水稻苗期模拟干旱胁迫条件下表型性状QTL定位

以耐旱性差异较大的两个亲本珍汕97B（ZS97B）和IRAT109构建的重组自交系（RIL）为试验材料,在正常水分条件和干旱胁迫[浓度为18%的聚乙二醇-6000（PEG-6000）模拟干旱]条件对水稻苗期苗高、根长、苗高生长速率、根长苗高比、叶卷曲进行QTL定位分析,共检测到24个相关的QTL,贡献率变幅在7.35%~39.30%。其中正常条件下检测到13个相关的QTL位点,分布在第1、2、3、5、6、10、12染色体上;干旱胁迫条件下检测到11个相关的QTL位点,分布在第1、3、5、7、10、12染色体上。2种条件下检测到的QTL位点差异很大,表明不同处理条件下相关性状的遗传机制不同。此外,在第1染色体上的RM472~RM104存在控制苗高、苗高生长速率、根长、根长苗高比多个性状的QTL,并且此区间在2种处理条件下能重复检测到控制苗高位点。     

水稻基部伸长节间性状与倒伏相关性分析及QTL定位

利用珍汕97B/密阳46 RILs群体及其构建的连锁图谱，对水稻株高和基部Ⅰ、Ⅱ伸长节间性状与稻株抗倒伏能力进行相关分析，并对基部Ⅰ、Ⅱ伸长节间性状进行QTL定位，共检测到加性效应QTLs 16个、加性´加性互作33对。估算了每个QTL的加性效应值和每对加加互作的上位性效应值，比较了QTLs的基因组分布。在第1染色体短臂和第     

利用DH群体动态检测水稻抗褐飞虱数量性状基因位点

利用籼粳交珍汕97／武育粳2号F1花培获得的190个双单倍体群体(doubled—haploid population,DH系)及其构建的179个SSR分子标记遗传图谱,通过对DH系群体苗期重复接虫试验和2个不同时期对褐飞虱危害程度进行动态调查,并应用Mapmaker／exp Version3．0和Windows QTL Cartographer V2．0对水稻抗褐飞虱数量性状基因位点(quantative trait locus,QTL)进行动态检测和遗传效应分析。结果表明,在苗期对褐飞虱抗性的检测中,共检测到6个抗性QTL,分别位于第2、3、4、8和10染色体上,各QTL的LOD值分别为2．22-4．64,贡献率为5．04％～13．73％,第3染色体和第4染色体上各有1个OTL的加性效应为正值,表明来自于亲本武育粳2号的这2个位点的等位基因可以提高水稻对褐飞虱的抗性,其余4个QTL的加性效应均为负值,表明来自于亲本珍汕97的这些位点的等位基因可以提高水稻对褐飞虱的抗性。     

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。     

利用抗旱选择导入系定位向日葵产量性状QTL

干旱是造成向日葵减产的最主要因素之一。利用综合性状优良的自交系K55作为轮回亲本与抗旱自交系K58杂交构建回交导入系, 在干旱条件下进行单株产量筛选, 得到45个BC₃F₂抗旱定向选择导入系。通过全基因组SSR及SNP标记扫描, 以方差分析和基于遗传搭车原理的卡方检验对呼和浩特市及武川县两点、两种水分条件下的5个产量性状进行QTL检测。方差分析检测到的QTL根据不同环境下的表达情况分为三类, 第一类在两种水分条件下稳定表达, 包括武川的4个百粒重QTL及呼和浩特的2个单株产量QTL、3个单株实粒数QTL, 这些QTL可能对向日葵抗旱性有直接贡献; 第二类受干旱胁迫表达, 包括呼和浩特的30个和武川的27个; 第三类仅在正常供水条件下被检测到, 包括呼和浩特的38个和武川的64个。卡方检验检测到极显著位点274个。用两种方法共检测到一致性位点14个, 可能是与向日葵抗旱性相关的关键位点。本研究结果可为向日葵高效抗旱分子育种奠定基础并提供相关材料。     

