控制水稻品种Koshihikari抽穗期的数量性状位点

利用Koshihikari × Kasalath BILs群体及相应的Kasalath/Koshihikari CSSLs群体,在江苏南京和海南陵水两个环境下对抽穗期的QTL定位分析。结果表明,在两地重复检测到3个QTL,分别位于第3、6和8染色体上;在qHd-3和qHd-8位点,来自Koshihikari等位基因能够提早抽穗,在qHd-6位点,来自Koshihikari等位基因能够延迟抽穗;第3染色体qHd-3和第7染色体非加性QTL之间存在上位性互作,通过重组自交系和置换系相互验证发现,qHd-3 所在的标记区间与W008的Kasalath插入片段位置大体一致,qHd-8所在的标记区间与W023、W024的Kasalath插入片段相吻合,qHd-7-1所在的标记区间位于W20的Kasalath片段之内,表明确实存在这3个位点。同时还对Koshihikari × 桂朝2号RILs抽穗期的QTL定位分析,在南京和海南分别检测到3个加性抽穗期QTL,1对非加性抽穗期QTL存在互作。     

玉米开花周期的遗传分析

以玉米杂交种农大108(黄C×许178)的F7重组近交系为材料,利用SSR分子标记构建了包括123个标记的连锁图谱,结合重组近交系群体开花周期在南阳、郑州、浚县3点的田间调查结果,利用复合区间作图法对散粉周期和吐丝周期进行QTL定位,共检出12个QTLs。其中,控制吐丝周期的qSC9b在南阳点和浚县点同时检测到,因此共检测到11个不同位点的QTLs,散粉周期检测到5个QTL,吐丝周期检测到6个QTL,单个性状检测到QTL的总效应的遗传贡献率为10.6%～33.1%。在第3染色体上检测到2个控制散粉周期的QTLs和2个控制吐丝周期的QTLs,第9染色体上umc2393～umc1033区段,检测到3个控制吐丝周期的QTLs和1个控制散粉周期的QTLs,表明第3和第9染色体可能是控制玉米开花周期的基因集聚区。     

水稻永久F2群体抽穗期QTL的上位性及其与环境互作效应的分析

利用源于杂交水稻汕优63的重组近交系（RI）,进行系间随机交配构建了水稻永久F2（IF2）群体。采用QTL作图软件QTL Mapper 2.0对IF2群体的抽穗期性状进行了分析,共发现了21个QTLs,分布于10条染色体上。对抽穗期QTL的加性效应,显性效应,加×加、加×显、和显×显上位性效应进行了估计,对遗传主效应与环境的互作效应做了预     

水稻黑条矮缩病抗性QTL分析

利用珍汕97B/明恢63的重组自交系群体,采用自然发病鉴定的方法,以穴发病率为表型值,对各株系进行黑条矮缩病抗性鉴定。群体的穴发病率偏向于抗病亲本,且呈连续性分布,表明水稻黑条矮缩病抗性受数量性状基因控制。利用WinQTLcart 2.5软件对黑条矮缩病抗性QTL进行分析,共检测到6个QTL,其中第6、11染色体上各有2个,第7、9染色体各有1个。第6、7、9染色体上的4个QTL在两个地点都能检测到,是稳定表达的QTL,尤其是第6染色体上的2个QTL,LOD值分别为12.09和9.77,贡献率分别为20.20%和18.68%,是主效QTL,能在分子标记辅助选择育种中加以利用。     

水稻抽穗期的QTL剖析

利用沈农265/丽江新团黑谷的F2群体对抽穗期进行定位分析表明,该群体共定位到7个控制抽穗期的 QTLs,分别位于第2,3,6和7染色体上.单个QTL对性状表型贡献率在9.7%～23%之间.与其他研究结果比较表明,多数控制抽穗期的QTLs在不同的材料、不同遗传背景下重演性较好.同时,发现一个新的QTL位点,这些为北方粳稻育种的生育期选择提供基础性数据.     

