4个环境下稳定表达的控制粳稻穗角性状的新位点

 在4个环境下种植直立穗粳稻品种秀水79与弯曲穗品种C堡及两者杂交后衍生得到的RIL群体254个株系并调查其穗角,运用主基因+多基因混合遗传模型对穗角性状进行遗传分离分析;运用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件和基于多元回归模型的WinQTLcart 2.5软件的复合区间作图法,对穗角性状进行QTL定位。结果发现,1）穗角性状受两对主基因+多基因共同控制,以主基因遗传为主;2）QTLNetwork 2.0检测到8个控制穗角性状的加性QTL,解释表型变异的0.01%~39.89%;WinQTLcart 2.5检测到12个控制穗角性状的加性QTL,可解释表型变异的2.83%~30.60%。检测到的所有QTL分布于第4、5、6、7、9、11染色体上,其中分布于RM3700-RM3600和RM5652-RM410区间的两个主效位点qPA9.2和qPA9.5,以及分布于RM257-OSR28区间的qPA9.7 在两种方法和4个环境下均检测到,减效等位基因来自秀水79;3）检测到8对加性×加性上位性互作位点,解释表型变异的0.36%~1.71%。检测到的各个加性和上位性位点均不存在显著的基因型与环境的互作。      

抗稻瘟病水稻材料谷梅2号中主效抗稻瘟病基因的成簇分布

应用由籼稻组合中156/谷梅2号衍生的304个重组自交系,构建了由177个标记组成、覆盖12条水稻染色体的连锁图谱,定位控制水稻稻瘟病抗性的主效基因。前期定位的控制对中国稻瘟菌菌系92 183（小种ZC15）穗瘟抗性的基因Pi25(t)的位置得到进一步确认,位于第6染色体标记A7和RG456之间,与A7和RG456的遗传距离分别为1.7和15 cM;发现群体对菲律宾稻瘟菌菌系Ca89（4谱系）的叶瘟抗性由单基因控制,将该暂命名为Pi26(t)的基因定位于第6染色体标记B10和R674之间,与B10和R674的遗传距离分别为5.7和25.8 cM。两个基因座位上的抗病等位基因均来源于谷梅2号,表明谷梅2号中存在控制水稻稻瘟病抗性的基因簇。     

应用剩余杂合体衍生的近等基因系分解水稻产量性状QTL

以杂合区间为RM587-RM402的水稻剩余杂合体（RHL）衍生群体为材料,应用SSR标记检测,筛选到杂合区间分别为RM587-RM225、RM204-RM6119和RM6119-RM402的3个单株,进一步检测其F2群体,分别获得母本纯合型材料10株、父本纯合型材料10株和杂合型材料20株。种植这3套近等基因系材料,考查单株产量及其构成因子每株穗数、每穗实粒数和千粒重。经应用目标区间内等位基因效应分析和交迭重组染色体片段代换系分析,分解出3个控制每穗实粒数的QTL和2个控制单株产量的QTL,这些QTL分别位于物理距离为0.66 ~ 2.49 Mb的区间中,全部表现为加性作用为主,增效等位基因除qNFGP6 1来自父本密阳46外,其余均来自母本珍汕97B。提出了构建新型遗传材料,提高水稻QTL精细定位效率的策略。     

粳稻发芽期耐碱性的QTL检测

 以粳粳交高产106/长白9号的200个F2:3株系为作图群体,在0.15% Na2CO3溶液碱胁迫下,进行了水稻发芽率及其相对碱害率的鉴定评价,并以SSR标记构建的分子连锁图谱为基础,对水稻发芽率及其相对碱害率进行了数量性状基因座(QTL)检测。结果表明,在F3株系群中水稻发芽率及其相对碱害率均呈单峰接近正态的连续分布。共检测到碱胁迫下与水稻发芽率相关的QTL 7个,对表型变异的贡献率范围为4.05%～12.61%,其中位于第6染色体RM225-RM204区间的qGC 6和位于第9染色体RM219-RM3700区间的qGC 9对表型变异的贡献率分别为12.61%和10.85%。共检测到与水稻发芽率相对碱害率相关的QTL 6个,对表型变异的贡献率为4.82%～28.07%,其中位于第2染色体RM29-RM221区间的qRGC 2、位于第6染色体RM225-RM204区间的qRGC 6 1、位于第9染色体RM219-RM3700区间的qRGC 9和位于第12染色体RM260-RM3226区间的qRGC 12对表型变异的贡献率较大,分别为28.07％、15.35％、15.61％和18.91％,为主效QTL,但其相应的区间距离均较远,需要进一步深入研究。所检测的QTL增效等位基因主要表现为部分显性和超显性。     

