水稻4个异交相关性状的QTL定位研究

利用由98个家系组成的Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(backcross inbred lines,BIL)作图群体(BC1F12),用复合区间作图方法(CIM),对水稻4个异交相关性状进行了QTL分析.结果表明,开颖角度检测到2个QTL,分别位于第 12 染色体的C1069-R1709和R270-G2140区间,共解释性状变异的18.51%,2个位点的增效等位基因均来自Kasalath.柱头外露率检测到1个QTL,位于第 3 染色体的C63-C563区间,解释性状变异的15.99%,增效等位基因来自Kasalath.单花开花历时检测到1个QTL,位于第9染色体的G385-R2272区间,解释性状变异的10.75%,增效等位基因来自Kasalath.包颈长检测到3个QTL,分别位于第3染色体的C136-R250、第5染色体的R521-C1230和第10染色体的R2194-R1629区间,共解释性状变异的39.40%,qPEL-5位点的增效等位基因来自Nipponbare,qPEL-3和qPEL-10位点的增效等位基因均来自Kasalath.     

水稻4个异交相关性状的QTL定位研究

利用由98个家系组成的Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(backcross inbred lines,BIL)作图群体(BC1F12),用复合区间作图方法(CIM),对水稻4个异交相关性状进行了QTL分析.结果表明,开颖角度检测到2个QTL,分别位于第 12 染色体的C1069-R1709和R270-G2140区间,共解释性状变异的18.51%,2个位点的增效等位基因均来自Kasalath.柱头外露率检测到1个QTL,位于第 3 染色体的C63-C563区间,解释性状变异的15.99%,增效等位基因来自Kasalath.单花开花历时检测到1个QTL,位于第9染色体的G385-R2272区间,解释性状变异的10.75%,增效等位基因来自Kasalath.包颈长检测到3个QTL,分别位于第3染色体的C136-R250、第5染色体的R521-C1230和第10染色体的R2194-R1629区间,共解释性状变异的39.40%,qPEL-5位点的增效等位基因来自Nipponbare,qPEL-3和qPEL-10位点的增效等位基因均来自Kasalath.     

水稻苗期耐Cd胁迫的QTL定位分析

为进行水稻苗期耐Cd胁迫的QTL初步定位,以Lemont (美国)和Dular(印度)杂交建立重组自交系(RILs)群体,包括123个家系和亲本在内,用含有0.2 mg/L镉的水培液进行处理,以不加镉培养的水培液作为对照,考察了叶绿素含量、根长、株高、叶长等4个性状,并转换成抗性指数,用于评价水稻对Cd污染的抗性指标.在已构建的以109个引物为基础的遗传图谱上进行复合区间定位.共检测到9个加性QTLs,涉及1,2,3,11等4条染色体,其中,以叶绿素抗性指数为指标,检测到3个与耐Cd有关的QTLs位于第2,3,11染色体上,分别解释了14%,9%,9%的表型变异;以根长抗性指数为评价指标,只定到1个位于第1染色体上控制耐Cd的QTLs,解释了9%的表型变异;用株高抗性指数进行定位,共有3个与耐Cd相关的QTLs位于1,1,11染色体上,分别解释了10%,27%,10%的表型变异;而以叶长抗性指数进行水稻秧苗耐Cd性表现的QTL定位,结果发现也有2个QTLs与其耐Cd反应有关,它们分别位于1,11染色体上,解释了21%.12%的表型变异.分析表明,在采用不同评价指标所检测到的9个与耐Cd相关的QTLs中,有7个集中于第1和第11染色体上,其中第1染色体上有4个,第11染色体上有3个.因此,以株高和叶绿素抗性指数为评价指标,检测到的QTLs最多,根长抗性指数为评价指标的最少.研究还发现在第1和第11染色体上的相同区间内同时检测到以不同抗性指数为评价指标的多个与耐Cd相关的QTLs,推测它们可能是功能相同的几个紧密连锁的非等位基因,也可能就是同一等位基因的不同表现形式,从而也说明了该评价指标用于基因定位的准确性和可行性.     

