一个水稻耐冷主效QTL-qCT10的分离鉴定

东乡野生稻是迄今为止世界上耐冷性最强的稻种资源之一,研究耐冷性遗传特征,挖掘耐冷基因,对把耐冷优良特性应用到水稻育种中具有重要意义。本研究结合前人对东乡野生稻耐冷性定位结果,以东乡野生稻为供体亲本,协青早B(XQZB)为受体亲本,结合分子标记,回交构建近等基因系,再用耐冷近等基因系与协青早B杂交加自交,得到F2群体作为试验材料,对耐冷主效QTL-qCT10进行分离鉴定。最后把qCT10界定在第10染色体分子标记In Del10-9与InDel10-22间224.5 kb范围内,是一个新主效耐冷QTL。研究结果有助于进一步探明东乡野生稻强耐冷性遗传机制,为培育强耐冷水稻品种打下基础。     

东乡野生稻研究

东乡野生稻属普通野生稻,是迄今金世界分布最北的野生稻。东乡野生稻具有分蘖力强、光合作用强、耐寒、耐旱、休眠期长、柱头外露、花药长大、茎秆较细、璧较厚、较硬、叶片窄且较硬、异交结实率高、根系发达、叶片衰老较慢、米质优、抗病虫性较好等特点。分析了东乡野生稻与籼、粳稻的同工酶、染色体组型及亲和性,但是,东乡野生稻是籼或粳还有待进一步研究,对东乡野生稻与栽培稻杂交后几个性状的遗传力进行了测定。     

东乡野生稻芒长的QTL定位

为了揭示东乡野生稻芒长的遗传规律。本研究以"东乡野生稻/93-11"F_1、F_2和F_(2:3)群体为遗传材料,构建了1张含163个SSR标记的遗传连锁图谱。考查2群体各株系芒长性状值,利用SPSS 19.0、Mapmaker/Exp 3.0和WinQTLCart 2.50软件进行数据统计分析、遗传图谱绘制和QTL定位。结果表明,有芒对无芒在F_1植株呈显性遗传,稻芒的长短在F_2和F_(2:3)群体中呈连续正态分布,表现为数量性状遗传。在F_2和F_(2:3)群体中共检测到7个芒长QTLs,分布在第3、第4、第5、第8、第10和第11号染色体上,贡献率介于1.93%~56.68%。其中,第4号染色体RM5687标记附近两群体均检测到1个芒长QTL(qAL4a和qAL4b)。在F_2和F_(2:3)群体中共检测到3对芒长上位性QTLs。芒长以加/显/上位性效应遗传模式共同作用,遗传基础较复杂。本研究所检测到的QTL为揭示东乡野生稻芒长进化的遗传机理奠定基础。     

东乡野生稻抗褐飞虱QTL分析

野生稻是水稻抗褐飞虱基因的重要种质资源。应用东乡野生稻与栽培稻协青早B构建的2套材料,开展水稻抗褐飞虱基因鉴定研究。先以协青早B//协青早B/东乡野生稻BC₁F₅群体为材料,应用褐飞虱田间种群进行抗虫鉴定,检测到2个抗褐飞虱QTL,其中,qBph2位于水稻第2染色体RM29–RG157区间,东乡野生稻等位基因可降低死苗率22.2%;qBph7位于第7染色体RM11–RM234区间,东乡野生稻等位基因可降低死苗率43.7%。进一步以协青早B为轮回亲本,构建了BC₃F₃群体,应用褐飞虱生物型I、II和III进行抗虫鉴定,QTL分析表明qBph2抗褐飞虱生物型I和II,qBph7抗褐飞虱生物型I和III。这2个QTL对培育抗褐飞虱水稻品种具有重要应用价值。     

