基于CSSL的水稻芽期耐盐性QTL定位

水稻耐盐遗传位点的发掘可为其耐盐遗传机制的研究提供理论基础,为耐盐品种培育提供基因资源。利用一套以9311为背景亲本导入了日本晴染色体片段的染色体片段置换系(CSSL)为试验材料,对芽期耐盐性进行快速鉴定,并分析了耐盐QTLs。结果表明,9个CSSLs表现出显著耐盐性,经过遗传背景的高密度分子标记检测,利用代换作图方法定位到4个芽期耐盐相关QTLs,分别位于水稻第1,2,4和11号染色体上,命名为q SAT1、q SAT2、q SAT4和q SAT11,其中q SAT1在含4个重叠片段的CSSLs中被检测到,其余3个QTLs均在含2个重叠置换片段的CSSLs中被检测到,经比较发现4个QTLs与已克隆水稻耐盐基因均不在同一染色体区间,说明为新的耐盐基因候选位点。结果对进一步发掘和利用新的水稻耐盐QTL具有重要意义。     

利用籼粳交RIL群体对水稻发芽期和苗期耐冷性的QTL分析

为定位水稻发芽期和苗期耐冷性的QTL,鉴定新的耐冷基因位点,丰富水稻耐冷性的分子遗传基础。以籼型杂交稻恢复系品种泸恢99(Luhui 99,R99)和粳型超级稻品种沈农265(Shennong 265,SN265)杂交衍生的144个F8稳定遗传的重组自交系群体(Recombinant inbred lines,RILs)为试验材料,以低温条件下水稻种子发芽率和苗期叶片赤枯度为耐冷性鉴定标准,采用QTL Ici Mapping v3. 0软件基于完备复合区间作图法,对水稻发芽期和苗期耐冷性进行QTL分析。共检测到2个控制发芽期耐冷性的QTL和1个控制苗期耐冷性QTL,分别位于第3,5,9染色体上,命名为q LTG-3、q LTG-5、q SCT-9,3个QTL的LOD值分别为3. 60,2. 73,2. 52,加性效应为0. 09,-0. 10,-0. 09,可解释表型变异的11. 02%,14. 07%,12. 18%。其中,检测到控制发芽期耐冷性的q LTG-5位于分子标记R5M13～RS8,遗传距离约8.0 c M,该区间未见相关水稻耐冷性QTL的报道,可能是一个新的控制水稻发芽期耐冷性的QTL位点。     

调控小麦苗期性状的QTL定位

苗期地上部和根系的繁茂性对于小麦生长后期有重要影响,对调控小麦苗期性状的QTL进行定位,能进一步发掘调控小麦苗期性状的基因位点,有利于分子标记辅助选择育种.本试验以一套重组自交系群体为材料,检测了调控小麦苗期性状的QTL位点.共检测到调控4个性状的14个QTL位点,包括4个主效QTLs和10个微效QTLs,分布在3A、3B、4A、4B、5D、6A和6B共7条染色体上,贡献率在5.8％ ～ 18.4％之间.这些位点的发掘,有助于增进对小麦苗期性状的遗传基础的认识,并在小麦育种上具有潜在的应用价值.     

一个水稻苗期耐冷性的主效QTL精细定位研究

苗期耐冷性是影响水稻生长发育的重要因素之一。此实验以低温导致叶片卷曲的卷曲度作为水稻苗期耐冷性指标,采用182个越光（粳型）/kasalath（籼型）//越光回交重组自交系（backcross recombinant inbred lines,BILs）和162个RFLP分子标记,对苗期耐冷性进行QTL（quantitative trait loci,QTL）定位分析。结果表明,BIL群体中苗期耐冷性均呈连续分布,属于数量性状遗传,并检测到4个控制苗期耐冷性的QTL,分布在第1、3、11、12染色体上,其贡献率为7.4%～21.9%,所有能增强耐冷性等位基因均来自越光;并在其目标区域内进一步设计分子引物把位于第12染色体上的主效qCTS-12定位在约77kb区域内。此研究结果及其检测到的QTLs两侧的连锁分子标记可为水稻苗期耐冷性分子育种以及相关基因克隆提供理论依据。     

