间的种子休眠性QTL位点是一个在年度之间稳定表达的控制种子休眠性的基因位点。抽穗期的QTL定位分析表明，4个控制抽穗期的基因位点能在不同年份稳定表达，其他位点受年度间的环境条件影响较大。此外，除第6染色体R2171-R2123间的位点延长抽穗期的基因效应来源于亲本Nipponbare外，其余稳定表达位点的延长抽穗期的基因效应皆来自亲本Kasalath。分析表明，种子休眠与抽穗期没有直接关系，它们分别为不同的基因所控制。     

水稻籼粳交F8、F2群体穗长QTL比较分析

【目的】对水稻F8重组自交系群体穗长QTL进行检测,并比较分析相同亲本衍生的不同群体的遗传图谱、QTL位置、QTL效应的异同,鉴定稳定表达的穗长QTL,以期增加对穗长遗传行为的了解,且有助于通过分子聚合育种手段改良穗长性状。【方法】以籼稻品种泸恢99和粳稻品种日本晴（基因组测序）为亲本构建的F8重组自交系群体中的188个家系为研究材料,利用包含207个标记的遗传连锁图谱,采用基于混合线性模型的QTL定位软件QTLNetwork 2.0,对水稻穗长QTL进行定位和效应分析,并比较分析F8、F2群体的QTL定位和遗传图谱异同。【结果】在F8群体中检测到7个与穗长性状相关的QTL,分别位于第2、3、6、7、8、10染色体上,QTL对表型变异的贡献率为3.38%—14.8%,总贡献率为52.5%。F8、F2群体在5条相同染色体上都定位到了穗长QTL,这些QTL所在标记区间物理位置大部分是重叠和包含关系。F8、F2图谱在定位标记数、标记的位置顺序、遗传距离、平均图距等方面发生了变化。【结论】在F8、F2群体检测到一个稳定遗传的主效应QTL位点,位于第6染色体,并发现了4个尚未报道的穗长QTL。     

利用南京11×越光RIL群体进行抽穗期QTL定位分析

利用153个SSR标记,对由140个株系组成的南京11×越光重组自交系进行基因型检测,构建了全长为1 896.2 cM、平均图距为12.3 cM、覆盖水稻12条染色体的遗传图谱.分别在南京自然光温(高温长日照)、南京遮光(高温短日照)、海南自然光温(低温短日照)和海南温室大棚(高温短日照)4个环境下检测该群体的抽穗期QTL,共发现了5个加性QTL,分别位于第1、第3、第6、第8、第10染色体上,其中qHd-1对温度敏感,仅在高温短日照条件下表达,qHd-6和qHd-10在低温短日照条件下表达;而qHd-3和qHd-8-1则在长日照条件下表达.此外,还在南京高温和海南短日照条件下分别检测到1对非加性QTL存在互作效应.结果表明,不同的光温环境下,抽穗期受不同类型的QTL控制,同时还受到微效位点、上位性QTL和其它环境的影响.     

甘蓝型油菜含油量性状的QTL定位

【目的】开发与含油量相关的分子标记,发掘与该性状相关的基因。【方法】以Springfield-B和ymnm-8作为亲本构建F2群体,利用SRAP分子标记构建甘蓝型油菜遗传连锁图谱。【结果】该遗传图谱含有52个标记位点,图谱全长1 039.6 c M,含有15个连锁群,标记间的平均遗传距离为19.9 c M。分析与含油量相关的QTL位点,获得了2个与含油量相关QTL位点。其中q OC1位于连锁群LG1:EM9ME6-EM17ME24标记区,q OC15位于连锁群LG1:EM3ME5-EM4ME22a标记区间,其表型变异解释率分别为11.23%和4.12%,加性效应值分别为0.48和3.56。【结论】获得了2个与含油量相关QTL位点,为研究甘蓝型油菜含油量奠定了一定的基础。     

