水稻回交群体剑叶性状综合评价及QTL定位

【目的】通过对水稻剑叶性状的综合评价,明确剑叶相关性状间及与6个农艺性状的关系。检测剑叶相关性状的QTL,为优良株型品种选育,剑叶性状基因的精细定位和克隆奠定基础。【方法】以日本优质粳稻品种越光和葡萄牙粳稻地方种Bertone构建的回交群体两个世代为实验材料,利用BC₃F₁群体基因型构建遗传连锁图谱;测定亲本和BC₃F₂群体各株系剑叶SPAD、剑叶长、剑叶宽,计算剑叶长宽比、剑叶面积;利用隶属函数和标准差系数赋予权重法获得剑叶性状综合评价值(D值),分析其与6个农艺性状间的关系。分别利用单标记分析(SPA)和区间作图(IM)检测水稻剑叶相关性状QTL。【结果】在抽穗灌浆期,两亲本剑叶SPAD值呈现先升高后降低的动态变化。BC₃F₂群体的5个剑叶相关性状变异丰富,总体表现趋向轮回亲本越光。4个剑叶形态性状间相关性均达到极显著水平,与剑叶SPAD的相关性不显著。主成分和逐步线性回归分析表明剑叶宽、剑叶SPAD、剑叶长、剑叶面积是影响剑叶综合评价值(D值)的主要因子。高D值株系的株高、穗长、茎基粗和单株产量均极显著高于低D值株系,两者的分蘖数和有效穗数差异不显著。共检测到18个控制剑叶性状的QTL,分布在水稻第1、4、7和8染色体上,贡献率分布范围为4.00%~28.00%(SPA)和3.41%~27.00%(IM),除qFLSPAD1之外的17个QTL增效基因均来自Bertone。在第8染色体上的RM22720-RM404区间发现1个QTL簇,含6个主效QTL,分别为qFLL8.1、qFLL8.2、qFLA8.1、qFLA8.2、qD8.1和qD8.2。【结论】获得了剑叶宽、剑叶SPAD、剑叶长和剑叶面积4个评价剑叶性状的关键指标;明确了剑叶性状与单株产量之间的正相关关系;检测到18个剑叶相关性状QTL,位于第8染色体RM22720-RM404区间的QTL簇,是影响剑叶性状的1个重要染色体区域。     

春小麦旗叶大小相关性状的QTL定位分析

为了发掘控制春小麦旗叶大小相关性状的QTL,以宁春4号/Drasdale构建的包含148个家系的RIL群体F8代为试验材料,在正常灌溉和不同干旱胁迫共3种处理下对小麦开花期旗叶长、宽、面积和周长进行了QTL定位。结果表明,共检测到相关加性QTL 22个,其中,控制旗叶面积的QTL有3个,控制旗叶长的QTL有5个,控制旗叶宽的QTL有9个,控制旗叶周长的QTL有5个,分布于1B、2D、3B、4B、7A、7B和7D染色体上,单个QTL的贡献率在6.58%~39.83%之间。其中,qFLW-2D-2.T1在T1和T3处理下均能够检测到,qFLW-7D.T1在T1和T2处理下也均能够检测到,说明这2个QTL表达不依赖于水分条件,属于稳定表达的QTL。其他QTL只在一种处理下能够检测到,说明其表达依赖于水分条件。同时,本研究也检测到了在不同处理下同时控制2种或3种性状的QTL,推测这些区域的QTL可能为一因多效QTL,但有待于进一步验证。     

不同供氮水平下玉米株型相关性状的QTLs定位和上位性效应分析

用自交系Mo17与黄早四构建的RIL群体239个株系及双亲为研究材料,在高氮(施N300kg/hm2)和低氮(不施N)条件下,测定株高、穗位高、单株总叶数、穗位叶长、穗位叶宽和穗位叶面积等株型相关性状。采用QTLMapper1-6统计软件检测控制这些性状的加性效应QTLs和加性×加性上位性QTLs,共检测到19个加性效应QTLs和14对上位性QTLs,定位在玉米所有染色体上,其中1个加性效应QTL控制株高;3个加性效应QTLs和3对上位性效应控制穗位高;4个加性效应QTLs和3对上位性效应与单株总叶数有关;有4个加性效应QTLs和3对上位性效应影响穗位叶长;2个加性效应QTLs和3对上位性效应控制穗位叶宽;5个加性效应QTLs和2对上位性效应控制穗位叶面积。对应用分子标记辅助育种选育玉米株型的可能性进行了讨论。     