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。     

不同水稻品种幼苗期耐盐性评价

水稻是盐碱地改良利用的重要作物。水稻幼苗期对盐胁迫敏感,筛选幼苗期高耐盐水稻品种是利用水稻进行盐碱地改良的关键。通过分析收集的15个粳稻品种在盐胁迫下的形态和生理特性,综合评价不同水稻品种幼苗期的耐盐性。形态分析结果表明: 150mmol/L NaCl处理下,所有试验材料的生长均受到抑制,出现植株变矮、根长变短和叶片枯萎等表型,其中盐胁迫对宁粳44、南粳46和盐丰47（对照）生长抑制相对最弱,死叶率最低;200mmol/L NaCl处理下,宁粳44、南粳46和盐丰47的存活率最高。耐盐指数结果表明,盐丰47的综合性状最好,其次是南粳46和宁粳44。生理特性结果表明: 150mmol/L NaCl处理下所有试验材料的超氧化物歧化酶（SOD）活性及丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量均有所增加,其中南粳46的SOD活性较其他参试材料高;南粳46、盐丰47和宁粳44的丙二醛含量增加幅度较小,脯氨酸及可溶性糖含量增加幅度大于其他参试材料。推测南粳46、盐丰47和宁粳44具有较强的过氧化物清除能力和渗透调节能力,这可能是其幼苗期具有较强盐胁迫耐性的生理机制。综上所述,筛选到的幼苗期耐盐性较强的水稻品种为南粳46和宁粳44。     

水稻耐盐性的遗传和分子育种的研究进展

盐胁迫是造成水稻减产的重要环境因素之一。本文从维护膜系统的完整性、离子的区隔化以及渗透调节等三个方面介绍了水稻耐盐性的机理;简要描述了水稻生物耐盐能力、农艺耐盐能力和离体细胞对盐害反应等三种耐盐鉴定方法。总结了近年来对水稻耐盐种质资源的发掘、耐盐性QTL定位和重要基因的克隆以及耐盐水稻选育所取得的进展。通过长期水稻耐盐性评价、已发掘了一些耐盐的水稻种质;定位了七十多个控制Na+/K+含量、存活天数等耐盐性相关性状的QTL;两个水稻耐盐基因SKC1和DST已被克隆;我们已获得系列不同程度耐盐的转基因植株和SKC1/BADH两类耐盐基因聚合系。本文进一步讨论了水稻耐盐性机制的研究以及在生产实践中应用的前景,试图为深入开展水稻耐盐性研究提供参考。     

小麦燕大1817×北农6号重组自交系群体在正常和盐胁迫水培条件下苗期性状的QTL定位

小麦苗期性状能够指示品种的耐盐性。本研究以小麦骨干亲本燕大1817与品系北农6号衍生的230个重组自交系为材料,利用2013年3个不同时间的水培试验数据和已经构建的SSR和SNP高密度遗传连锁图谱分别对正常和盐胁迫条件下根数和最长根长等7个苗期性状进行QTL定位。利用完备复合区间作图法(ICIM)共检测到69个加性效应QTL(LOD≥2.5),分布于除1A染色体外的所有20条染色体上,单个QTL解释的表型变异率为2.70%~19.00%。有46个QTL的增效效应来自于燕大1817,有23个QTL的增效效应来自于北农6号。有12个QTL能够在3个或3个以上的环境中被检测到,在燕大1817中定位到稳定的多分蘖主效QTL QTn.cau-7BS.1和盐胁迫条件下特异表达的根数QTL QRn.cau-2A,解析了小麦骨干亲本燕大1817的繁茂性和抗逆性遗传基础,为解析小麦品种耐盐遗传机制和耐盐性的分子标记辅助选择提供了重要信息。     