利用回交重组自交系群体(BIL)和染色体片断置换系群体(CSSL)检测水稻生物量相关性状的QTL

利用水稻籼粳亚种间组合Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(BIL)群体的98个株系,以株高、穗重、秆重、粒重为生物量的鉴定指标,对生物量数量性状基因座(QTL)进行定位和遗传效应分析,检测到控制株高、单穗总重、单秆重、单穗粒重的QTL分别为3个、3个、1个和5个。利用以Nipponbare为遗传背景、Kasalath为置换片段的染色体片段置换系(CSSL)群体的54个家系,对BIL群体中定位到的生物量相关QTL进行验证,结果表明,Kasalath置换片段携带QTL的对应家系的表型与背景亲本Nipponbare有极显著的差异,证实BIL群体中检测到的生物量相关QTL真实存在,其中控制株高、单穗总重、单秆重的QTL来自Kasalath的等位基因具有明显的增效作用,控制单穗粒重的QTL来自Kasalath的等位基因则具有减效作用。     

利用回交重组自交系群体检测水稻苗期耐冷性基因座

以98个Nipponbare／Kasalath∥Nipponbare回交重组自交家系（BILs）组成的群体为材料，进行水稻苗期耐冷性数量性状基因座的检测和遗传效应分析。25℃正常条件下培养水稻幼苗至二叶一心期，6-10℃低温处理7d，之后缓慢升温至25℃，缓苗4d，调查死苗率，并以死苗率作为苗期耐冷性强弱的表型值，分析亲本和98个BILs的苗期耐冷性表现。采用Windows QTL Cartographer 1.13a软件的复合区间作图法，共检测到2个苗期耐冷性QTLs，分别位于第2和第3染色体上，命名为qSCT-2和qSCT-3。2个QTL的LOD值分别为3．81和2．86，可解释群体表型变异的13．69％和9．31％。对苗期冷害具有抗性的2个数量性状基因座均来自苗期耐冷亲本Nipponbare。     

水稻苗期抗冷QTL的检测

利用2011年夏初(5月30日至6月3日)的低温天气,对粳稻Nipponbare、籼稻Kasalath及其杂交后回交衍生的98个BC1F5回交重组自交系群体进行苗期自然低温处理.通过分析其对应的包含245个分子标记的连锁图谱与苗期抗冷能力的关系,共检测到控制苗期抗冷的2个主效QTL和1个微效QTL,主效QTL分别是位于第1染色体上的qCTS1和位于第3染色体上的qCTS3;微效QTL是位于第8染色体上的qCTS8.其中,两个主效QTL的抗冷等位基因来自于粳型亲本日本晴,而微效QTL的抗冷等位基因来自于籼型亲本Kasalath.三者的表型贡献率分别为30.8％、22.7％和10.3％.这些QTL将为水稻抗冷设计育种提供“元件”,同时为阐明水稻抗冷分子机制提供基础信息.     

玉米SSR连锁图谱构建和粗缩病抗性QTL的初步定位

以玉米自交系80007和80044为亲本衍生的RIL群体构建连锁图谱,对205个F5∶6家系成株期的粗缩病抗性进行鉴定。所构建的连锁图谱共拟合173个SSR标记位点,覆盖基因组919.87 cM,标记间平均距离为5.32 cM。应用完备区间作图法（ICIM）进行QTL分析,结果表明：在泰安环境下检测到5个QTLs,分布在第1、2和第5染色体上,可分别解释4.69%～17.74%的表型变异;在肥城环境下检测到3个QTLs,分布在第1和第2染色体上,可分别解释4.95%～9.13%的表型变异。其中,定位于第2染色体的QTL在两个环境下均被检测到,分别解释抗粗缩病表型变异的17.74%和8.76%,可做进一步精细定位和克隆。     