向日葵高密度遗传连锁图谱构建及两种水分条件下芽期性状的QTL分析

干旱胁迫对向日葵发芽出苗有重要影响。以K55×K58组合衍生的187个F6重组自交系为材料,利用SSR、SRAP、AFLP标记构建向日葵高密度遗传连锁图谱,设置正常水分(CK)和模拟干旱(18%聚乙二醇PEG-6000)两种水分条件,调查9个芽期数量性状,PCR扩增株系,构建一张包含17个连锁群、1105个标记(368个SSR、368个SRAP和369个AFLP)的高密度遗传连锁图谱。该图谱覆盖基因组长度3846.0 c M,平均图距3.48 c M,连锁群长度147.6~295.5 c M,每个连锁群标记数10~165个。两种条件下检测到33个QTL,其中干旱条件下检测到发芽指数、发芽率、胚芽长、胚根长、胚芽鲜重和胚根鲜重6个性状的14个QTL,可解释6.1%~14.0%的表型变异;正常水分(CK)条件下检测到发芽势、胚根长、胚芽鲜重、胚根鲜重、胚根干重和胚芽干重6个性状的19个QTL,可解释6.1%~25.8%的表型变异。两种水分条件下检测到Qefw5-1、Qefw5-2、Qefw5-4、Qrfw5、Qrfw10和Qrl9共6个QTL的遗传贡献率超过10%,此外,还检测到9个影响干旱胁迫与正常水分条件下性状差值的QTL,可能对抗旱性有直接贡献。这些QTL可为向日葵芽期抗旱分子设计育种研究提供重要参考。     

灌溉与自然降雨条件下水稻高代回交导入系产量QTL的定位

利用254个Lemont导入到特青背景的高代回交导入系定位了灌溉（对照）与自然降雨（干旱胁迫）环境下影响单株籽粒产量及其穗部相关性状的QTL。在两种环境下共检测到32个影响单株粒籽产量、千粒重和每穗实粒数的主效QTL,根据不同环境下表达的情况将其分成3类,第1类10个QTL,在两种环境下均被检测到;第2类14个QTL,只在对照条件下检测到;第3类8个QTL,受干旱胁迫诱导,只在胁迫条件下被检测到。此外还检测到9个影响胁迫与对照条件下性状差值的QTL。认为在两种条件下均检测到的相对稳定的3个QTL（QGn11b、QGn12和QGn11b）及影响两种条件下性状差值（即性状稳定性）的9个QTL可能对耐旱性有直接贡献。在所有12个耐旱QTL中,除在QGn5和QGy1的Lemont等位基因减小性状差值（即增强耐旱性）外,其余位点上增强耐旱性的等位基因均来自特青。另外通过与源自相同亲本的不同定位群体在不同环境下定位结果的比较,鉴别出一些受遗传背景和环境影响较小的QTL如QGn3b、QGw1、QGw5、QGy1、QGy5、QGy8和QGy10。对应用QTL定位结果进行标记辅助选择培育耐旱品种进行了探讨。     

水稻米饭延伸指数相关性状的基因定位研究

本研究以珍汕97与明恢63杂交构建的F11重组自交系群体为材料，结合其构建的全基因组饱和分子标记连锁遗传图谱，分析了7个与水稻精米、米饭和米饭延伸指数等相关性状并定位了与水稻米饭品质相关性状QTL。结果表明，共检测到22个与水稻米粒、米饭和米饭延伸指数性状等相关QTL分别位于水稻的2、3、4、5、6、7、11染色体上，发现决定米粒性状的主效QTL同时在饭粒性状中检测到，另外饭粒性状还由一些特别的QTL所决定，一些与米粒和米饭相关性状的QTL在米饭延伸指数性状中同时发现。Wx基因对米饭性状以及米饭的延伸指数均具有重要影响。     

利用重组自交系群体对水稻产量相关性状的QTL分析

利用水稻(Oryza sativa L．)珍汕97和SLG组合的重组自交系群体和177个微卫星标记,采用复合区间作图法对产量相关性状进行了数量性状基因(QTL)定位,共得到38个QTLs。单个QTL解释这些性状6．6％～32．9％的性状变异,各性状QTL的累积表型贡献率达21．3％～79．5％。大多数性状之间具有显著的表型相关性,相关性较高的性状之间常具有较多共同或紧密连锁的QTL。     

