稻米垩白性状的QTL检测、上位性及环境效应分析

水稻的垩白性状是当前限制中国稻米品质提升的最主要因素。研究垩白形成机理及遗传特性,将有利于提高育种中垩白性状的改良效率。本课题组先前构建了广陆矮4号/佳辐占重组自交系(GJ RIL)及遗传图谱。本研究连续2年在上杭县和龙海市两地共种植6季GJ RILs,据各季垩白性状表型数据进行遗传分析,结合遗传图谱进行QTL定位、上位性分析和环境效应分析。遗传分析发现垩白粒率和垩白度呈偏态分布,推测垩白性状受主效基因与微效基因共同影响。QTL定位中,垩白粒率获得3个QTLs,qPGWC2、qPGWC4和qPGWC5,遗传贡献率分别为2.84%、3.74%和14.09%;垩白度获得3个QTLs,qDEC1、qDEC4和qDEC5,遗传贡献率分别为2.96%、4.88%和7.79%。上位性分析中,垩白粒率和垩白度分别获得7对和5对上位性QTLs,贡献率为0.23%~3.55%。RM307~RM518区间内同时检测到垩白粒率和垩白度的QTLs,并参与了垩白粒率和垩白度的上位性互作。RM598~RM5140区间内也同时检测到垩白粒率和垩白度的QTLs,也参与了垩白度的上位性互作。环境效应分析发现,垩白度的3个QTLs及eqDEC10和eqDEC9这对上位性QTLs均与2010年早季龙海种植环境发生显著或极显著的互作效应。     

水稻千粒重和垩白粒率的QTL及其互作分析

产量因子千粒重和稻米品质指标垩白粒率密切相关。本研究以越光/Kasalath//越光BIL群体为材料,分析千粒重和垩白粒率的相关性、QTL、上位性互作及其环境的互作效应。相关分析表明,群体千粒重和垩白粒率在2005年和2006年均呈极显著正相关,相关系数分别为0.42和0.35 (P<0.001)。2年共检测到千粒重QTL 11个,其中5个在2年重复检测到,5个具有环境互作效应;千粒重上位性互作8对,7对与环境存在互作。垩白粒率QTL 6个,3个具有环境互作效应;上位性互作9对,其中4对具有上位性环境互作效应。比较分析发现3个主效QTL同时控制千粒重和垩白粒率的表现,千粒重和垩白粒率的增效等位基因来自同一亲本;1对上位性互作同时对千粒重和垩白粒率有相同的影响。一些与垩白粒率不相关的千粒重主效QTL,如qTGW-3c、qTGW-4a和qTGW-6b,可为育种所利用。对利用QTL定位结果进行千粒重和垩白粒率分子辅助选择育种进行了探讨。     

辽宁省水稻新品种品质现状与生态变异性分析

以辽宁省2004～2005年新育成的26个中晚熟品种为试验材料,分析了辽宁省水稻新品种的品质现状,结果表明水稻新品种在糙米率、整精米率和直链淀粉指标上基本能达到国家优质米标准,而在垩白粒率、垩白度上差距较大,只有20%左右的品种达到了一级米标准.两年多点试验表明水稻的品质性状存在很大的生态变异性,稻米品质均显著或极显著受基因型、环境及其互作的影响,但基因型与环境效应对各性状所起的作用不同,糙米率、垩白性状和直链淀粉含量主要受基因型影响,而整精米率和垩白度主要受基因型×环境互作的影响.     

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。     

宁夏水稻审定品种品质性状优化及影响因素分析

对宁夏审定的40份水稻品种品质性状进行分析,对参试材料进行优质分级,为宁夏水稻优质育种提供参考.结果表明,供试品种品质性状总体较好,达到Ⅲ级以上100％标准的有4项,即透明度、直链淀粉含量、胶稠度和碱消值,但不同品质性状间的变异系数有很大差异.在本研究中,垩白度和垩白粒率变异系数最大,碱消值、糙米率、精米率、直链淀粉含量变异系数较小.供试品种的优质选标率在糙米率和精米率上没有达到Ⅰ级的品种,但其余的7项品质指标均达到Ⅰ级米标准,并且从碱消值和垩白粒率来看,优质百分率能达到87.5％和62.5％.对供试的40份品种品质性状主成分分析得出,垩白因子、蒸煮因子、碱消值因子、加工因子的累计贡献率达82.54％,将4个主成分与品种理化指标分值进行回归分析,建立回归方程:Y=27.012 7+0.075 9 X1-0.488 7 X2 +0.481 0 X3-2.2130X4.宁夏水稻品种可通过提高稻米糙米率、整精米率、碱消值、胶稠度、直链淀粉含量、透明度,实现品种品质的整体改善;而要提高优质品种等级则要侧重于垩白性状的改良,并实现品质性状间的均衡提升.     