玉米QR-001/QS-001组合抗粗缩病QTL初步分析

本研究以QR-001/QS-001组合衍生的281个F2∶3家系为定位群体,在青岛和枣庄两个环境下进行非接种条件下玉米粗缩病抗性鉴定。应用完备区间作图法(ICIM)进行QTL分析,结果表明:在青岛环境下共检测到8个QTLs,分布在第1、2、3、4、6(2个)和8(2个)染色体上,单个QTL可以解释的表型变异在0.08%~32.25%之间;在枣庄环境下共检测到13个QTLs,分布在第1(3个)、2、3、4、5、6(2个)、7(2个)和8(2个)染色体上,单个QTL可以解释的表型变异在0.06%~35.61%之间。两环境下检测到2个通用主效QTLs,分别位于第1染色体umc2236-umc1278标记区间和第6染色体phi299852-umc1490标记区间,其在青岛环境下解释的表型变异分别为27.11%和32.25%,在枣庄环境下解释的表型变异分别为35.61%和27.77%。这两个区间可作为抗粗缩病候选基因的重要遗传位点开展精细定位。     

控制水稻穗伸出度和株高的数量性状基因定位

水稻穗伸出度和株高是影响杂交水稻制种产量的重要农艺性状。本研究利用越光/Kasalath//越光杂交回交产生的重组自交系群体（backcross recombinant inbred lines,BILs）对穗伸出度与其相关株高数量性状基因位点（QTL）进行检测和遗传效应分析。结果表明,对穗伸出度的检测中,共检测到4个QTL（qPE-1,qPE-2,qPE-3-1和qPE-3-2）,分别位于水稻的第1,2,3（2个QTL）染色体上,其贡献率为6.62%～17.16%,其中位于第3染色体上的qPE-3-2的贡献率为最大（17.16%）,来自越光的等位基因能增长穗伸出度1.61cm;对株高性状的检测中,检测到QTL共有3个（qPH-1,qPH-6和qPH-12）,分别位于第1、6和12染色体上,分别能解释28.53%,15.30%和5.01%的株高变异。有趣的是除了qPE-1位点,其他3个与穗伸出度相关的QTLs将不会影响水稻株高的生长。本研究中检测到QTLs的两侧的连锁分子标记可用于分子育种培育穗伸出度和株高兼顾型的水稻品种。     

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。     

一个水稻落粒性基因SH1的SSR标记定位

 以籼稻品种93-11为轮回亲本,与粳稻品种日本晴杂交并回交的高世代分离群体为研究材料,选用104个多态性的SSR标记对水稻的落粒性基因进行定位。结果表明,在BC₄F₂群体中,6个标记的基因型来自于日本晴;在BC₄F₃定位群体中,难落粒植株数与易落粒植株数的分离比例为3:1,落粒性受1对显性基因控制,命名为SH1;分子标记与落粒性共分离分析将SH1定位在SSR标记RM5389和RM1068、RM1387之间,与3个标记的遗传距离分别为0.7cM、5.5cM和13.1cM,此结果为该基因的分子标记辅助选择奠定了基础。     

不同环境条件下水稻株高的QTL定位分析

用水稻测序品种培矮64s和Nipponbare为亲本构建的含137个SSR标记的连锁遗传图谱和(培矮64s/Nipponbare)F2、F2∶3群体的180个单株(株系)对水稻的株高性状进行了2年2点的QTL定位分析。2年2点共检测到8个QTL分别位于第1、2、3、4、5、7、10染色体,表型贡献率6.9%～47.7%。F2群体(成都试点)共检测到6个QTL,分布在第1、1、3、4、5、7染色体上,F2∶3群体(海南试点)共检测到4个QTL,分布在第1、2、4、10染色体上,其中位于第1、4染色体上的qPH1-2和qPH4为重复检测到的QTL。对所定位QTL的价值、用QTL定位预测基因的功能等进行了探讨。     

水稻粒形相关性状的QTL分析

利用Nipponbare(粳)/Kasalath(籼)//Nipponbare(粳)的98个BC1F5回交重组自交系群体及其对应的包含245个分子标记的连锁图谱,于2009年和2010年分别在日本筑波和中国沈阳对水稻粒形相关性状(粒长、粒宽和粒厚)进行数量性状基因位点(Quantitative trait loci,QTL)分析。共检测到16个控制粒形相关性状的QTL,包括在日本筑波检测到的13个QTL和在中国沈阳检测到的9个QTL。它们分布在第1,2,3,5,6,9,10和12号染色体上,其中有6个QTL在2个环境下被同时检测到,分别是控制粒长的qSL3-1和qSL12;控制粒宽的qSW5;控制粒厚的qST3、qST5和qST6-1。这些QTL为粒形相关性状在不同环境条件下的相对稳定遗传提供了理论支持,而其余的在特定环境下表达的QTL也反映了粒形相关性状遗传的复杂性。     

