高产粳稻沈农265产量相关性状的QTL分析

利用沈农265/丽江新团黑谷的176个F2 3家系群体构建包含90个SSR标记的连锁图谱,并对穗长、每穗颖花数、每穗实粒数、着粒密度、结实率、有效穗数和千粒重等7个产量相关性状进行QTL分析。结果表明,共检测到15个控制产量性状的QTL,分布在第3、4、6、8、9以及第12染色体上。包括3个控制穗长的QTL;3个控制每穗颖花数的QTL;1个控制每穗实粒数的QTL;2个控制着粒密度的QTL;2个控制结实率的QTL;3个控制千粒重的QTL以及1个控制有效穗数的QTL。其中,主效QTL有4个,分别是qPL9,qSPP4-1,qSD9和qRG12。这些QTL将为水稻分子设计育种提供"元件",同时为阐明水稻产量相关性状分子机制提供基础信息。     

水稻穗型相关性状的QTLs定位

稻穗大小是决定水稻产量的重要性状,为了挖掘与穗型相关的基因,为水稻产量遗传育种研究提供理论基础和应用价值,以大穗籼稻地方品种宝大粒(BDL)和小穗粳稻品种矮格拉(AGL)为亲本,构建F_2代群体,对穗型性状进行数量性状座位(QTL)初步分析;根据F_2群体定位结果,标记选择区间杂合体,自交构建F_4分离群体,验证QTL位点。结果表明,在F_2群体中共检测到与5个穗型相关性状的6个QTLs,分别位于第2、6、7染色体上。二次枝梗数QTL qNSB7和一次枝梗数QTL qNPB7定位于第7染色体的RM542～A83区间,LOD值(表示连锁可能性的大小)分别为10.84和5.03,分别解释30.74%和12.34%的表型变异,并且在其相邻的A85～A28和A83～A85区间分别检测到每穗颖花数QTL qSNP7和穗长QTL qPL7,LOD值分别为5.31和4.12,表型贡献率分别为14.80%和11.82%。另外,在第2染色体上检测到1个穗长QTL qPL2,LOD值为3.76,表型贡献率为9.12%;在第6染色体上检测到1个结实率QTL qSSR6,LOD值为4.34,表型贡献率为11.26%。以qNSB7为目标QTL,在F_4分离群体中进行验证,结果表明,qNSB7仍位于RM542和A83标记之间,LOD值为9.84,解释了30.74%的表型变异,且其他3个QTLs qSNP7、qPL7和qNPB7都聚集在这317 kb的区间,解释了17.2%～24.6%的表型变异。由结果可知,qNSB7是1个通过增加二次枝梗数,影响每穗颖花数、一次枝梗数和穗长的一因多效新位点。     

水稻第6染色体短臂产量性状QTL簇的分解

【目的】将水稻第6染色体短臂上产量性状QTL分解到更小的区间中。【方法】从珍汕97B/密阳46重组自交系群体筛选到针对第6染色体短臂RM587-RM19784区间的剩余杂合体,衍生了一个由221个株系组成的F2:3群体,种植于海南和浙江两地,考察每株穗数、每穗实粒数、每穗总粒数、千粒重、结实率和单株产量,建立SSR标记连锁图,应用Windows QTL Cartographer 2.5检测QTL。【结果】在所分析的6个性状中,除穗数外在第6染色体短臂上的目标区间均检测到QTL,分别座落于目标区域中3个以上的不同区间中,单个QTL对群体性状表型变异的贡献率为6.3%～35.2%;控制产量构成因子的QTL基本以加性作用为主,但3个单株产量QTL的显性度分别为1.65、0.84和0.42。【结论】目标区间存在3个以上的产量性状QTL,且同一区间控制不同性状的QTL、不同区间控制同一个性状的QTL在遗传作用模式、效应方向和效应大小上存在一定差异。     

利用高代回交导入系定位稻米外观品质性状QTL

利用252个Lemont导入到特青背景的高代回交导入系,研究稻米外观品质性状相关的数量基因定位.共检测到控制垩白度的3个QTL,分别位于第6、7、8染色体上;控制粒长的QTL 3个,分别位于第4、7和11染色体上;控制粒宽的QTL 5个,分别位于第2、4、6、7、11染色体上;控制粒长宽比的QTL 2个,分别位于第2和第6 染色体上;第7 染色体的OSR4-RM505区间是垩白度、粒长和粒宽的共同基因座位,第 6 染色体的RM439-RM340区间同时控制垩白、粒宽和长宽比;影响稻米外观品质相关性状的一些QTL位于同一染色体的相同或者相邻区域上.     