水稻抽穗期QTL的遗传定位和效应验证

水稻抽穗期是一个重要的农艺性状,与产量密切相关。为了探索抽穗期的遗传基础,本研究利用中国香稻和川香29B构建的重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体,对控制水稻抽穗期的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL)进行定位分析。结果显示:2010年和2011年两年共检测到q Hd1a、q Hd1b、q Hd4、q Hd6a、q Hd6b、q Hd6c、q Hd7、q Hd8a、q Hd8b等9个控制抽穗期的QTL,分别位于第1、第4、第6、第7和第8染色体上,贡献率在3.31%~29.64%之间。其中,q Hd1a、q Hd6b、q Hd6c、q Hd7、q Hd8b在两年中均被重复检测到。位于第1染色体上RM3746~RM259区间内的q Hd1a是一个尚未克隆的QTL位点,贡献率为8.21%。针对q Hd1a,本研究采用分子标记辅助选择的方法,构建其近等基因系(near isogenic lines,NIL)群体BC3F2并进行遗传效应分析。与携带纯合川香29B来源的q Hd1a位点的NIL(q Hd1a CX29B)相比,携带纯合中国香稻来源的q Hd1a位点的NIL(q Hd1a ZX)的抽穗期长7 d,差异达到极显著水平。本研究可望为水稻育种的生育期选择提供基础性数据。     

水稻粒形性状的上位性和QE互作效应分析

本研究利用基于明恢86×佳辐占水稻重组自交系(recombinant inbred line,RIL)构建的SSR遗传图谱,总标记数为131.联合两季的稻米粒长(GL)、粒宽(GW)、长宽比(L/W)表型数据,应用混合线性模型方法进行QTL定位,并作加性效应、上位效应以及加性QTL、上位性QTL与环境(QTL-by-environment,QE)的互作效应分析.检测到粒长、粒宽和长宽比的加性效应QTLs分别为6个、4个和4个,贡献率分别为23.67%、21.41%和25.78%;检测到8对粒长的上位性QTLs,5对粒宽的上位性QTLs,2对长宽比的上位性QTLs,贡献率分别为16.75%、22.36%和7.55%;环境互作检测中,发现共有9个加性QTLs和7对上位性QTLs与环境发生了互作.结果表明,上位效应在粒形性状的遗传与加性效应一样起了重要作用,环境互作效应对粒形性状有一定的影响.     

利用高密度遗传图谱发掘水稻抽穗期新位点

水稻抽穗期是决定水稻种植地区及其季节适应性的关键因素,发掘控制水稻抽穗期相关的新主效QTL至关重要。利用包含527个bin标记的高密度遗传连锁图谱,通过靶向测序基因型检测技术对水稻“空育131/小白粳子”衍生的RIL群体进行抽穗期基因型分析。通过对双亲和RIL群体的基本统计分析发现,双亲抽穗期呈极显著差异,表型处于RIL群体范围内,RIL群体有明显的超亲分离现象,符合正态分布。利用IciMapping 4.2软件的完备区间作图法,在水稻第1、3和7号染色体上共检测到4个QTL,其中3个QTL区间内分别含有与抽穗期相关的已知基因OsGI、Hd6和Ghd7,而qHD-3-1是控制水稻抽穗期的新位点。     

水稻芽期与幼苗前期耐碱性状QTL定位

利用包含120个株系的籼粳交来源(春江06/TN1)的加倍单倍体群体, 在Na₂CO₃胁迫下, 以发芽期和幼苗前期的相对发芽势等10个性状作为耐碱性评价指标, 进行水稻耐碱性的QTL定位。相关性分析表明, 相对发芽势和相对发芽率显著正相关, 相对苗高、相对根数和相对根长之间显著正相关。采用QTLNetwork统计软件共定位到14个加性QTL和13个上位性QTL。在第3染色体RM251~RM3280间有2个QTL, 在第7染色体RM3286~RM1279区域有3个QTL; 在第1、2和7染色体同一位置同时检测到2个上位性QTL, 在第12染色体RM1246~RM5199之间集中了4个上位性QTL, 耐碱数量基因表现出一因多效或紧密连锁现象。耐碱性盐QTL可能包括两类, 一类与K+、Na+等离子胁迫有关, 另一类与高pH胁迫有关。不同类型的水稻品种都具有一些耐碱基因, 可以通过有性杂交和分子标记辅助选择的方法选育优良的耐碱品种。     

日本水稻品种越光稻米的外观品质性状的QTL遗传剖析

稻米外观品质是稻米品质的一个重要方面,是消费者选择的重要依据之一,在一定程度上影响稻米市场价格。本研究利用一个日本优质粳稻品种越光(轮回亲本)和一个印度的籼稻品种Kasalath杂交产生的回交重组自交系(backcross recombinant inbred lines,BILs)对7个控制稻米外观品质主要性状(粒长、粒宽、粒厚、粒长宽比、垩白粒率、垩白大小和垩白度)数量性状基因位点（quantitative trait locus,QTL）进行定位分析。共检测到影响7个性状的22个QTLs,分布在8条染色体上,贡献率为5.65％-29.20％。其中在第5染色体上的R2232分子标记附近区域检测到影响4个性状的QTLs;在第3染色体上C1448和第6染色体G200分子标记附近区域分别检测到同时影响3个性状的QTLs,表明了这3个染色体区域对控制稻米外观品质性状中的有着重要作用。本研究检测到的QTLs及其两侧的分子标记可以用于改良稻米外观品质的分子辅助育种。     