不同环境下稻米品质性状QTL的检测及稳定性分析

【目的】挖掘新的稻米品质性状QTL并利用分子育种技术改良稻米品质。【方法】利用构建的一套以籼稻香型恢复系昌恢121为背景亲本,以优质粳稻越光为供体亲本的染色体片段代换系(CSSLs)为材料,在4个环境下对稻米品质性状进行QTL检测及稳定性分析。【结果】在4个环境下共检测到44个QTL,其中6个QTL能在多个环境下被检测到;第2、3、5、6和10染色体上存在多效QTL簇,对稻米品质性状具有明显的调控作用;第1、6和12染色体上7个QTL能在不同环境下稳定表达。【结论】第1染色体RM3143-RM1117区间qPGWC1和第12染色体RM3331-RM5479区间qPaT12是两个新的稳定表达QTL。     

水稻第1染色体短臂粒长和粒宽QTL的精细定位

以第1染色体短臂RM1-RM3746和RM151-RM243区间内呈杂合、背景基本纯合的2个水稻剩余杂合体（RHL）衍生两个F6群体,将控制水稻粒长和粒宽的2个粒形QTL（qGL 1和qGW 1）定位于RM3746-RM243区间内。在此基础上,应用SSR标记检测,从其中1个群体中筛选到杂合区间分别为RM151-RM10404、RM10398-RM5359、RM10435-RM259和RM10381-RM243的4个单株,应用SSR标记进一步检测4套F2群体,从每套F2群体中分别筛选到母本珍汕97B和父本密阳46纯合型材料各10株,自交获得4套近等基因系材料并考查其粒长和粒宽。利用交迭重组染色体片段代换系分析法,将控制粒长和粒宽的QTL （qGL 1和qGW 1）界定于437.5 kb的RM10390-RM1344区间和392.9 kb的RM10376-RM10398区间,增效等位基因均来自母本珍汕97B,表明qGL 1和qGW 1是紧密连锁的不同座位。     

不同环境下稻米品质性状QTL的检测及稳定性分析

【目的】挖掘新的稻米品质性状QTL并利用分子育种技术改良稻米品质。【方法】利用构建的一套以籼稻香型恢复系昌恢121为背景亲本,以优质粳稻越光为供体亲本的染色体片段代换系（CSSLs）为材料,在4个环境下对稻米品质性状进行QTL检测及稳定性分析。【结果】在4个环境下共检测到44个QTL,其中6个QTL能在多个环境下被检测到;第2、3、5、6和10染色体上存在多效QTL簇,对稻米品质性状具有明显的调控作用;第1、6和12染色体上7个QTL能在不同环境下稳定表达。【结论】第1染色体RM3143-RM1117区间qPGWC1和第12染色体RM3331-RM5479区间qPaT12是两个新的稳定表达QTL。     

多环境下粳稻产量及其相关性状的条件和非条件QTL定位

 为了剖析粳稻产量及其相关性状的遗传基础,利用粳稻品种秀水79×Ｃ堡衍生的重组自交系群体,在3个环境下对全生育期、株高、单株穗数、每穗粒数、百粒重、籽粒产量和生物产量进行了非条件和条件QTL定位。共检测到43个主效QTL和29对上位性QTL。利用非条件QTL定位方法检测到37个主效QTL和26对上位性QTL。其中,籽粒产量定位到3个主效QTL qGY1.2、qGY7.1和qGY9,未检测到上位性QTL。利用条件QTL方法分别将全生育期、株高、穗数、每穗粒数、百粒重和生物产量各自调整到同一水平后,籽粒产量共检测到9个主效条件QTL和3对上位性QTL,其中3个主效QTL与非条件下定位到的相同。位于第9染色体长臂区间RM6570-RM5652的qGY9在非条件及全生育期、株高、穗数、粒数和百粒重调整到同一水平后均可检测到,但加性效应、贡献率并不相同,显示该区间来自C堡的片段能够增加株高、穗数和百粒重从而增加产量。通过条件方法在第3染色体长臂区间RM7097-RM448及第6染色体长臂区间RM162-RM5753上定位到的产量QTL增加籽粒产量的等位基因可以降低株高,缩短生育期。     