水稻染色体片段代换系Z745的鉴定及穗部性状QTL定位

对水稻染色体片段代换系Z745进行染色体代换片段鉴定,并用以日本晴为背景亲本、水稻染色体片段代换系Z745为供体亲本杂交构建的次级F_2群体定位水稻穗部性状QTL,以期发现新的穗部性状QTL。结果发现,Z745共含有17个代换片段,分布于第1、3—8、10和12染色体,代换片段总长度为26.1 Mb,平均代换长度为1.54 Mb;Z745的穗长、一次枝梗数、二次枝梗数和穗粒数均极显著高于日本晴;鉴定出21个穗部性状QTL,分布于其中9个代换片段上,位于第1、3—5、7—8、10和12共8条染色体上,其中,穗长QTL 4个(1、4和7染色体)、一次枝梗数QTL 4个(1、5、7和8染色体)、二次枝梗数QTL 6个(1、7、10和12染色体)、穗粒数QTL 7个(1、3、7、8、10染色体)。定位到的穗长QTL (qPL7-1、qPL7-2)、二次枝梗数QTL(qNSB7-1)和穗粒数QTL(qSPP1-1)已被报道,其余穗部性状QTL尚未报道。     

不同生长环境下水稻主要农艺性状的QTL分析

 以籼粳交密阳23/吉冷1号200个F2：3家系作为作图群体，在北京（正常生长环境）、昆明（自然低温胁迫）、公主岭（冷水胁迫）、韩国春川（正常生长环境和冷水胁迫）等5种不同生长环境下进行了水稻秆长、穗长、穗粒数和穗抽出度等主要农艺性状的异地鉴定，并利用SSR标记进行了上述农艺性状的QTL分析。检测结果表明，5种不同环境下检测到与上述农艺性状相关的QTL共44个，分布于除第9染色体外的11条染色体上。qCL1a、qCL1b、qCL5a、qCL6b、qPL1a、qPL3a、qPL6b、qPL6c、qPL7b、qSP8b、qSP1c、qSP11a、qSP12和qPE1至少在2种不同生长环境下均检测到，受环境的影响较小，为较稳定的QTL。其中，qCL1a、qCL1b、qPL1a、qSP1c和qPE1对表型变异的解释率分别为24.2%～55.2%、22.7%～39.9%、12.5%～27.7%、14.4%～33.5%和26.6%～28.7%，为主效基因，主要表现为超显性。这些主效QTL在低温环境下对水稻秆长、穗长、穗粒数和穗抽出度有增效作用，与水稻耐冷性有一定的相关性。     

大穗型水稻穗部性状的QTL定位

【目的】对大穗型水稻穗部性状的数量性状基因座(QTL)进行定位,为水稻超高产育种提供优质的种质材料。【方法】利用95个在双亲具有明显多态性的分子标记和213个由大穗型水稻材料lp1与9311构建的F2群体单株,采用完备区间加性模型作图法(ICIM-ADD)对穗长、每穗粒数和着粒密度3个穗部性状的QTL进行检测。【结果】共检测到5个穗部性状QTL,其中穗长QTL 1个,每穗粒数QTL 2个,着粒密度QTL 2个,分布于第3、4、6、10和11号染色体上。检测到的QTL LOD介于2.63~2.91,表型贡献率为7.42%~17.72%,贡献率大于10.00%的主效QTL有2个(qSSD-3-1和qPL-11-1),分别有2个和3个QTL的增效等位基因来源于大穗lp1和9311。【结论】定位得到的主效QTL qSDD-3-1和qPL-11-1可用于分子标记辅助选择育种,新的穗长QTL qPL-11-1可用于精细定位和克隆。     

TD70/Kasalath RIL群体定位水稻花药基部开裂长度QTL（英文）

利用花药基部开裂长度存在明显差异的粳稻品种TD70和籼稻品种Kasalath的重组自交系(包含240个系)为作图群体,对控制水稻花药基部开裂长度的QTL进行鉴定,并对水稻花药基部开裂长度和其他农艺性状进行相关性分析。利用Ici Mappingv3.4软件,运用复合区间作图法,以均匀分布于12条染色体的141个SSR标记进行花药基部开裂长度的QTL检测,共检测到2个QTL位点。位于第6染色体RM3和RM3628之间的q LDBT6,LOD值3.23,贡献率6.18%,加性效应17.74%。q LDBT8位于第8染色体RM1376和RM4085之间,LOD值2.95,贡献率8.00%,加性效应20.09%,推测该区域与小穗不育有重要关系。RIL群体的花药基部开裂长度与剑叶宽、千粒质量、粒长、粒宽、粒厚间存在极显著正相关,与抽穗期、株高、分蘖数、剑叶长、总粒数、结实率和抽穗当天最高温度、抽穗期平均温度、抽穗期最高温度以及芒长之间不相关。     