在干旱和正常水分条件下玉米穗部性状QTL分析

穗部性状与产量密切相关,因此对其进行遗传剖析可为玉米高产育种提供理论基础,尤其是对干旱胁迫下的稳产有重要意义。本研究以玉米骨干亲本黄早四分别与自交系掖478和齐319进行杂交,构建了两套F_2:3群体(分别记为Y/H和Q/H)。在正常水分灌溉和干旱胁迫下对穗长、穗粗、轴粗、穗行数、行粒数、穗粒重和穗重等7个穗部性状进行了表型鉴定,采用基于混合线性模型的单环境分析和相同处理水平的联合分析方法进行了QTL分析。结果表明,在干旱胁迫下,2个群体的亲本及F_2:3家系的各性状值均低于正常水分条件,且穗粒重与穗长、穗重、穗粗呈正相关。在干旱胁迫下和正常水分条件下,通过两种检测方法共定位到75个玉米穗部性状QTL,其中Y/H群体共定位了20个QTL,分布在第1、第2、6、第5、第7、第10染色体上;Q/H群体共定位了55个QTL,分布在第2、第3、第4、第5、第6、第7、第9、第10染色体上;但是在干旱条件下两群体分别只检测到4个和19个QTL,明显低于正常水分条件下检测到的QTL数目。通过联合分析只检测到3个QTL与环境发生显著互作和6对QTL存在上位性互作效应,说明玉米穗部性状的遗传基础较为复杂。同时还发现,Y/H群体在正常灌溉与干旱条件下检测到2个一致性的QTL,分别是qKRE1-5-1和qKRE1-7-1,对表型变异解释的变化范围是6.15%~19.48%;Q/H群体检测到3个一致性QTL,分别是qKRE2-5-1、qGW2-10-1和qKRE2-3-1,对表型变异解释的变化范围是7.14%~16.65%,说明这些QTL受环境影响较小,能够稳定遗传,可以作为分子标记辅助选择的候选区间应用于玉米穗部性状抗旱性改良。     

水、旱稻根基粗和抗旱系数QTL的标记辅助选择及验证

利用水、旱稻杂交、回交所产生的4个分离群体对RIL群体定位到的抗旱相关的根基粗、抗旱系数2个QTL进行了选择验证。结果表明，根基粗、抗旱系数QTL的两侧标记在不同群体、不同的遗传背景中遗传稳定。在旱田种植条件下，YIBC1、JIBC1、JIF2 3个分离群体携带有根基粗QTL brt4.1两侧标记有利等位基因的个体与没有携带brt4.1两侧     

遗传搭车与方差分析在水稻定向选择群体的抗旱性位点分析中的初步应用

水稻抗旱性属于复杂性状，近年的遗传研究日益关注胁迫下的产量相关位点。选用来自同一抗旱性较好的供体亲本（BG300），具有两种遗传背景（IR64和特青）和两种选择条件（低地和旱地）的4个水稻高代回交（BC₂）抗旱性定向选择导入系群体。通过SSR分子标记，检测群体中供体等位基因的导入频率，分析了选择条件和遗传背景对供体等位基因导入频率的影响。在此基础上，利用基于遗传搭车原理的卡方检验对等位基因导入频率的偏离进行检测，同时结合表型-基因型方差分析（ANOVA）的方法，对上述群体进行了和抗旱性相关位点的QTL分析。共检测到显著位点24个，其中卡方检验发现20个，方差分析检测到8个。有4个被这两种方法都检测到，很可能是与胁迫下的产量直接相关的位点。同时也对非胁迫下的产量位点进行了检测，发现上述抗旱性位点与非胁迫下产量的关系不大。还就选择条件和遗传背景的效应等对目标性状QTL定位的影响进行了讨论。研究结果将为进一步的水稻抗旱性分子育种研究提供有用的信息和材料。     

Improvement of Appearance Traits of elite Rice Zhenshan 97B by Molecular Introgression of Targeted about 800 kb Interval from Indica Rice Jiafuzhan Genome