从回交导入群体中筛选耐盐和抗旱水稻植株

盐害和干旱已经成为水稻产量的限制因子。培育耐盐和抗旱水稻品种的前提是高效筛选携带耐盐和抗旱基因的单株。本研究以黄华占为轮回亲本,来源于不同国家的46个品种为供体培育的BC2F2群体为材料,进行苗期耐盐和生殖生长期抗旱筛选。尽管供体和受体本身不具备耐盐性和抗旱性,但导入后代普遍出现耐盐和抗旱的超亲分离,表明供体品种普遍存在提高导入后代耐盐和抗旱的有利"隐蔽基因"。与耐盐性表现相比,导入后代出现抗旱株的组合数和每个群体中筛选出的抗旱株数均显著多于耐盐性,表明抗旱"隐蔽基因"更广泛分布在不同籼粳水稻品种中,而且抗旱性可能比耐盐性具有更广泛的适应机制。研究表明,培育回交导入系加以适当的选择压是发掘耐盐和抗旱"隐蔽基因"的有效方法。     

水稻苗期耐冷相关性状QTLs的初步定位

本研究以粳稻品种"藤坂5号"与籼稻品种"江西丝苗"为亲本杂交构建的F2分离群体(137个株系)为作图群体,对F2:3家系的3叶期水稻幼苗冷处理(10℃/8℃,昼/夜)5 d、恢复培养7 d后的耐冷级别、叶枯萎度及苗成活率进行完备区间作图。在分子标记连锁分析过程中共检测到6个控制水稻耐冷性相关性状的QTLs,其中,控制耐冷级别、叶枯萎度及苗成活率的QTLs各有2个,而且每个性状的2个QTLs都分别定位在第8染色体的RM22772-C61344和第11染色体的M100-RM26567区域内,这些QTLs具有较高的耐冷表型贡献率(14.09%~28.60%)。QTL的定位结果采用置换检验(Permutation test)进行了验证,发现控制耐冷级别的2个QTLs的F值都超过了QTL检测的阈值,而叶枯萎度和苗成活率2个性状的QTLs中各有1个QTL(q LWR-8和q SR-11)的F值超过了QTL检测的阈值。研究结果显示在第8和11染色体确实存在2个与水稻耐冷性相关的位点,可为进一步的分析和精细定位打下基础,也为耐冷水稻品种育种和种质创新提供理论依据。     

水稻耐盐基因遗传及耐盐育种研究

水稻是一种对盐浓度中度敏感的作物,耐盐性状是受多基因控制的数量性状,易受环境条件等影响,目前定位的耐盐QTL主要为苗期耐盐相关的,其中以第1、2、6和7染色体上居多.耐盐品种的选育方法主要为系统选育法,将杂交选育和胁迫组织培养、转基因等生物技术相结合,选育耐盐性强且品质优良的品种.本文阐述了国内外开展的关于水稻耐盐基因遗传及耐盐育种研究动态,并对今后耐盐育种的工作提出了展望.     

番茄耐盐分子育种研究进展

土壤盐渍化是一个世界性问题,其中由于过量施用化肥,造成土壤尤其是蔬菜保护地次生盐渍化已是一个极其严重的现象,常障碍蔬菜作物的生长、发育,导致大幅度减产,产品品质下降。虽然作物耐盐新品种的选育,一直是国内外研究的重点,但对于番茄而言,普通栽培种一般表现对盐中度敏感。目前还尚未有很明确的生理生化指标,可供育种者直接进行番茄耐盐性的鉴定,番茄耐盐机理的明确,有助于相关指标的获得。研究业已表明,番茄耐盐受QTLs控制,遗传较为复杂,影响番茄耐盐的QTL在不同生长发育的阶段也不相同。因此育种难度较大。番茄在芽期和苗期对盐害最敏感,随着株龄的增加,耐盐性也增强,而影响番茄芽期和苗期的耐盐性为少数QTLs控制,且效应较大,因此开发芽期和苗期耐盐QTLs对于番茄耐盐育种意义较大。另外,耐盐QTLs还包括组成型和非组成型两种,控制番茄耐盐的组成型或非特异QTL对耐盐性贡献较大。部分野生资源材料及个别栽培种表现出一定程度的耐盐性,为番茄耐盐育种提供了可能。利用分子标记及生物工程技术深入挖掘这些材料,可加速番茄耐盐遗传改良。本文就番茄耐盐筛选方法、耐盐资源材料,耐盐QTL定位及利用分子标记辅助选育和基因工程等手段改良番茄耐盐新品种进行了综述。     