东乡野生稻杂交后代生育早期耐冷性和耐旱性鉴定

研究东乡野生稻与栽培稻杂交后代耐冷性和耐旱性,为水稻耐冷和耐旱育种提供优异的中间材料。在不同温度下,以发芽率、发芽指数及活苗率为鉴定指标进行了耐冷性鉴定。用8个与抗旱有关性状进行了苗期抗旱性鉴定。结果表明:(1)7~10℃低温下,M65、M132的发芽率及发芽指数均明显高于其他参试品系,说明品系M65和M132具有较强的发芽期耐冷性。7℃/10d低温胁迫下,品系M10和M117活苗率较高,分别为72%和81.25%,说明品系M10和M117的具有很强的芽期耐冷性。7~10℃的低温处理和7℃/10d低温胁迫分别为籼稻发芽期和芽期耐冷性鉴定的合适条件。(2)品系M61、M117的苗期综合抗旱D值较大,说明品系M61、M117具有较强的苗期耐旱性。这些材料可在水稻耐冷性、耐旱性育种及东乡野生稻耐性机理研究中加以利用。     

水稻苗期根部性状的遗传分析和最长根长QTL qLRL4的精细定位

为了解析水培苗期根系相关性状的遗传调控,以籼稻9311和粳稻日本晴(Nipponbare, NPB)为亲本的148个株系构成的重组自交系群体为材料,对水稻幼苗根系相关性状开展QTL分析。在2次重复中共检测到26个控制最长根长、总根系长、根表面积、根体积和根直径的QTL,分布在水稻第1、2、4、7、9、10、11号共7条染色体上,发现了水稻第2、4、7和10号染色体上的4个QTL簇,包括第4号染色体上控制最长根长的QTL qLRL4。为了精细定位该QTL,我们构建了以9311为背景、插入缺失标记IND4-1和IND4-4间来自NPB的近等系NIL-qLRL4。利用NIL-qLRL4和9311构建的F2群体,最终将qLRL4精细定位在标记IND4-1和IND4-3之间约68.23 kb的区间内并预测了候选基因。此根长QTL的精细定位将有助于水稻根长遗传机理的研究,为探究水稻根系形态建成的分子机制奠定了基础。     

东乡野生稻与日本晴多态性标记的开发

东乡野生稻是分布于全球最北端的一种普通野生稻,与亚洲栽培稻基因组差异较大,目前缺少覆盖其全基因组的分子标记。本文以东乡野生稻和日本晴为材料,通过筛选已有的1017个标记,并利用东乡野生稻基因组重测序信息设计的217个InDel标记,共检测出203个标记在东乡野生稻与日本晴间呈现多态性。这些标记均匀分布于12条染色体,平均间隔1.9 Mb,基本覆盖东乡野生稻全基因组区域。通过对籼粳亚种的检验分析,发现该套多态性分子标记在东乡野生稻与粳稻杂交后代群体基因型分析上具有较高的应用价值。本研究结果为发掘东乡野生稻的有利基因以及分子标记辅助选择育种提供了有力的工具。     

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。     

三种野生稻候选抗病基因的克隆与分析

候选抗性基因克隆策略是克隆植物新抗性基因的重要途径.根据已知NBS-LRR类抗病基因结构中的氨基酸保守区域,设计兼并引物,通过RT-PCR扩增、克隆和测序,从茶陵野生稻,东乡野生稻和小粒野生稻中共获得了11条NBS-LRR类抗病基因同源序列.通过聚类分析可将同源序列分为3类,其中茶陵野生稻中得到1类,东乡野生稻中得到2类,而小粒野生稻中得到3类.但是小粒野生稻包含有其他两种野生稻的序列.三类序列都与水稻抗病基因RPR1具有较高的同源性,有一类氨基酸序列同源性甚至高达88%,可能为其家族成员.利用电子定位将三类序列定位在水稻基因组11号染色体上RPR1附近.根据序列比对分析结果认为其中可能有1～2个新抗病基因.     