Comparison of quantitative trait loci for 1,000-grain weight and spikelets per panicle across three connected rice populations

The ability to detect quantitative trait loci (QTLs) in a bi-allelic population is often limited. The power of QTL detection and identification of the most beneficial allele at each QTL could be greatly improved by comparing QTLs among different populations derived from connecting multi-parents. In this study, three sets of connected recombinant inbred lines (RILs) derived from the crosses between Zhenshan 97 and Minghui 63 (PZM), Zhenshan 97 and Teqing (PZT), and Minghui 63 and Teqing (PMT), respectively, were used. QTL analyses for the number of spikelets per panicle (SPP) and 1,000-grain weight (TGW) were performed in PZT, and five SPP QTLs on chromosomes 1, 6, and 7 and two TGW QTLs on chromosome 1 were detected. QTL for SPP was also identified in PMT, and six QTLs were detected on chromosomes 1, 2, 3, 6, and 7 in this population. In an earlier study, we identified five SPP QTLs and four TGW QTLs in PMT and nine TGW QTLs in PZM. Comparison of the QTL mapping results of these two studies showed that one QTL was common to the three populations, 11 QTLs were detected in two populations, and six QTLs were found in only one population. Comparison of genetic effect and the action direction of the QTLs detected in the three populations showed that additive effects of QTLs estimated in different populations were also expressed additively among three parental alleles. Additive effects of SPP7a estimated in three near-isogenic line F₂ populations supported this finding. Based on these results, we suggest that pyramiding the most beneficial alleles among the three parents could efficiently improve rice yield.     

水稻种子衰老相关基因定位

利用ZS97×MH63组合衍生的160份重组自交系进行种子衰老遗传分析。每份自交系3批种子,即在武汉室温条件下存放3年的自然衰老种子,收获3个月后的种子,收获3个月后再经过高温、高湿加快衰老处理的种子,供25℃条件下考查发芽率和发芽势来衡量种子衰老状况。复合区间作图方法进行了2批衰老种子的发芽势与发芽率QTL定位。自然     

不同施氮水平下水稻株高与抽穗期的QTL比较分析

利用超级杂交稻协优9308 (协青早B×中恢9308)衍生的重组自交系(recombinant inbred line, RIL)群体及其分子连锁图谱, 应用Windows QTL Cartographer 2.5对施氮和不施氮条件下水稻株高(PH)和抽穗期(HD)进行了QTL分析。在2种氮水平下检测到9个株高QTL和8个抽穗期QTL, 检测到4个影响2种环境下株高和抽穗期差值的QTL, 单个QTL可解释的表型变异介于5.68%~18.40%之间;在第7染色体上RM5436附近和第8染色上RM5556~RM310区间检测到同时控制2种氮水平下株高和抽穗期的QTL, 各位点的遗传效应贡献率较大, 增效等位基因均来源于R9308, 适用于分子标记辅助育种和聚合育种。在第2染色体上RM5916~RM166区间和第8染色体上RM2366~RM5767区间分别检测到1个影响2种氮水平下抽穗期差值和1个株高差值的QTL可能对水稻的氮素高效利用有直接贡献。     

QTL analysis of cooked rice grain elongation, volume expansion, and water absorption using a recombinant inbred population

The traits of elongation, volume expansion, and water absorption are very important in determining the quality of cooked rice grains. In this study, quantitative trait loci (QTL) analysis of these traits was performed using a recombinant inbred population derived from a cross between two indica cultivars, ‘Zhenshan 97’ and ‘Minghui 63 ,’ which are the parents of the most widely grown hybrid rice in China. Using a linkage map based on 221 molecular marker loci covering a total of 1796 cM, a total of 33 QTLs were identified for the nine traits tested. QTLs were detected on chromosomes 1– 3 , 5– 9 , and 11 , respectively. The QTLs identified included three for cooked rice grain length elongation (chromosomes 2 , 6 , and 11), six for width expansion (chromosomes 1‐ 3 , 6 , 9 , and 11) and two for water absorption (chromosomes 2 and 6). Interestingly, a single QTL located near the wx gene on chromosome 6 seemed to influence all the traits tested for the cooked rice quality.     