水稻生育后期剑叶形态和生理特性的QTL定位

为了探讨水稻生育后期功能叶尤其是剑叶的形态性状及生理特性对水稻高产的影响,利用来源于籼稻珍汕97/HR5后代的重组自交系群体,对水稻生长后期剑叶形态（长、宽、长宽比）、剑叶代谢产物（鲜质量、干质量、含水量）和剑叶叶绿素含量（叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量）进行了考查分析和QTL定位。共检测到26个QTL,单个QTL的表型贡献率为4.77%~31.67%。其中控制剑叶形态的QTL主要位于第1和第4染色体,控制剑叶代谢产物的QTL主要位于第3、7和10染色体,控制剑叶叶绿素含量的QTL主要位于第3、4和9染色体上。其中位于第9染色体上的QTL,在后期功能型超级稻育种上具有一定的应用价值。     

利用籼粳交RIL群体对水稻耐寒性及再生力的QTL分析

 以粳糯稻糯89 1与籼稻蜀恢527构建的籼粳交F7代RIL群体169个家系为作图群体,构建了一张含105个微卫星（SSR）标记的分子连锁图谱。在5℃低温条件下,对亲本及RIL群体进行芽期耐寒性鉴定;在冬季自然低温条件下,对亲本及RIL群体进行再生稻桩越冬耐寒性鉴定;对亲本及RIL群体进行再生力鉴定。利用SSR标记对水稻耐寒性、再生力进行QTL检测。结果表明,水稻耐寒性和再生力在RIL群体呈连续分布,表现为数量性状遗传特征。共检测到控制芽期耐寒性的QTL 2个(qCtg3、qCtg5),分布在第3和第5染色体上,对表型变异的贡献率分别为75.57%和79.04%;检测到控制再生稻桩越冬耐寒性的主效QTL 1个（qCtr5）,在第5染色体上;检测到控制再生力的QTL 2个（qRa4、qRa5）,分布在第4和第5染色体上,对表型变异的贡献率分别为8.17%和7.09%。qCtg5、qCtr5和qRa5同时与第5染色体上标记RM153连锁,在分子水平上表明水稻芽期、越冬耐寒性与再生力具有相关性。     

水稻耐热性的QTL定位及耐热性与光合速率的相关性

应用典型的籼粳交组合IR64×Azucena花药培养的DH群体及其已构建的分子连锁图谱,在田间及温室高温条件下对该DH群体的结实性状进行考查,采用QTLmapper 1.0软件检测控制结实率的加性和上位性效应的QTL。在第1、3、4、8和11等5条染色体上,共检测到6个具有加性效应的QTL,其中位于第1、3染色体的2个加性效应QTL来自父本Azucena的等位基因,它们是耐热的QTL,能分别提高结实率9.50和6.46个百分点,其贡献率分别为19.15%和2.86%;位于其余3条染色体的4个加性效应的QTL来自母本IR64的等位基因,它能提高结实率4.33~10.37个百分点,在第1、2、3、4、5、7、8、11等8条染色体之间还检测到8对加性×加性上位性效应,其贡献率为2.27%~8.13%。同时还对水稻分蘖盛期和抽穗期进行了光合速率的测定,发现抽穗期剑叶光合速率与耐热性呈显著的正相关。     

小麦旗叶与幼苗性状的QTL分析

为挖掘控制小麦幼苗性状与旗叶性状的QTL,并探讨两者的遗传基础,以京冬8号和矮抗58构建的RIL群体(207个家系)为材料,田间试验测定旗叶相关性状,水培试验测定幼苗期相关性状,通过完备区间作图对这些性状进行QTL研究。结果共检测到10个控制旗叶性状的QTL,单个QTL可解释1.98%～9.89%的表型变异,其中有6个QTL为主效QTL,分别位于1A、4D和5D染色体上;共检测到22个控制幼苗性状的QTL,单个QTL可解释1.14%～10.52%的表型变异,仅有2个QTL为主效QTL,分别位于1A和4D染色体上。除3D染色体上控制幼苗根长的QTL以及5D染色体上控制旗叶面积和旗叶宽的QTL表现为部分显性效应外,与其他性状有关的QTL均表现为超显性效应。1A、2D、4D、5A、5D和7A染色体上的分子标记存在多效性,其中2D(wmc170)和4D(barc308)染色体上与幼苗性状QTL紧密连锁的分子标记(wmc170和barc308)也与旗叶性状QTL紧密连锁。     