多年生长雄蕊野生稻感光性的遗传分析

非洲的长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata)具有多年生、抗病、抗虫、耐寒、耐旱等优良特性,可用于栽培稻的遗传改良。但其感光性强,长日照下不抽穗。为了在分子标记辅助育种过程中排除不需要的强感光性,须先找到长雄蕊野生稻中控制感光性的QTL。感光性是指水稻受日照长短的影响而改变其抽穗期的特性。抽穗期作为水稻重要的农艺性状,与产量有着密切的联系。本研究以长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata)为父本,栽培稻巴利拉(Balilla)为母本杂交构建的F2群体为研究材料。对F2群体的抽穗期性状进行QTL定位分析,共得到6个控制水稻抽穗期的QTL,这些QTL分别位于第2号、第4号、第8号和第9号染色体上。在两年长日照下的F2群体中都检测到第8号染色体上的qDTH-8-1位点,但短日照下未检测到该位点,说明其跟感光性相关。qDTH-8-1是一个主效位点,对抽穗期表型贡献率最大,其中包含已被克隆的DTH8/GHD8基因。此外,我们还检测到另外4个已被定位但未被克隆的位点qDTH-4-1、qDTH-8-2、qDTH-9-1和q DTH-9-2,他们在本群体中的效应不大。结果表明,长雄蕊野生稻的感光性主要由qDTH-8-1控制,育种后代中要注意检测该位点的基因型。通过检测长雄蕊野生稻中的抽穗期QTL并进一步克隆到基因,这有助于深入了解野生稻强感光性的遗传机理,为水稻品种改良提供基因资源。     

野生稻染色体片段代换系构建及其效应分析

通过回交程序结合分子标记辅助选择构建了一套染色体片段来源于马来西亚普通野生稻的珍汕97B染色体片段代换系。该套染色体片段代换系由105份材料构成,每系含有一个或少数几个导入片段,所有导入片段相互衔接覆盖野生稻全基因组。染色体片段代换系的平均背景回复率为94.6%,平均导入片段长度为41.7cM。利用该群体以及相同亲本的高世代BC3F3群体,共定位到40个QTL影响抽穗期、株高、SPAD值、有效穗数和穗长等农艺性状。该套野生稻染色体片段代换系为发掘和利用野生资源中的优良基因提供重要材料基础。     

甘蓝型油菜耐盐和耐旱相关性状的QTL分析

盐胁迫和干旱胁迫是非生物胁迫中影响作物产量的重要因素,检测与耐盐和耐旱相关的QTL,可为抗逆油菜品种的选育提供理论依据。本研究利用德国冬性甘蓝型油菜Express和中国半冬性甘蓝型油菜SWU07为亲本构建的包含261个株系的双单倍体(doubled haploid,DH)群体,分别以1.2%NaCl溶液和20%PEG-6000溶液作为培养液模拟盐胁迫和干旱胁迫,去离子水为对照,对2个亲本和DH群体进行发芽试验。播种后7 d测定幼苗根长、鲜重及发芽率,计算各性状在盐胁迫和干旱胁迫下的相对值,并作为评价耐盐和耐旱的指标。根据已构建的遗传连锁图谱进行QTL定位。盐胁迫下,在3次重复中共检测到与盐胁迫相关的QTL 12个,分布在A02、A03、A05、A09、C01和C09染色体上,单个QTL可解释的表型变异为3.61%~10.59%,其中5个QTL在不同的重复中被检测到。干旱胁迫下,共检测到与干旱胁迫相关的QTL 9个,分布在A01、A02、A03、A05、A09、A10和C03染色体上,单个QTL可解释的表型变异为3.94%~12.90%,其中2个QTL在不同的重复中被检测到。此外,在A02和A03染色体上检测到与2种胁迫都相关的相互交叠的QTL。这些结果可为油菜耐盐和耐旱性改良提供更多遗传信息。     

东乡野生稻耐冷分子机制研究进展

东乡野生稻是分布于世界最北的普通野生稻,耐冷性较强,具有较高的育种利用价值。随着水稻分子生物学的快速发展,东乡野生稻耐冷分子机制也得到初步的研究。综述近年来东乡野生稻耐冷分子机制研究方面取得的进展,旨在为今后相关研究提供依据。     