TD70/Kasalath RIL群体定位水稻花药基部开裂长度QTL

利用花药基部开裂长度存在明显差异的粳稻品系TD70和籼稻品种Kasalath的重组自交系(包含240个系)为作图群体,对控制水稻花药基部开裂长度的QTL进行鉴定,并对水稻花药基部开裂长度和其他农艺性状进行相关性分析。利用Ici Mappingv3.4软件,运用复合区间作图法,以均匀分布于12条染色体的141个SSR标记进行花药基部开裂长度的QTL检测,共检测到2个QTL位点,其中q LDBT6位于第6染色体RM3和RM3628之间,LOD值3.23,贡献率6.18%,加性效应17.74%;q LDBT8位于第8染色体RM1376和RM4085之间,LOD值2.95,贡献率8.00%,加性效应20.09%,推测该区域与小穗不育有重要关系,有必要进一步研究。RIL群体的花药基部开裂长度与剑叶宽、千粒质量、粒长、粒宽、粒厚间存在极显著正相关,与抽穗期、株高、分蘖数、剑叶长、总粒数、结实率、抽穗当天最高温度、抽穗期平均温度、抽穗期间最高温度以及芒长之间不相关。     

水稻剑叶角度与主穗产量的遗传剖析

理想水稻株型的选育与高产育种密切相关,而剑叶角度则是构成水稻理想株型的重要指标之一,同时也是影响水稻产量的重要因素.合理开发利用水稻中控制剑叶角度及产量相关的数量性状基因座位(QTL),并结合分子育种技术,可更好地为高产制繁种目标服务.通过应用由244个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系(RIL)群体,构建含256个分子标记的连锁图谱,采用QTL区间作图法对剑叶角度及主穗产量等5个性状进行定位分析,共检测到17个QTL,分布于染色体1、2、3、5、6、9、10、11.这些QTL对相应性状的贡献率介于3.46～25.64%之间.在第1染色体上检测到控制5个性状的QTL,其中控制剑叶角度的两个QTL;在第2、3、9、10、11染色体上分别检测到各一个QTL;第5染色体上检测到控制剑叶、每穗总粒数和每穗实粒数的3个QTL;1个每穗实粒数和2个每穗实粒重的OTL分布于第6染色体上.多个区间表现出对两个性状的显著作用,其中第1染色体2个,第6染色体1个.相关性分析表明,较小的剑叶角度可通过提高结实率进而显著增加产量.     