基于高密度遗传图谱的水稻糙米率QTL定位分析

水稻糙米率是加工品质中的一个重要组成部分。为了探索糙米率的遗传基础,本研究以V20B和CPSLO17作为亲本,构建了150个重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体。利用SLAF标签构建的精度更高、平均遗传距离为0.292 c M的高密度遗传图谱,结合亲本和群体糙米率表型数据,对三亚和贵阳两个环境下控制水稻糙米率的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL)进行遗传分析。结果显示:三亚和贵阳共检测到两个QTL。其中,三亚检测到1个QTL位点q BR1,位于第1染色体Marker600937~Marker685097区间上,两个标记间遗传距离为0.471 c M,贡献率为9.7470%;贵阳检测到1个QTL位点q BR4位于第4染色体Marker503771~Marker431234区间上,两个标记间遗传距离为0.469 c M,贡献率为9.7634%。两个检测到的QTL,在两个环境中未重复检测到,且增效位点均来自于亲本V20B。本研究对进一步发掘和利用水稻糙米率QTL具有重要意义,同时为利用分子标记辅助选择提高水稻糙米率提供参考。     

水稻芽性状耐冷性的QTL分析

低温发芽和芽期耐冷性是影响水稻芽生长发育的两个重要因素.本试验利用182个越光(粳型)/Kasalath(籼型)//越光回交重组自交株系(backcross recombinant inbred lines,BILs),对2个芽性状耐冷性(低温发芽和芽期耐冷性)进行QTL(quantitative trait loci)定位和相关性分析.结果表明,BIL群体中这2个芽性状耐冷性均呈连续分布,属于数量性状遗传,两性状间的相关性不显著;控制低温发芽的4个QTL分布于第1、7、9、11染色体上,其贡献率为6.72～12.78%;芽期耐冷性相关的4个QTL分布在第4、6(2个QTL)和11染色体上,贡献率为6.61%～14.93%;其中第11染色体上的2个QTL位于相同区域内,并且其增强耐冷性等位基因均来自耐冷性较差亲本Kasalath.本研究结果及其中检测到的QTLs两侧的连锁分子标记可为水稻芽性状耐冷性分子育种提供理论依据.     

盐、碱胁迫下水稻苗期根数和根长的QTL分析

在盐、碱胁迫条件下,分析水稻苗期的根数和根长并定位其QTL位点,为水稻的耐盐性和耐碱性的遗传机制及分子标记辅助育种提供理论基础。以盐碱敏感水稻品种东农425与强耐盐碱水稻品种长白10为亲本构建的重组自交系(RIL)为作图群体,在盐胁迫140 mmol/L的NaCl和碱胁迫0. 15%Na_2CO_3的处理条件下,以正常浇灌为对照,进行水稻苗期时根数和根长的测定,利用QTL IciMapping v3. 3软件的完备区间作图法(ICIM)分别对盐、碱胁迫和对照条件下水稻的根数和根长进行QTL分析。检测到18个加性效应QTL,在第1,2,3,4,5,7,8,9和10染色体上,LOD值为2. 01～3. 35,表型变异的贡献率为6. 02%～20. 06%。自然条件下,检测到4个与根数相关的QTL,qNRN7-2贡献率最大,为12. 46%,未检测到根长相关的QTL。在盐胁迫下,共检测到5个与根长、根数相关的QTL,qSRN3的贡献率最大,为20. 06%。在碱胁迫下,共检测到与根数和根长相关的3个QTL,qARN2的贡献率为12. 99%; qARL3和qARL5的贡献率分别为7. 04%和8. 88%。共检测到4个自然条件与盐胁迫差值的根数和根长相关的QTL,其中,qNSRN8-2和qN-SRL1贡献率较大,分别为14. 01%和14. 12%。在自然条件与碱胁迫的差值条件下,共检测到2个与根长、根数相关的QTL,分布在3,10号染色体上;检测到1个与根数相关的QTL,位于3号染色体上的qN-ARN3,贡献率为6. 02%;检测到1个与根长相关的QTL,位于10号染色体上的qN-ARL10,贡献率为7. 45%。在盐胁迫和碱胁迫条件下,水稻苗期的根数和根长都受到明显影响,相对于盐胁迫,水稻对碱胁迫更为敏感。     