越光/9311染色体片段置换系的构建及稻米黏滞性谱特征值QTL分析

研究以籼稻品种9311为受体亲本,粳稻品种越光为供体亲本构建染色体片段置换系(CSSLs)并对RVA谱特征值进行QTL定位,为稻米蒸煮食味品质的遗传改良创造理想条件。研究利用612对SSR标记对亲本(越光和9311)进行多态性筛选,使用检测出的多态性引物对染色体片段置换系株系进行鉴定。共鉴定出138个株系,并构成染色体片段置换系。该染色体片段置换系的水稻全基因组覆盖率达到89%,置换系群体中超过80%的株系携带的供体亲本染色体片段数少于5个,其中单片段置换系为51个,比例为36.95%。利用该群体共定位到位于6条不同染色体上9个区域的10个QTL,表型贡献率范围为8.85%~42.65%,其中q BDV-1、q PT-4.1、q PT-4.2和q CSV-3等4个QTL为首次报道。q HPV-2位于第2染色体上标记RM341与RM525之间,q BDV-2位于第2染色体RM341与RM1385标记之间,与该染色体上支链淀粉合成有关基因等位。本研究构建的CSSLs及定位的控制RVA谱特征值相关QTL,为稻米蒸煮食味品质的研究创造了有利条件。     

东乡野生稻耐寒性研究现状与展望

对近年来东乡野生稻耐寒性方面的研究现状进行了综述，主要内容包括东乡野生稻的概况、耐寒性鉴定、遗传、生理和利用等方面的研究，进而展望了今后东乡野生稻耐寒性研究利用的方向。     

2种环境下水稻灌浆期穗长的动态遗传研究

为了探知水稻穗长的动态遗传机制,利用由穗型差异大的水稻品种Milyang 46和FJCD建立的包含130个株系的F10重组自交系,测定福建武夷山和莆田环境下穗长灌浆期的动态变化值,并进行了QTL定位及其互作研究。结果检测到35个加性QTL,16个加性×环境互作QTL,1对加加上位性效应。QTL定位分析检测到的35个加性QTL,位于1、2、4、5、7、8、9、10、11号染色体上,对表型变异贡献率0.5%~16.52%。环境互作分析检测到的16个GE互作位点,分布在水稻1、2、3、4、5、7、8、9、11号染色体上,大部分为微效QTL。武夷山环境中,还检出1对加加上位性QTL,对表型变异贡献率达到33.14%。此研究一定程度上揭示了穗长遗传机制,为水稻育种提供了依据。     

一个新的水稻苗期耐碱主效QTL的定位

苗高是水稻生长发育的重要指标,碱胁迫会使水稻苗高明显降低。本研究以碱敏感的粳稻品种彩稻为母本与强耐碱的籼稻品种WD20342为父本杂交衍生的F2:3群体为初定位作图群体,构建了包含151个SSR标记的遗传连锁图谱;在0.15%Na2CO3胁迫条件下,对水稻苗期的苗高进行QTL初步定位。共检测到3个与碱胁迫下苗高相关的QTL,分布在第5、7和11染色体上,其中q ASH-7的贡献率最大,为20.09%,是一个主效QTL。以彩稻为轮回亲本进行分子标记辅助选择回交,构建了BC2F2:3次级定位群体,在初定位区间进行SSR标记加密,将q ASH-7定位在第7染色体RM336~RM5495遗传距离0.9 c M、物理距离180.67 kb的区域内,共预测出23个编码基因。本研究结果为水稻苗期苗高QTL更加精细的定位以及图位克隆提供了研究基础。     