不同环境下水稻株高和穗长的QTL分析

【目的】水稻株高和穗长是影响水稻产量的2个重要因素,选育长穗大粒和株高适中的品种将对水稻的增产有非常重要的意义。通过对株高和穗长进行多环境QTL分析,鉴定稳定表达的株高和穗长的主效QTL,增加对株高和穗长遗传行为的了解,为水稻株型育种提供参考。【方法】首先,以辽宁省超级粳稻品种沈农265和云南省的地方粳稻品种丽江新团黑谷杂交衍生的粳-粳交重组自交系（recombinant inbredline,RIL）群体为试验材料,采用QTL IciMapping v3.0软件基于完备复合区间作图法在多环境条件下（沈阳,2011;海南,2012年;沈阳,2013年）对株高和穗长进行QTL分析;其次,基于上面定位的结果,结合已发表的文献和水稻数据库中的相关数据,对在3种环境条件下检测到的主效QTL进行比较分析,确定其可靠性;最后,采用主效QTL-BSA法（Bulked Segregant Analysis of Major QTL）对3种环境条件下检测到的主效QTL进行分析,进一步缩小目标QTL的区间范围。【结果】在3种环境条件下,沈农265和丽江新团黑谷的株高和穗长均存在显著差异,在RIL群体中,株高和穗长存在较大幅度变异,呈现双向超亲分离,近似于正态分布,这表明株高和穗长均为多基因控制的数量性状。在3种环境下,共检测到9个与株高和穗长相关的QTL,包括5个株高QTL,分布于第6、7、9和12染色体上,LOD介于2.67-19.39,加性效应值在-17.68-2.90,单个QTL贡献率为4.25%-37.35%;4个穗长QTL,分布于第6、7和9染色体上,LOD介于3.57-23.18,加性效应值在-3.22-1.42,单个QTL贡献率为11.30%-61.62%。有5个QTL被单独检测到,仅有4个QTL能在2个或3个环境中被检测到。其中,位于第9染色体上相同区间的qPL9a和qPH9能在3种环境中被检测到,而位于第7染色体上相同区间的qPH7和qPL7b分别能在2种或3种环境中被检测到,增效等位基因均来自丽江新团黑谷。同时,依据已发表的相关文献和Gramene网站对所定位的主效QTL进行整合分析,在第7染色体上的RM10-RM248区域存在一个油菜素内酯的信号转导调控因子基因OsBZR1和8个控制株高或穗长相关的QTL,在第9染色体上的RM566-RM242区域存在多个赤霉素合成或油菜素内酯合成相关基因和9个控制株高或穗长相关的QTL,进一步验证了所检测到的主效QTL的可靠性。利用主效QTL-BSA分析法将第9染色体上控制株高和穗长的QTL-qPHL9（qPL9a和qPH9）定位在RM1189-RM24457,物理距离522.46 kb,而将新发现的第7染色体QTL-qPHL7（qPL7b和qPH7）定位在RM478-RM429,物理距离为856.49 kb。【结论】3种环境中,在沈农265和丽江新团黑谷的RILs群体分别检测到5个控制株高和4个控制穗长的QTL,其中位于第9染色体上的主效QTL-qPHL9同时影响株高和穗长,在3种环境中均能被检测到,位于第7染色体上的主效QTL-qPHL7同时影响株高和穗长,该位点能在2种环境中被检测到,是一个新的多效性QTL位点。     

水稻芽期耐冷性QTL的分子定位

 以籼粳交密阳23号/吉冷1号的F2：3 代200个家系作为作图群体，构建了一张含有97个微卫星 （SSR）标记的分子连锁图谱。在5℃低温条件下，对F3家系进行芽期耐冷性鉴定，并利用SSR标记进行了芽期耐冷性数量性状位点（QTL）分析。研究结果表明，芽期耐冷性在F3家系群中呈单峰连续分布，表现为由多基因控制的数量性状；共检测到与芽期耐冷性有关的QTL 3个，分别位于第2、4 和7染色体上，对表型变异的贡献率范围为11.5%～20.5%。其中，位于第4染色体RM273～RM303的qCTBP4对表型变异的贡献率最大。     

Molecular Mapping of QTLs for Cold Tolerance at the Budburst Period in Rice

The quantitative trait loci (QTLs) for cold tolerance at the budburst period (CTBP) was identified using a F2:3 population including 200 lines derived from a cross of indica and japonica Milyang23/Jilengl. A molecular linkage map of 97 SSR markers was constructed using interval mapping and covered a total length of 1 357.3 cM with an average distance of 13.99cM, between adjacent markers in rice genome. The CTBP of F3 lines was evaluated at 5℃, and the survival seedling rate after treating under low temperature at the budburst period was used as cold tolerance index for CTBP. A continuous distribution near to normal for CTBP was observed in F3 lines, CTBP is a quantitative trait which was controlled by some genes. Three QTLs on chromosomes 2, 4 and 7 which are associated with CTBP were detected on location of RM6-RM240, RM273-RM303, RM214-RMll, respectively,which explained the range of the observed phenotypic variance from 11.5 to 20.5%. qCTBP4detected on RM273-RM303 of chromosome 4 explained 20.5% of the observed phenotypic variance. The effect of qCTBP4's allelic gene comes from Jileng 1.     

水稻叶绿素含量的动态QTL剖析

为剖析水稻叶绿素不同时期的发育动态规律及其遗传机制,以沈农265和丽江新团黑谷的粳-粳交重组自交系为材料,对水稻分蘖期、抽穗期和成熟期的叶绿素含量进行动态QTL分析.共检测22个条件QTL和14个非条件 QTL,分布在第5条染色体以外的11条染色体上.控制分蘖期、抽穗期和成熟期叶绿素含量的条件QTL分别有5个、7个和10个;控制分蘖期-抽穗期和抽穗期-成熟期叶绿素含量的非条件QTL各有7个.进一步分析表明,在叶绿素含量动态发育的不同阶段,控制叶绿素含量QTLs的数目、效应及作用方式不同,反映出叶绿素生物合成过程的复杂性.与其他研究比较发现,定位在第1染色体 RM428-RM580区段、第3染色体RM426-RM514区段、第4染色体RM470-RM559区段、第8染色体RM408-RM25区段和第9染色体RM566-RM242区段的位点可以在不同群体和不同环境下稳定表达.其中,第3染色体上 qCT3a、qCH3、qCM3以及第9染色体qCT9、qCH9b和qCH9等区域是提高叶绿素含量的重要功能区.对这些区域开发稳定并易于检测的分子标记,可用于培育高产新品种     