栽培稻与高州普通野生稻耐铝性的比较研究

【目的】研究栽培稻品种耐铝性及高州普通野生稻耐铝性的特点,明确供试品种中的耐铝品种和铝敏感品种,以及野生稻中的耐铝材料,为定位来自高州普通野生稻的耐铝基因奠定材料基础。【方法】以Al3+浓度为25、50和100μmol·L-1的简单钙溶液处理1d后的苗期种子根或野生稻离蘖茎新生根相对根伸长量(relative root elongation,RRE)的大小评价材料的绝对耐铝性,以各材料的RRE与耐铝性对照品种日本晴的RRE之比作为相对根伸长比衡量材料的相对耐铝性。【结果】供试品种间、不同Al3+浓度、不同处理时间对水稻种子根相对根伸长量RRE的影响均存在显著差异(P0.0001);综合来看,日本晴、L202、辽粳944和88B等为耐铝品种;以Al3+浓度为50μmol·L-1的简单钙溶液处理1d后的RRE为指标衡量不同基因型材料的耐铝性是可靠的。广东高州普通野生稻种子根在Al3+浓度为50μmol·L-1简单钙溶液处理1d后RRE值表明,材料之间的耐铝性存在极显著差异(P0.0001)。有55个编号材料的RRE≥0.50,为耐铝性材料。与栽培稻耐铝对照品种日本晴相比较,以50μmol·L-1Al3+浓度的简单钙溶液处理1d后RRE值大于日本晴(RRE=0.6198)的供试野生稻有37个编号(GZW020的RRE最大,为1.8730)。对高州普通野生稻离蘖茎新生根以Al3+浓度为50μmol·L-1溶液处理1d后RRE的比较,发现RRE≥0.50的耐铝性材料有13个。相关性分析表明,相同编号的野生稻其种子根RRE和离蘖茎新生根的RRE之间具有极显著的相关性(R=0.76012,P=0.0041)。认为高州普通野生稻材料蕴藏有耐铝的基因,随后在以栽培稻铝敏感品种华粳籼74为受体、耐铝野生稻GZW087为供体的BC3F2世代19个株系的耐铝性检测中发现2个株系具有耐铝性,表明来自野生稻亲本的耐铝性传递到了回交后代。【结论】水稻品种间耐铝性存在显著差异,广东高州普通野生稻有丰富的耐铝特性,这为定位其耐铝基因及创新水稻耐铝资源奠定了重要的材料基础。     

Fine Mapping of qTGW3-1, a QTL for 1000-Grain Weight on Chromosome 3 in Rice

The QTL qTGW3-1 was located on chromosome 3 of rice (Oryza sativa L.) and associated with the 1000-grain weight (TGW) according to the result of our earlier study. With the objective of fine mapping of this locus, we developed a F₂ population consisting of 3 428 plants derived from the cross between TGW-related near isogenic line DL017 (BC₃F₄ generation of GSL156×Nipponbare) and the recurrent parent Nipponbare. Using six microsatellites, this QTL was delimited between RM5477 and RM6417. Markers MM1455 and MM1456 within this region were used for further mapping of this QTL. Finally, qTGW3-1 was fine-mapped into a 89-kb interval between RM5477 and MM1456, which locates in the BAC clone AC107226 harboring five putative candidate genes.     