水稻第6染色体短臂株高及产量性状QTL的分解

针对第6染色体短臂上一个对产量性状遗传具有重要作用的区间RM587-RM19715,从珍汕97B/密阳46重组自交系群体中筛选到1个剩余杂合体,自交衍生获得一个由195个个体组成的F2群体,检测控制株高和产量性状的QTL。经分析,在目标区间的上部和下部分别检测到1个QTL簇,分别对除单株穗数以外的产量性状因子具显著作用,单个QTL对群体性状表型变异的贡献率为5.0%~55.5%。将第6染色体上的产量性状QTL分解到更小的区间中,为产量性状QTL的精细定位和克隆打下了基础。     

水稻第6染色体短臂谷壳硅含量QTL的分解

报道了水稻谷壳硅含量QTLqHUS6的分解研究。针对前期定位的qHUS-6区域,应用在第6染色体短臂RM587-RM19784区间分离、背景基本纯合的F2:3群体,将qHUS-6分解为2个QTL;其中,qHUS-6-1位于目标区间的上部,qHUS-6-2位于下部。同时,筛选出在目标区间内携带更小杂合片段的3个单株。其中,2株覆盖qHUS-6-1区间,各自交产生了1个F2:3群体,应用这2个群体将qHUS-6-1定位于RM510和RM19417之间约147.0kb的区间内;另1株覆盖qHUS-6-2区间,自交产生了1个F2:3群体,从中挑选出在qHUS-6-2区间具有不同基因型组成的5套F3株系,将qHUS-6-2分解为qHUS-6-2a和qHUS-6-2b,分别位于RM19706-RM19795和RM314-RM19665区间。     

Avoidance of Linkage Drag Between Blast Resistance Gene and the QTL Conditioning Spikelet Fertility Based on Genotype Selection Against Heading Date in Rice

Previous study showed that a linkage drag between a blast resistance gene Pi25(t) and QTLs conditioning spikelet fertility (qSF-6) and number of filled grains per panicle (qNFGP-6) was detected on the short arm of chromosome 6. A larger population was used for further verification, and the results confirmed the linkage drag between the blast resistance gene and QTL conditioning spikelet fertility, other than QTL conditioning number of filled grains per panicle. Breakdown or avoidance of the linkage drag could be achieved by selection against the genotype background of a heading-date gene (qHD-7) that resided in the region between RM2 and RM214 on chromosome 7. For further validation, two lines with almost identical genotypes on all chromosomal regions except the Pi25(t) region on chromosome 6 were chosen to develop a new population. The results showed that qSF-6 could be further subdivided into qSF-6-1 and qSF-6-2. When the genotype of the region between RM2 and RM214 was from rice variety Zhong 156, the linkage drag between Pi25(t) and qSF-6-2 was detected and the allele of qSF-6-2 from rice variety Gumei 2 reduced the spikelet fertility. When the genotype of the region between RM2 and RM214 was from Gumei 2, no linkage drag was detected. This indicates that the linkage drag between the blast resistance gene and the QTL conditioning spikelet fertility could be broken down or avoided under a certain background genotype selection against heading-date and provides a marker aided solution for high level of blast resistance and yield breeding in rice and other crops as well.     

Clustering of Major Genes Conferring Blast Resistance in a Durable Resistance Rice Cultivar Gumei 2

By using 304 recombinant inbred lines derived from indica rice cross Zhong 156/Gumei 2, a linkage map consisting of 177 marker loci and covering 12 rice chromosomes was constructed and employed for mapping genes conferring blast resistance in rice. Genomic location of gene Pi25(t) conferring neck blast resistance to the Chinese isolate 92-183 (race ZC15) was verified to be located between markers A7 and RG456 on chromosome 6, with genetic distances of 1.7 cM and 1.5 cM to A7 and RG456,respectively. Leaf blast resistance of Gumei 2 to the Philippine isolate Ca89 (lineage 4) was found to be controlled by a single gene. The gene tentatively designated as Pi26(t) was located between makers B10 and R674 on chromosome 6, with genetic distances of 5.7 cM and 25.8 cM to B10 and R674 respectively. Resistant alleles at both gene loci were derived from Gumei 2,indicating an existence of resistance gene cluster in Gumei 2.     

Clustering of Major Genes Conferring Blast Resistance in a Durable Resistance Rice Cultivar Gumei 2

By using 304 recombinant inbred lines derived from indica rice cross Zhong 156/Gumei 2, a linkage map consisting of 177 marker loci and covering 12 rice chromosomes was constructed and employed for mapping genes conferring blast resistance in rice. Genomic location of gene Pi25(t) conferring neck blast resistance to the Chinese isolate 92-183 (race ZC15) was verified to be located between markers A7 and RG456 on chromosome 6, with genetic distances of 1.7 cM and 1.5 cM to A7 and RG456, respectively. Leaf blast resistance of Gumei 2 to the Philippine isolate Ca89 (lineage 4) was found to be controlled by a single gene. The gene tentatively designated as Pi26(\) was located between makers B10 and R674 on chromosome 6, with genetic distances of 5.7 cM and 25.8 cM to B10 and R674 respectively. Resistant alleles at both gene loci were derived from Gumei 2, indicating an existence of resistance gene cluster in Gumei 2.     