水稻籽粒酚反应基因的QTL分析和定位

以籼粳交组合（Balilla／Nanjing 11）的DH群体及其构建的遗传图谱为基础,对籽粒酚反应基因进行初步QTL定位,共检测到2个加性效应和2对上位性效应的QTLs,其中qPH4-3的贡献率为47．48％,表现出主效基因的特点。然后结合Balilla／南京11／／Balilla的BC1群体对qPH4-3进行进一步定位,最终将其定位于4号染色体分子标记RM5611与F17之间,物理距离为534kb,其中RM348标记与qPH4-3表现为共分离。     

水稻对稻曲病致病菌株Pi-1抗病位点检测及效应分析（英文）

为了鉴定水稻对稻曲病的抗病基因,利用157个家系组成的大关稻(japonica)/IR28(indica)重组自交系(Recombinant inbred lines,RIL)群体,采用人工接种方法 ,以发病病情指数作为表型值。2012和2013年,接种鉴定亲本及RILs对水稻稻曲病致病菌株Pi-1的抗性。利用QTL Cartographer分析软件,对水稻抗Pi-1菌株基因进行检测分析。两年共检测到7个QTL,分别为位于第2、7、8、11和12染色体上的q Fsr2a、q Fsr2b、q Fsr7、q Fsr8a、q Fsr8b、q Fsr11、q Fsr12,单个位点的贡献率介于8.5%~17.2%之间。其中,2012年检测到q Fsr2a、q Fsr2b、q Fsr8a、q Fsr11等4个位点;2013年检测到q Fsr7、q Fsr8b、q Fsr11、q Fsr12等4个位点。q Fsr11在两年中均被检测到,对性状的解释率为13.5%和17.2%,作用效应使病情指数下降9.9%和14.3%,提高了抗病性。根据抗性位点加性效应方向,q Fsr2a、q Fsr8a、q Fsr8b、q Fsr11和q Fsr12等位点是来自于亲本IR28的增效等位基因,而位点q Fsr2b和q Fsr7的抗性效应方向相反,是来自于大关稻。稳定遗传的抗病位点q Fsr11及其紧密连锁的分子标记可以在分子标记辅助选择育种中得以应用。     

小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的QTL分析

[目的]对小麦光温敏不育系BS366的抽穗期进行QTL分析,为BS366的品种改良和标记辅助育种奠定基础。[方法]以小麦光温敏雄性不育系BS366和常规品种Baiyu149杂交得到的234个DH（doubled haploid）株系为材料,于2007～2008年分别种植于北京海淀和安徽阜南试验田,采用复合区间作图法,对抽穗期进行QTL分析。[结果]共检测到15个抽穗期QTL,在两地都检测到的QTL有8个,分别位于染色体1B、2A、2D、3B（2个）、6B（2个）和7B,单个QTL的贡献率为2.42%～10.98%。[结论]在1B染色体上新发现了一个抽穗期QTL,丰富了QTL资源。在两地都检测到的8个QTL,可用于小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的改良和标记辅助育种。     

小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的QTL分析

[目的]对小麦光温敏不育系BS366的抽穗期进行QTL分析,为BS366的品种改良和标记辅助育种奠定基础。[方法]以小麦光温敏雄性不育系BS366和常规品种Baiyu149杂交得到的234个DH（doubled haploid）株系为材料,于2007~2008年分别种植于北京海淀和安徽阜南试验田,采用复合区间作图法,对抽穗期进行QTL分析。[结果]共检测到15个抽穗期QTL,在两地都检测到的QTL有8个,分别位于染色体1B、2A、2D、3B（2个）、6B（2个）和7B,单个QTL的贡献率为2.42%~10.98%。[结论]在1B染色体上新发现了1个抽穗期QTL,丰富了QTL资源。在两地都检测到的8个QTL,可用于小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的改良和标记辅助育种。     