水稻孕穗期耐冷性QTLs分析

本研究以籼粳交“密阳23/吉冷1号”的F2∶3 代200个家系为作图群体,在韩国春川进行冷水胁迫下水稻耐冷性鉴定,并以利用SSR标记构建的分子连锁图谱为基础,对水稻孕穗期耐冷性及其相对耐冷性进行数量性状位点（QTLs）分析。研究结果,在第1、2、4、11和12染色体上检测到与孕穗期耐冷性相关的QTL各1个,对表型变异的解释率为5     

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。     

高粱重组自交系耐盐性相关性状遗传分析

耐盐是高粱重要的农艺性状,耐盐遗传分析对于高粱育种具有重要意义。为选育耐盐高粱新品种、研究耐盐遗传规律,选用耐盐性品种三尺三和盐敏感品种Tx622B杂交得到的482个F_5重组自交系群体为试验材料,采用砂培法进行栽培,对群体的发芽率、苗高、鲜质量和干质量4个性状进行苗期耐盐性的鉴定,利用单世代联合的数量性状分离分析方法来进行高粱耐盐性状的遗传分析。结果表明:耐盐性品种三尺三和盐敏感品种Tx622B亲本间的耐盐性状差异显著,F_5群体材料耐盐性状发芽率、苗高、鲜质量、干质量的相对平均值均在亲本之间,杂交后代存在不同程度的耐盐性变异,符合数量性状遗传;对4个性状耐盐指数进行相关性分析表明,4个性状两两间存在极显著的正相关性;高粱分离群体的相对发芽率、相对苗高、相对鲜质量和相对干质量均呈单峰偏态分布,可进行单世代遗传分析,存在主基因效应;通过遗传模型分析发现,高粱重组自交系F_5群体耐盐性对盐敏感性为显性,高粱耐盐性状遗传符合2对主基因的完全显性(B-5)遗传模型;在B-5模型中,发芽率主基因遗传率为40. 94%;苗高主基因遗传率为31. 22%;鲜质量主基因遗传率为39. 19%;干质量主基因遗传率为63. 98%。发芽率、苗高、鲜质量和干质量作为高粱耐盐性评价的主要性状具有较高的遗传力,对于高粱耐盐品种的选择和培育具有深远的意义。     

水稻苗期耐冷QTL的图谱整合

提高水稻苗期耐冷性是寒地水稻育种的主要目标之一。本研究利用生物信息学手段,收集整理了来自11个作图群体共96个与水稻苗期耐冷性相关的QTL信息。通过Biomercator2.1和共有标记映射,将QTLs整合到参考图谱cornell2001上,并通过元分析的方法计算真实QTLs。建立了水稻苗期耐冷QTLs的一致性图谱,共发现18个"真实QTLs"及其连锁标记。为水稻苗期耐冷基因的精细定位、图位克隆以及分子辅助育种奠定基础。     

水稻特异粗茎相关性状QTL的初步定位分析

本研究以新颖的极端粗茎水稻材料R404及细茎品种日本晴为亲本杂交构建的F2分离群体(152个单株)为作图群体,对控制水稻茎秆粗、茎壁厚以及穗颈粗3个茎粗度相关性状的QTL进行定位分析。通过QTL Ici Mapping分子标记作图软件分析,在水稻3、8、11以及12号染色体上分别检测到7个QTLs,其中茎粗和穗颈粗的2个QTL q SDM8.1和qRDM8.1可能为同一基因位点调控,茎粗和茎壁厚的2个QTL qSDM3.1及q SWT3.1也定位在相近的位置,这2个染色体位置可能存在控制茎粗的一因多效的基因。qSWT3.1(15.39%)、qRDM3.1(44.66%)和q SDM8.1(19.16%)在其所控制的相应性状(茎粗,茎壁厚和穗颈部粗)中的贡献率是最大,是主效QTL。除了定位于3号染色体的QTLs外,其他与粗茎性状相关的QTLs均为新发现的QTLs。本研究结果为粗茎QTL的进一步精细定位奠定了基础,也为粗茎QTL应用于水稻抗倒伏品种的培育及种质创新提供重要的基因来源,对保障国家粮食安全具有重要的意义。