马铃薯H-027与陇薯6号和陇薯7号杂种无性株系的细胞学分析

为明确从H-027×陇薯6号和H-027×陇薯7号这2个杂交组合F1群体中选出的各5个优良无性株系的细胞遗传学特性,利用常规制片技术对各个株系的花粉育性和花粉母细胞减数分裂Ⅰ(PMCMⅠ)染色体配对构型进行了分析。结果表明,H-027×陇薯6号杂种F1优良株系7、株系16、株系17、株系18和株系26的花粉可育率分别为18.18%、59.69%、19.03%、16.54%和51.14%,H-027×陇薯7号杂种F1优良株系2、株系10、株系11、株系12和株系14的花粉可育率分别为52.13%、17.26%、55、72%、60.17%和18.72%;H-027×陇薯6号杂种F1优良株系7、株系16、株系17、株系18和株系26的染色体配对构型分别为3.7Ⅰ+6.7Ⅱ+4.6Ⅲ+4.0Ⅳ、2.7Ⅰ+10.8Ⅱ+2.4Ⅲ+3.7Ⅳ、4.2Ⅰ+6.6Ⅱ+4.6Ⅲ+3.8Ⅳ、4.7Ⅰ+6.1Ⅱ+5.3Ⅲ+3.6Ⅳ和3.9Ⅰ+5.8Ⅱ+3.4Ⅲ+5.5Ⅳ,H-027×陇薯7号杂种F1优良株系2、株系10、株系11、株系12和株系14的染色体配对构型分别为1.7Ⅰ+9.5Ⅱ+1.9Ⅲ+4.3Ⅳ、2.5Ⅰ+5.3Ⅱ+4.7Ⅲ+3.7Ⅳ、2.1Ⅰ+8.8Ⅱ+1.7Ⅲ+5.7Ⅳ、1.9Ⅰ+14.2Ⅱ+1.5Ⅲ+2.5Ⅳ和6.1Ⅰ+7.7Ⅱ+3.6Ⅲ+3.9Ⅳ。     

水稻剑叶叶宽遗传分析及基因定位

利用亲本宽叶恢复系R189和窄叶鄂晚10号杂交获得的F2群体剑叶宽进行QTL检测和剑叶形态性状相关性分析。结果表明:不同剑叶形态性状间存在极显著正相关。采用基于混合线性模型复合区间作图方法的QTL检测软件进行QTL定位,共定位到3个控制剑叶叶宽的QTL,分布于1号和7号染色体上,贡献率介于2.63%~31.1%,其中位于7号染色体RM346标记位点控制剑叶宽qFLW-7-2的贡献率最大,对改良剑叶宽性状具有重要育种价值。     

利用回交导入系定位干旱环境下水稻植株水分状况相关QTL

日益严重的水资源危机使水稻的耐旱育种尤为迫切, 干旱环境下较高的植株水分含量有助于提高或维持作物产量的稳定性, 挖掘与耐旱性密切相关的分子标记有助于提高耐旱品种的选育效率。从供体Lemont (粳稻)导入到特青(籼稻)背景的254个高代回交导入系中筛选出覆盖供体全基因组的55个回交导入系, 采用PVC管栽培, 分析了干旱(胁迫)条件下水稻植株水分状况相关性状与籽粒产量、生物量的相关性并定位了相关QTL。研究表明, 植株水分相关性状(相对含水量、叶片水势、渗透势、卷叶度)均与籽粒产量显著相关。检测到7个相对含水量QTL, 7个叶片水势QTL, 5个渗透势QTL及5个卷叶QTL; 另检测到5个产量QTL, 7个生物量QTL。分析发现, 不仅QLwp5、QLr5、QRwc5和QY5同时分布在RM509~RM163区域, 且该区域还分布有对水分环境表现稳定的产量QTL(QGy5), 效应方向一致, 从遗传学角度解释了籽粒产量与水分相关性状之间的显著相关性。另外, QLr5、QRwc5、QY5、QLr2、QLr7、QLr8、QLr9、QRwc3、QRwc4a、QRwc12及QY7 等11个QTL曾在不同遗传背景群体中被检测到, 它们控制相同目标性状。研究认为RM509~RM163区域及QLr2、QLr7、QLr8、QLr9、QRwc3、QRwc4a、QRwc12和QY7所分布的染色体区域对水分环境或者遗传背景相对稳定, 在水稻分子标记辅助选择(MAS)耐旱育种实践中有较重要利用价值。