水稻籼粳交DH群体中影响白背飞虱抗虫性QTL的检测

分析了水稻籼粳交加倍单倍体(DH)群体中影响白背飞虱抗虫性和感虫性的QTL.虽然DH株系的亲本窄叶青8号和京系17没有拒取食抗性,但是白背飞虱在6个DH株系中的取食受到了强烈的抑制,可能属超亲分离.在第3染色体的粳型片段中检测到1个影响蜜露分泌的微效QTL.粳稻亲本京系17具有杀卵抗性.DH株系中的杀卵特性是通过叶鞘上杀卵反应产生的坏死症状表现的.在DH株系分蘖早期和中期,将4个杀卵作用的QTL定位在第1、2、6和8染色体的粳型片段上.出现在分蘖中期的另一个QTL被定位在第9染色体的籼型片段上.在分蘖盛期至孕穗期,杀卵位点减少至2个.整个试验期间对每个DH株系的最高杀卵级别的分析显示,在染色体2、6和9上共有4个QTL.两个主效QTL位于近邻第6染色体的粳型片段.在第1、3和5染色体上检测到3个影响第2代白背飞虱若虫密度的QTL.第3染色体上起主要作用的QTL源自粳稻亲本;第5染色体上的微效QTL源自籼稻亲本.两个白背飞虱为害的QTL位于第8和第10染色体的籼型片段,另一个QTL位于第3染色体的粳型片段.这些QTL被认为与水稻品种对白背飞虱田间抗性表达有关.     

基于粳稻F2和F2:6群体的连锁图谱及剑叶性状QTL比较分析

 以粳稻沈农265和丽江新团黑谷 (LTH) 为亲本,分别构建了F2群体和F2:6群体,分析并比较了两群体的遗传信息和控制剑叶相关性状(剑叶长、宽和比叶重)的数量性状基因座。结果表明：1)多数标记在染色体上的顺序相同,但标记间距不同。F2群体中30个标记显著偏离预期的1∶2∶1孟德尔分离比例,13个标记极显著偏离预期的1∶2∶1孟德尔分离比例,其中19个偏向沈农265,11个偏向LTH。F2:6群体中62个标记显著偏离预期的1∶1孟德尔分离比例,38个标记极显著偏离预期的1∶1孟德尔分离比例,其中43个偏向沈农265,19个偏向LTH。偏分离标记共形成10个偏分离区域,其中有6个区域同时出现在两个群体中。2) F2:6群体检测QTL的能力强于F2群体。F2群体共检测到7个控制剑叶性状的QTL (2个控制剑叶长,4个控制剑叶宽,1个控制比叶重),而F2:6群体共检测到17个控制剑叶性状的QTL (7个控制剑叶长,5个控制剑叶宽,5个控制比叶重),其中有4个QTL在两群体中同时检测到,分别是第9染色体上控制剑叶长的qFLL9,第4染色体上控制剑叶宽的qFLW4,第12染色体上控制剑叶宽的qFLW12.1和第6染色体上控制比叶重的qSLW6。其中,控制比叶重的qSLW6 (加性效应值为1.956 mg/cm2),极富研究与应用价值。     

基于粳稻F2和F2:6群体的连锁图谱及剑叶性状QTL比较分析

以粳稻沈农265和丽江新团黑谷 (LTH) 为亲本,分别构建了F2群体和F2:6群体,分析并比较了两群体的遗传信息和控制剑叶相关性状(剑叶长、宽和比叶重)的数量性状基因座.结果表明:1)多数标记在染色体上的顺序相同,但标记间距不同.F2群体中30个标记显著偏离预期的1∶2∶1孟德尔分离比例,13个标记极显著偏离预期的1∶2∶1孟德尔分离比例,其中19个偏向沈农265,11个偏向LTH.F2:6群体中62个标记显著偏离预期的1∶1孟德尔分离比例,38个标记极显著偏离预期的1∶1孟德尔分离比例,其中43个偏向沈农265,19个偏向LTH.偏分离标记共形成10个偏分离区域,其中有6个区域同时出现在两个群体中.2) F2:6群体检测QTL的能力强于F2群体.F2群体共检测到7个控制剑叶性状的QTL (2个控制剑叶长,4个控制剑叶宽,1个控制比叶重),而F2:6群体共检测到17个控制剑叶性状的QTL (7个控制剑叶长,5个控制剑叶宽,5个控制比叶重),其中有4个QTL在两群体中同时检测到,分别是第9染色体上控制剑叶长的qFLL9,第4染色体上控制剑叶宽的qFLW4,第12染色体上控制剑叶宽的qFLW12.1和第6染色体上控制比叶重的qSLW6.其中,控制比叶重的qSLW6 (加性效应值为1.956 mg/cm2),极富研究与应用价值.     