粳稻异交相关性状对外源赤霉素敏感性的QTL定位研究

[目的]定位粳稻异交相关性状对外源赤霉素敏感性的QTL,为选育和改良高敏感性不育系提供理论依据。[方法]以粳稻秀水79与C堡及其杂交后代衍生的重组自交系群体260个株系为研究材料,研究其4个异交相关性状对外源赤霉素处理的敏感性并利用复合区间作图方法（CIM）对其QTL进行定位。[结果]控制剑叶角度对赤霉素敏感性的QTL共有3个,分别位于第3、9、9染色体上,其贡献率分别为5.59%,13.00%和11.80%,增效等位基因分别来自秀水79、C堡和C堡;控制株高对赤霉素敏感性的QTL共有2个,分别位于第1和8染色体上,其贡献率分别为8.46%和10.97%,增效等位基因分别来自秀水79和C堡;控制第1节间长度对赤霉素敏感性的QTL只有1个,位于第3染色体上,其贡献率为0.05%,增效等位基因来自C堡;控制第2节间长度对赤霉素敏感性的QTL也只有1个,位于第1染色体上,其贡献率为7.34%,增效等位基因来自C堡。[结论]该研究结果对减少杂交水稻制种过程中外源赤霉素的使用量、节约制种成本、降低对环境的污染具有重要意义。     

粳稻农艺性状对外源赤霉素敏感性的QTL定位研究(英文)

[目的]定位粳稻农艺性状对外源赤霉素敏感性的QTL,为选育和改良高敏感性不育系提供理论依据。[方法]以粳稻秀水79与C堡及其杂交后代衍生的重组自交系群体260个株系为研究材料,研究其4个农艺性状对外源赤霉素处理的敏感性并对其QTL进行定位。敏感性用反应指数衡量,反应指数越大,敏感性越高。采用WinQTLCartographer2.5软件的复合区间作图法(CIM),在南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室构建的粳稻SSR分子标记连锁图谱的17个连锁群上每隔2cm计算LOD值。采用排列组合1000次方法确定LOD阈值,以保证全基因组检测到的QTL犯Ⅰ类错误概率小于5%。当实际求得的LOD值大于LOD阈值时,就认为该区段存在1个QTL,其置信区间为LOD峰值向下1个LOD值单位区间。QTL命名遵循McCouch等规则。估算每个QTL的贡献率和加性效应。[结果]控制剑叶角度对赤霉素敏感性的QTL共有3个,分别位于第3、9、9染色体上,其贡献率分别为5.59%,13.00%和11.80%,增效等位基因分别来自秀水79,C堡和C堡;控制株高对赤霉素敏感性的QTL共有2个,分别位于第1和8染色体上,其贡献率分别为8.46%和10.97%,增效等位基因分别来自C堡和秀水79;控制第1节间长度对赤霉素敏感性的QTL只有1个,位于第3染色体上,其贡献率为0.05%,增效等位基因来自C堡;控制第2节间长度对赤霉素敏感性的QTL也只有1个,位于第1染色体上,其贡献率为7.34%,增效等位基因来自C堡。[结论]该研究结果对减少杂交水稻制种过程中外源赤霉素的使用量、节约制种成本、降低对环境的污染具有重要意义。     

粳稻为背景的普通野生稻单片段代换系群体的初步构建

以粳稻日本晴（O. sativa L. subsp. Japonica cv. Nipponbare）为受体和轮回亲本,以广西普通野生稻核心种质DP15为供体,通过连续回交和SSR标记辅助选择的方法构建普通野生稻单片段代换系群体（Single segment substitution lines, SSSLs）。用覆盖水稻全基因组的563对SSR引物检测供体（DP15）和受体（日本晴）的多态性,从中挑选212对分布在水稻12条染色体上的多态性引物跟踪供体基因型。结果表明,在BC3F1代获得79个代换片段,这些片段基本上能相互重叠并覆盖水稻12条染色体,其中第1、第2条染色体含有的代换片段数最多,均为9个,第9、第10和第12条染色体含有的代换片段数最少且均为5个。79个代换片段长度为12．65—113．55cM,平均长度为54．3cM,总覆盖长度为4285．28cM,是水稻整个染色体组长度的2倍多,覆盖野生稻全基因组达98．89％。随机选取其中的6个代换株系用96个多态性引物检测其遗传背景,发现供体DNA残留率为7．3％－15．6％。今后将继续通过回交和标记辅助选择,以获得一整套覆盖普通野生稻全基因组的SSSLN,这将有助于研究稻种的起源、演变和分化以及普通野生稻的功能基因组。