Variation in heading date conceals quantitative trait loci for other traits of importance in breeding selection of rice

To identify quantitative trait loci (QTLs) associated with the primary target traits for selection in practical rice breeding programs, backcross inbred lines (BILs) derived from crosses between temperate japonica rice cultivars Nipponbare and Koshihikari were evaluated for 50 agronomic traits at six experimental fields located throughout Japan. Thirty-three of the 50 traits were significantly correlated with heading date. Using a linkage map including 647 single-nucleotide polymorphisms (SNPs), a total of 122 QTLs for 38 traits were mapped on all rice chromosomes except chromosomes 5 and 9. Fifty-eight of the 122 QTLs were detected near the heading date QTLs Hd16 and Hd17 and the remaining 64 QTLs were found in other chromosome regions. QTL analysis of 51 BILs having homozygous for the Koshihikari chromosome segments around Hd16 and Hd17 allowed us to detect 40 QTLs associated with 27 traits; 23 of these QTLs had not been detected in the original analysis. Among the 97 QTLs for the 30 traits measured in multiple environments, the genotype-by-environment interaction was significant for 44 QTLs and not significant for 53 QTLs. These results led us to propose a new selection strategy to improve agronomic performance in temperate japonica rice cultivars.     

杂草稻种子休眠数量性状位点的定位

利用杂草稻与粳稻品种衍生的分离群体对控制种子休眠性的遗传基础进行了研究。检测到4个控制种子休眠性的QTL, 分别位于第1、第2和第6(2个)染色体上, 贡献率分别为7.8%、7.1%、5.5%和4.5%, 其中第2染色体上的QTL可能是一个新的控制种子休眠性的位点, 多项方差分析表明这4个位点的作用具有累加效应。种子发芽率与开花时间存在显著的负相关关系, 检测到的唯一一个控制抽穗期的QTL与位于第6染色体上的一个控制种子休眠性的QTL连锁或具有多效性, 这可能是造成其显著相关的主要原因。     

基于高密度Bin图谱的水稻抽穗期QTL定位

以粳稻品种02428和籼稻品种玉针香进行杂交, 按单粒传法连续自交10代, 得到包含192个株系的重组自交系(RIL)作图群体。通过对两亲本重测序及RIL群体简化基因组测序, 构建了包含2711个Bin标记的高密度遗传图谱。该图谱各染色体标记数在162~311个之间, 标记间平均物理距离为137.68 kb。将亲本及192个株系分别于4个环境下采用随机区组种植, 并记录抽穗期。使用WinQTL Cartographer 2.5软件的CIM分析方法, 进行抽穗期相关QTL检测及定位。在4个环境下定位到影响抽穗期的QTL共14个, 分布于第1、第2、第3、第7、第8、第9和第10染色体。其中, qHD2.2和qHD10.2能在3个环境中被重复检测到, 表型贡献率分别为5.14%~11.15%和5.35%~16.97%, 分别能缩短抽穗期1.66 d和1.56 d, 具有聚合育种的应用价值。通过物理位置比对, 14个QTL中有11个与前人定位在相同或邻近区域, qHD1.1、qHD2.2和qHD9.1尚未见报道。经对qHD2.2详细分析, 在其染色体区间内找到3个与抽穗期相关的注释基因LOC_Os02g46450、LOC_Os02g46710和LOC_Os02g46940, 其中LOC_Os02g46450已被克隆。测序分析发现, 这3个基因在两亲本间都存在差异, 可作为候选基因。     

利用双向导入系解析水稻抽穗期和株高QTL及其与环境互作表达的遗传背景效应

利用粳稻Lemont和籼稻特青相互导入构建的遗传背景基本一致的双向回交导入系群体,分别在北京和海南环境定位影响抽穗期和株高的主效QTL及其环境互作,分析QTL及其与环境互作表达的遗传背景效应。在北京和海南分别检测到影响抽穗期和株高的主效QTL 16个和17个,其中有5个主效QTL (QHd2、QHd8a、QPh3、QPh5和QPh12)在两种背景下同时被检测到,表明多数主效QTL的表达具有遗传背景特异性。两种背景下检测到影响抽穗期的3个主效QTL (QHd8a、QHd9和QHd10b)存在环境互作,其中QHd8a与海南环境的互作在两种背景下提早抽穗2~3 d,与北京环境的互作则延迟抽穗2~3 d,是影响抽穗期的一个重要主效QTL。通过与以往相同亲本来源的7个不同定位群体在不同环境下定位结果的比较,鉴定出一些在不同遗传背景和环境下稳定表达的主效QTL,如QHd3、QHd8a、QPh3和QPh4,适宜用于水稻抽穗期和株高的分子标记改良。基于QTL定位结果,本文对如何通过分子标记辅助改良品种在不同环境下的抽穗期进行了深入探讨。