水稻抗倒力及相关抗倒伏性状的QTL分析

以典型的籼粳交（窄叶青8号/京系17）的F1花培加倍单倍体为材料,考查了抗倒力、株围、株高、有效穗数、重心高和地上部生物量等抗倒伏相关性状。利用该群体的分子连锁图谱进行QTL区间作图分析,除地上部生物量外,其他5个性状均检测到了相关的QTL,其中与抗倒力、株围、有效穗数相关的QTL各1个,分别位于第8、8和12染色体上,贡献率分别为18.4%、12.6%和10.6%。与株高相关的QTL 2个,位于第4和第8染色体上,贡献率分别为12.7%和12.5%。与重心高相关的QTL 3个,位于第4、8和10染色体上,贡献率分别为12.5%、14.6%和10.0%。相关分析表明,抗倒力与株围、株高、重心高和地上部生物量均呈极显著正相关。     

水稻重要农艺性状的两年QTL剖析

 利用水稻汕优63（珍汕97 × 明恢63）重组自交系群体241个株系，对株高、生育期、产量及其产量构成因子等9个重要农艺性状进行了年度间的QTL定位和比较。结果表明，9个性状的表现型在两年均为连续分布，且都存在一定数量的双向超亲遗传类型。两年共检测到64个QTL，分布于水稻除第4染色体外的其余11条染色体，其中1999年检测到45个，2000年检测到35个，两年相同的QTL共16个。2000年检测到的QTL贡献率介于283%~1499%，且大多低于1999年。不同环境可以影响QTL的表达，但表达差异并不全是QTL×环境(QE)互作结果，也可能是由于该性状的遗传力偏低、QTL本身效应偏低或QE互作等原因共同造成的。另外，检测到8个显著的QE互作，但其互作效应明显低于对应的QTL效应。     

水稻剑叶角度的QTL分析

以剑叶角度差异显著的籼稻窄叶青8号和粳稻京系17以及由它们构建的加倍单倍体群体为材料,在抽穗期测量其剑叶角度,并利用该群体构建的分子图谱进行数量性状座位分析。分别在第1、2、3和12染色体上检测到4个QTL(qFLA-1、qFLA-2、qFLA-3和qFLA-12),贡献率分别为10.6%、11.8%、9.8%和8.1%,其中qFLA-1、qFLA-2的加性效应来自京系17,qFLA-3和qFLA-12的加性效应来自窄叶青8号。多个增效等位基因的聚合明显提高剑叶角度。讨论了这些控制剑叶张开性状的QTL在常规稻和杂交稻育种上的应用前景。     

水稻耐光氧化特性的QTL定位

利用由127个株系组成的来源于籼稻品种窄叶青8号和粳稻品种京系17的加倍单倍体群体,以耐性指数和敏感性指数为指标,采用QTL Mapper 1.6统计软件进行水稻耐光氧化反应特性的QTL定位和上位性分析,共检测到控制耐性指数的1个加性效应QTL,位于第3染色体上;控制敏感性指数的加性效应QTL 5个,分别位于第1、1、6、8和9染色体上。还检测到3对影响耐性指数的加性×加性上位性互作效应QTL和5对敏感性指数的上位性QTL。还对41个水稻材料进行了光氧化实验筛选。     

Relationship Between Coleoptile Length and Drought Resistance and Their QTL Mapping in Rice

By using a set of recombinant inbred line(RIL)population involving in 195 lines derived from a cross of Zhenshan 97B (lowland variety)and IRAT109(upland variety),the correlation analysis between coleoptile length(CL)and drought resistance index (DRI)and their QTL identification were conducted.There existed a significantly positive relationship between CL and DRI with the correlation coefficient of 0.2206**under water stress conditions.Under normal and water stress conditions,a total of eleven and four QTLs for CL and DRI,respectively,were detected on chromosomes 1,2,4,5,6,7,9,11 and 12 by using a linkage map including 213 SSR markers,which explained 4.84%to 22.65%of phenotypic variance.Chromosomes 1 and 9 possessing the QTLs for DRI harbored simultaneously QTLs for CL,and qCL9 shared the same chromosome location with qDRI9(RM160-RM215).Comparing the QTLs related to drought resistance in other studies,QTLs for CL and DRI were located in the same or adjacent marker interval as those related to root traits,such as number,dry weight,depth,and length of root.Moreover,sixteen and three pairs of epistatic loci for CL and DRI were found,which accounted for 56.17%and 11.93%of the total variation in CL and DRI,respectively.     

普通小麦穗部性状QTL分析

为给小麦穗部性状标记辅助选择提供可供选择的分子标记,并进一步对小麦穗部相关性状QTL进行精细定位及相关基因克隆,利用普通小麦Heyne×Lakin杂交F2代单粒传获得的145个F6代重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体,构建了含有2 210个标记(2 068个SNP标记和142个SSR标记)的总长度为2 139.35cM的遗传连锁图谱,并利用该图谱对小麦穗部性状(穗长、小穗数、穗密度)进行了QTL分析。结果表明,共检测出16个加性QTL,其中,与穗长相关的QTL有6个,分布在2A、2D、3B、4D、5A和7D染色体上,可解释表型变异7.58%~15.94%;与小穗数相关的QTL有4个,分布在1A、4A和7D染色体上,可解释表型变异7.28%~14.78%;与穗密度相关的QTL有6个,位于4D、5A和6B染色体上,可解释表型变异5.60%~20.06%。