具抗稻瘟病基因Pi25杂交稻恢复系的分子标记辅助选育

 从组合中156/谷梅2号所衍生的重组自交系群体中选择携带抗稻瘟病基因Pi25的3个株系,分别与高产恢复系9308和3 11配组,通过单粒传法获得的6个F6重组自交系群体用于研究。在Pi25先前定位的遗传图谱上,新增加与该基因紧密连锁的分子标记RM3330和A7,并结合RM3330和A7分子标记辅助选择的结果,共筛选到了109个Pi25基因纯合的株系。用现有的与恢复基因连锁的标记对这109个株系进行二次筛选,最终获得20个Pi25基因和恢复基因均纯合的株系。对育性恢复力鉴定试验表明,选育出的抗病恢复系具有较好的恢复能力,并已应用于育种实践;人工稻瘟病接种试验证实,所用标记不同,分子标记辅助选择的效率差异显著,单个标记辅助选择符合率均不高,而采用目标基因两侧连锁的标记同时进行辅助选择,则可以明显提高分子标记辅助选择符合率。     

利用染色体片段置换系定位水稻芽期耐冷性QTL

以籼稻品种9311为受体、粳稻品种日本晴为供体构建的95个染色体片段置换系为材料,在5℃低温条件下进行芽期耐冷性鉴定。结果表明,6个置换系低温处理后的成苗率与受体亲本9311有一定差异,其耐冷性略强于9311。利用代换作图法共鉴定出4个与芽期耐冷性相关的QTL,分别位于水稻第5和第7染色体上。其中qCTB-5-1、qCTB-5-2和qCTB-5-3分别被定位在第5染色体RM267与RM1237、RM2422与RM6054及RM3321与RM1054之间遗传距离分别为21.3cM、27.4cM和12.7cM的置换片段上;qCTB-7被定位在第7染色体RM11-RM2752区间遗传距离为6.8cM的置换片段上。     

Pigm特异性选择标记的开发及其在粳稻穗颈瘟抗性育种中的利用

【目的】Pigm是一个广谱的稻瘟病抗性基因,源自持久抗性品种谷梅4号,与Piz、Piz-t、Pi2、Pi9和Pi40等互为复等位基因但抗谱存在差异。为了更好地在分子辅助选择育种中利用Pigm基因,开发与Pigm特异性标记具有重要意义。【方法】在已有文献报道定位结果的基础上,通过随机测序获得了一段谷梅4号基因组的特异序列,并据此开发了一组用于筛选Pigm基因的分子标记,进一步选取江淮稻区3个不同生态型代表性粳稻品种作为受体,利用分子标记辅助选择结合对抗性基因的背景检测将Pigm基因导入受体品种。【结果】Pigm-4标记位于Pigm基因簇内部,与抗病功能元件PigmR紧密连锁,对不同类型的品种检测发现该标记特异性强,且利用该标记可将Pigm与Piz、Piz-t、Pi2、Pi9以及Pi40区分开来。对受体亲本稻瘟病抗性基因的检测和接种结果分析发现江淮稻区粳稻品种虽然携带了Pib、Pi54、Pita、Pb1中的2~3个基因,但是对强毒力的稻瘟病小种抗性普遍不强,而3种代表性粳稻背景下导入Pigm基因均可显著提高其对穗颈瘟的抗性水平。【结论】Pigm可以作为抗稻瘟病粳稻育种的有利基因资源加以利用,而Pigm-4是分子标记辅助筛选Pigm的优异标记。     

Dissection of QTLs for Yield Traits Using Near Isogenic Lines Derived from Residual Heterozygous Lines in Rice

Three residual heterozygous lines (RHLs) carrying heterozygous segments in the intervals RM587-RM225, RM204-RM6119 and RM6119-RM402 on the short arm of rice chromosome 6, respectively, were selected from a rice population derived from an RHL for the interval RM587-RM402. Ten maternal homozygotes, 10 paternal homozygotes and 20 heterozygotes were selected from each of the F2 populations derived from the three RHLs. The three sets of near isogenic lines (NILs) were grown to detect the grain yield per plant, n...