Rice appearance trait is mainly mean grain length (GL), grain width (GW), ratio of length and width (L/W), chalkiness (CH) and transparence (TR). Appearance is the first impression, and rice appearance traits effect significantly the value of commodity. Hybrid rice is relatively low quality, especially on rice appearance quality,which restricts partially its extend and badly export of hybrid seed and rice in China.Shanyou 63, the most famous hybrid rice combination of China, could not be also sustainable application because of its poor qualities. In this studies, We attempt to improve appearance quality of the elite rice maintainer of Zhenshan 97B by using molecular approach of genomic interval targeted introgression. Three F2 populations were constructed to study the classical and molecular genetic of rice appearance traits, at the same time, molecular marker-asisted toimprove the main maintainer line, Zhenshan 97B were performed. There some following results:Three F2 populations were constructed based on crosses of Guangluai 4×Jiafuzhan (GJ popu.), Minghui 86×Jiafuzhan (MJ popu.) and Zhenshan 97B×Jiafuzhan (ZJ popu.). ZJ popu and GJ popu were produced to reconstruct the linkage maps related with rice appearance traits based on BSA, and detect QTL of target traits based on IM.In ZJ popu, 9 QTLs of target traits were detected. The interval, RM169～RM516 on Chromosome 5, was genetic locus of GW, L/W, CH and BW, and the explained variances were 10.9%, 14.9%, 12.0% and 14.2%, respectively.RM214 on chromosome 7, RM339 on chromosome 8 were genetic loci if CH and BW, and the explained variances were 9.4%, 10.0%, 11.0% and 12.1%. besides there is a genetic locus, RM347, of G/W on chromosome 3, and the explained varance was 10.3%. In GJ popu, 5 QTLs of rice appearance traits were detected. The interval, RM169-RM516 on Chromosome 5, were also the genetic loci of GW, CH and BW, and the explained variances were 9.0%, 12.5%, and 13.6%, respectively. RM264～RM80 on chromosome 8 was the genetic loci of GW amd L/W,and the explained variances were 14.7% and 13.4%. The genotypes of all QTLs, except RM214, from Jiafuzhan contributed to improving riee appearance traits.The research was to improve the rice appearance quality of Zhenshan 97B by introgressing QTLs of rice appearance traits from Jiafuzhan, a donor parent, by means of MAS in the process of recurrent backcrossing, 4 SSR markers were used to detect the target genotypes from donor parent, and 70 SSR primers to identify the genetic background of recurrent parent. Consequently, there were 19 target individuals in BC3, in which the mean value of GL, GW, L/W, CH and BW were 6.06±0.04mm, 2.50±0.02mm, 2.43±0.02, 29.5±2.7 and 29.4±2.7%, respectively,and the mean homologous degree (HD) to recurrent parent is up to 98.22%. Compared to Zhenshan 97B, GL, CH and BW decreased 0.17 mm, 34.9% and 34.5% respectively and however L/W increased 0.19. which accounted separately for 25.37%, 54.79%, 54.57% and 10.50% of thedifference of every trait between two parents. It is very luckly to find a individual, 13BC2-3BC3 line, whose GL, GW, G/W, CH and BW were 6.04 mm, 2.43 mm, 2.49,2.5% and 2.5% separately, There is very important signification for it to be used in hybrid rice breeding improving appearance traits. In the research, MAS efficiency of 3 loci (with 4 markers ) was 5.68% and coincident degree was 73.08%.     

利用双向回交导入系定位水稻苗期耐亚铁毒和锌毒的QTL

铁和锌是水稻生长必需的微量元素,也是重金属污染元素。在低洼或酸性土壤中,水稻容易遭受亚铁和锌毒害,抑制水稻生长,造成生物量和产量下降。为探讨水稻苗期耐亚铁毒、锌毒的遗传机制,利用优质粳稻品种Lemont和高产籼稻品种特青为亲本构建的高代双向回交导入系和308个在染色体上均匀分布的SNP标记剖析耐亚铁毒、锌毒相关的QTL。从双向导入系共检测到42个影响耐亚铁毒、锌毒相关性状如苗高、苗干重、根干重以及胁迫与对照相对值的QTL,多数位点增强亚铁毒、锌毒抗性的有利等位基因来自Lemont。其中同时在2个背景下表达的QTL有4个,占定位QTL总数的9.52%,说明大多数QTL的表达具有明显的遗传背景效应。同一遗传背景下同时影响耐亚铁毒和锌毒的QTL有9个,其中QSdw5在2个背景中均被检测到,其效应大小和方向一致,说明水稻苗期耐亚铁毒、锌毒之间存在遗传重叠位点。因此,通过分子标记辅助选择从Lemont中导入或聚合有利的遗传重叠区域,可以提高特青对亚铁毒、锌毒的抗性水平。     