超级杂交稻两优培九产量杂种优势标记与QTL分析

【目的】对超级杂交稻两优培九影响产量及其构成因素性状的杂种优势位点进行定位,在此基础上探讨亲本培矮64S和9311的遗传差异与水稻产量性状的杂种优势间的关系,以探明水稻产量杂种优势的分子预测途径。【方法】应用经单粒传法获得后续世代的219个培矮64S×9311 F8重组自交系（RILs）株系材料与亲本培矮64S回交,并选用151个分布于水稻基因组12条染色体上的SSR多态性标记,构建回交群体RILs BCF1;构建基因组总长为1 617.7 cM、标记间平均距离10.93 cM和含151个分子标记的遗传图谱;采用分子标记技术和自由度不等的单向分组方差两组法、三组法分析,用SAS软件ANOVA分析、混合线性模型复合区间作图等方法,对回交RILs BCF1群体的产量性状及其构成因素的F1表型值进行相关分析、优势预测与QTL定位。【结果】本回交杂种群体RILs BCF1具备多种基因型,遗传变异丰富,性状平均值均显著高于亲本群体重组自交系RILs F8,共筛选到影响RILs BCF1群体产量及其构成因素性状杂种优势的阳性、增效位点74个;其中,三组法所筛选的阳性、增效位点数高于两组法,用这些阳性、增效位点所预测的遗传距离与产量F1性状值的相关性也显著提高;三组法所筛选产量性状的增效位点与两组法所筛选的增效位点完全一致;连锁紧密的位点有成簇分布的现象,每穗空粒数、每穗实粒数、结实率有6个杂种优势位点相同,并与3个产量杂种优势位点重叠,且均处在第7染色体上;通过逐步回归建立了对4个产量性状进行预测的回归方程模型;筛选到28个杂合型的特异性标记,它们与产量性状的表型值显著相关,使用特异性标记可使遗传距离与产量F1性状值的相关系数由全部标记的0.335提高到0.617;定位到3个与产量杂种优势相关的QTL和3个影响每穗实粒数杂种优势的QTL。其中,在第7染色体上影响每穗实粒数和产量杂种优势的QTL QGpp7和QHy7与影响每穗实粒数和产量杂种优势的增效位点的结果相符。【结论】通过增加筛选产量杂种优势阳性位点或增效位点数量、筛选影响杂种优势特异性分子标记的方法,可显著提高分子标记遗传距离与产量F1性状值的相关性,有效提高用分子标记遗传距离对杂种优势预测效率。定位了3个影响产量杂种优势的QTL及3个影响每穗总粒数杂种优势的QTL,分别在第2、3、7、11和12染色体上,其中,影响产量杂种优势的数量性状位点QHy7,贡献率为7.48%,可用于杂种优势的预测和杂交组合的选配。定位于第3染色体RM293-RM468的表型贡献率为14.9%的抽穗期QTL可用于早熟高产水稻的选育。     

利用南京11×越光RIL群体进行抽穗期QTL定位分析

利用153个SSR标记，对由140个株系组成的南京11×越光重组自交系进行基因型检测，构建了全长为1896．2cM、平均图距为12．3cM、覆盖水稻12条染色体的遗传图谱。分别在南京自然光温（高温长日照）、南京遮光（高温短日照）、海南自然光温（低温短日照）和海南温室大棚（高温短日照）4个环境下检测该群体的抽穗期QTL，共发现了5个加性QTL，分别位于第1、第3、第6、第8、第10染色体上，其中qHd-1对温度敏感，仅在高温短日照条件下表达，qHd-6和qHd-10在低温短日照条件下表达；而qHd-3和qHd-8-1则在长日照条件下表达。此外，还在南京高温和海南短日照条件下分别检测到1对非加性QTL存在互作效应。结果表明，不同的光温环境下，抽穗期受不同类型的QTL控制，同时还受到微效位点、上位性QTL和其它环境的影响。