利用染色体片段置换系定位水稻粒型QTL

水稻粒型是衡量稻米外观品质的重要指标之一,鉴定和定位水稻粒型QTL对开展水稻粒型分子育种具有重要意义.本研究以8个染色体片段置换系为材料,选用分布水稻12条染色体上的153个SSR标记检测染色体片段置换系的置换片段,采用代换作图法对控制水稻粒型的3个主效QTL进行定位.结果表明:153个SSR标记中有104个标记在亲本间具有多态性,多态率为68.0%;8个染色体片段置换系在第3和第5染色体分别有6个和2个置换片段,置换片段长度分别为14.8 cM、16.6 cM、 15.5 cM、18.9 cM、29.1 cM、35.0 cM、17.9 cM 和17.0 cM,平均长度为20.6 cM;8个置换片段上共鉴定出3个粒型QTL,控制粒长的qGL-3-1 和qGL-3-2分别被界定在水稻第3染色体RM5551与RM6832及RM6832与RM3513之间,遗传距离分别为14.8 cM和5.3 cM的范围内,控制粒宽的qGW-5被界定在水稻第5染色体RM267与RM169之间遗传距离约11.7 cM的范围内.利用染色体片段置换系能准确地定位水稻粒型QTL,qGL-3-1、qGL-3-2和qGW-5的鉴定和初步定位为其进一步精细定位及分子标记辅助选择奠定了基础.     

Dissection of QTLs for Yield Traits on the Short Arm of Rice Chromosome 6

This study was undertaken to dissect quantitative trait loci （QTLs） controlling yield traits on the short arm of rice chromosome 6. A residual heterozygous line that carries a heterozygous segment extending from RM587 to RM19784 on the short arm of rice chromosome 6 was selected from an F7 population of the indica rice cross Zhenshan 97B/Milyang 46. An F2：3 population consisting of 221 lines was derived and grown in two trial sites. Six yield traits including number of panicles per plant, number of filled grains per panicle, total number of spikelets per panicle, spikelet fertility, 1 000-grain weight, and grain yield per plant were measured. An SSR marker linkage map was constructed and employed to determine QTLs for yield traits with Windows QTL Cartographer 2.5. QTLs were detected in the target interval for all the traits analyzed except NP, with phenotypic variance explained by a single QTL ranging between 6.3% and 35.2%. Most of the QTLs for yield components acted as additive QTLs, while the three QTLs for grain yield had dominance degrees of 1.65, 0.84, and -0.42, respectively. It was indicated that three or more QTLs for yield traits were located in the target region. The genetic action mode, the direction of the QTL effect, and the magnitude of the QTL effect varied among different QTLs for a given trait, and among QTLs for different traits that were located in the same interval.     

QTL Analysis of Some Agronomic Traits in Rice Under Different Growing Environments

The culm length, panicle length, spikelets per panicle and panicle exsertion were evaluated by using F2：3 population including 200 lines derived from the cross of indica and japonica Milyang 23/Jileng 1 under five different environments of Beijing （natural normal growing environment）, Kunming （natural cold environment）, Gongzhuling of China （cold water irrigation） and Chuncheon of Korea （natural normal growing environment and cold water irrigation）, and QTLs of these traits were analyzed by using SSR markers. The results showed that 44 QTLs related to these agronomic traits were detected under five different growing environments, and these QTLs have been located on 11 chromosomes except chromosome 9. The QTLs for qCLla, qCL1b, qCL5a, qCL6b, qPLla, qPL3a, qPL6b, qPL6c, qPL7b, qSP8b, qSPlc, qSP11a, qSP12, and qPE1 have been detected under more than two growing environments, and those that were little affected by environments, were stable QTLs. Among them, qCLla, qCLlb, qPLla, qSPlc, and qPE1 explained 24.2-55.2%, 22.7-39.9%, 12.5-27.7%, 14.4-33.5%, and 26.6-28.7% of observed phynotypic variation, respectively, which were major genes mainly appearing as overdominance. These QTLs cause the increase in action to culm length, panicle length, spikelets per panicle, and panicle exsertion under cold environment, showing that these QTLs were correlated with cold tolerance.