旱稻导入系碾磨品质和垩白粒率的QTL定位及其与土壤水分的互作分析

以优质水稻品种越富为遗传背景,具有旱稻品种IRAT109导入片段的271份导入系为材料,在水、旱田2个土壤水分环境下调查糙米率、精米率、整精米率和垩白粒率4个品质性状,研究旱田栽培对稻米品质性状的影响,进行QTL定位及基因型与环境的互作分析。结果表明,整精米率和垩白粒率易受土壤水分环境的影响,糙米率和精米率相对稳定。适当水分胁迫能提高稻米的整精米率,减少垩白粒率。利用混合线性模型,水、旱田条件下共检测到4个品质性状的10个加性QTL和2对上位性互作QTL,分别位于第3、4、7、8和9染色体。3个加性QTL (qMR9、qHMR7和qHMR9)和一对上位性互作QTL (qHMR3~qHMR9)的贡献率大于10%。7个QTL与前人研究结果相一致。第4染色体RM1112~RM1272和第9染色体RM1189~RM410是QTL集中分布的区域。根据不同性状对干旱胁迫的反应特点,分别选择水、旱田条件下贡献率大、稳定的QTL或者具有旱田特异性的QTL,进行标记辅助聚合育种是培育抗旱、优质稻的一个有效途径。     

影响水稻穗部性状及籽粒碾磨品质的QTL及其环境互作分析

利用优质恢复系测258为轮回亲本与粳型糯稻新品系IR75862杂交创制的BC₁F₇回交导入系群体,在广西南宁和海南三亚定位了产量相关性状(二次枝梗数、穗总粒数、穗实粒数、粒重和穗重)、粒型(粒长、宽、厚)和碾磨品质(糙米率、精米率和整精米率)的主效QTL并剖析其环境互作效应。双亲在穗实粒数、千粒重、粒长和粒宽及整精米率等性状上存在显著差异。各产量相关性状间呈极显著正相关,而与千粒重和粒长呈极显著负相关。多数产量及粒型相关性状与3种碾磨品质相关不显著。在南宁和三亚环境下检测到影响产量相关性状、粒型及碾磨品质的主效QTL共计57个,包括二次枝梗数的6个,穗实粒数4个,穗总粒数、粒重和穗重各5个,粒长9个,粒宽7个,粒厚1个,糙米率4个,精米率5个和整精米率6个,分布在除第11染色体外的所有染色体上。多数影响枝梗数、穗粒数和粒重的QTL成簇分布,而且与影响BR、MR和HR的QTL分布在不同染色体区域。在第2、第3、第4、第5和第6染色体上鉴定出影响穗粒数、粒重、粒型及碾磨品质的重要QTL,这些QTL在以往不同遗传背景和环境下被多次检测到。在第8染色体RM152~RM310区间鉴定到1个影响粒长和粒宽的新的QTL,能同步增加粒宽和粒长。鉴定出的这些稳定表达的QTL具有标记辅助选择育种的应用价值。整精米率是受环境影响最大的性状,其QTL的环境互作效应明显。对QTL的环境互作效应特点及其在品种标记辅助改良中的作用进行了深入探讨。     

水稻苗期耐淹相关性状QTL分析

以相同淹水条件下存活率差异较大的籼稻TN1与粳稻春江06(CJ06)为亲本构建的DH群体为试材,考察了DH群体及其双亲与苗期耐淹相关的5个性状,各性状均表现为连续分布,且都存在一定数量的双向超亲遗传类型,受多基因控制。使用分子连锁图谱进行QTL分析,共检测到16个与苗期耐淹有关的QTL,包括4个中胚轴长度QTL、3个株高QTL、3