粳稻稻米外观和碾磨品质性状与植株农艺性状的遗传关系分析

研究了不同环境条件下粳稻稻米外观品质、碾磨品质与植株农艺性状间的遗传关系.结果表明,糙米长、糙米宽、垩白率、透明度等外观品质性状以及糙米率、精米率、整精米率等碾磨品质性状与大多数植株农艺性状间存在极显著的正向或负向协方差.稻米外观品质性状与单株穗数、千粒重等性状间主要表现为遗传主效应协方差,垩白率、透明     

水、旱栽培条件下稻米主要品质性状的比较研究

以旱稻品种IRAT109的116个株系与水稻品种越富杂交构建的DH群体及其亲本，在水、旱2种栽培条件下种植，研究了稻米加工、外观、蒸煮和营养等品质性状的变化规律及其各品质性状间的相关性。结果表明，在11个稻米品质性状中，蛋白质含量、整精米率、胶稠度和碱消值等4个性状水、旱2种不同栽培条件下差异较大，说明这些性状受水分条件影响较大；粒长、粒宽、直链淀粉含量和垩白率也有一定的差异，一定程度受土壤水分环境影响。旱栽条件下稻米蛋白质含量、整精米率、胶稠度、碱消值等均有不同程度的升高，其中蛋白质含量平均提高37.9%，平均增加3.02个含量百分点，而垩白率下降，稻米米粒变小，总体上旱栽稻米品质有变优趋势。糙米率、精米率和长宽比在2种栽培条件下没有差异，基本上不受土壤水分环境影响。此外，对同一品质性状在水、旱2种不同栽培条件下相关性分析，表明加工品质性状的基因与环境互作较大，外观、蒸煮和营养等品质性状比较稳定。因此，通过水稻和旱稻相互杂交，可将旱稻的抗旱基因导入外观品质、蒸煮、食用品质以及营养品质优良的目标水稻亲本中，选育出抗旱、优质的水稻或旱稻品种。     

新型植物生长调节物质对水稻产量及品质的影响研究

灌浆结实期对两优培九、汕优63和扬稻6号3个不同品质的品种进行PDJ、BR和ALA3种植物生长调节物质处理试验,研究结果表明:植物生长调节物质对水稻产量及品质均产生影响。BR及ALA导致稻米的整精米率下降和垩白粒率的上升,而PDJ处理结果与之相反;不同浓度的ALA处理后,导致稻米的整精米率下降、垩白度以及垩白粒率上升,但对糙米率、精米率和外观品质等其他稻米品质的指标影响不大。3种植物生长调节物质均可使供试验的3个品种的结实率明显提高,并使千粒重、单位面积产量增加。     

杂交中稻稻米垩白测定方法的改良

以59个杂交中稻品种为材料, 研究了稻米垩白指标间的关系. 结果表明: 精米的垩白粒率、垩白面积大小和垩白度分别比整精米的显著提高. 以整精米测定的垩白度不能代表实际需要表达的精米的垩白状况. 整精米垩白度、精米垩白粒率和垩白度分别与整精米的垩白粒率呈极显著正相关, 可通过整精米垩白粒率推算整精米垩白度以及精米的     

植物生长调节物质对食用稻米品质的影响研究

灌浆结实期对两优培九、汕优63和扬稻六号三个不同品质的品种进行PDJ、BR和ALA三种植物生长调节物质处理试验,研究表明：植物生长调节物质对灌浆期稻米品质的存在影响。BR及ALA导致稻米的整精米率下降和垩白粒率的上升,而PDJ处理结果与之相反;不同浓度的ALA处理后,导致稻米的整精米率的下降、垩白度以及垩白粒率的上升,但对稻米品质的加工品质如糙米率及精米率和外观品质等其他指标影响不大。三种植物生长调节物质均可使供试验的三个品种的结实率明显提高,并使千粒重增加,且使杂交稻稻米的胶稠度一般呈上升趋势,而常规稻的胶稠度有所下降。生长调节物质对稻米氨基酸含量有影响但规律性不强。     

辽宁省不同熟期水稻品质性状分析

对辽宁省不同熟期水稻品种品质性状进行综合分析,为水稻优质育种和栽培提供参考。以辽宁省中早熟、中熟、中晚熟和晚熟4个熟期65个品种（系）为试验材料,分析辽宁省不同熟期水稻品种（系）品质性状差异及其相关关系。结果表明,垩白粒率、垩白度、透明度的变异系数较大,不同熟期间表现基本一致。4个熟期中中早熟品种（系）的品质性状整体较好,只有垩白度的优质米达标率较低,说明垩白性状是今后水稻品质改良的重点。相关分析表明,垩白粒率、垩白度均与直链淀粉含量呈极显著正相关,与胶稠度呈显著负相关,糙米率与精米率、整精米率、胶稠度呈极显著正相关。辽宁省水稻优质育种可通过合理调整直链淀粉含量,降低垩白粒率和垩白度,提高整精米率,实现品质的整体改善。     

穗发芽深度对早稻米品质和 RVA谱特征值的影响研究

以3个早稻品种（组合）为材料,采用发芽箱人工诱导模拟穗发芽的方法,研究了不同穗发芽深度对水稻稻米品质和RVA谱特征值的影响。结果表明：穗发芽严重影响稻米品质,发芽引起糙米率、精米率和整精米率下降,垩白粒率增多和垩白大小增大,碱消值降低,糊化温度升高,胶稠度减小,粗蛋白含量降低,其中整精米率下降幅度最大,最大降幅达50%以上,其次是垩白大小。因此发芽严重影响了稻米的加工品质、外观品质和蒸煮品质,营养品质;发芽还使RVA谱的特征值最高黏度和崩解值度减小,降低稻米的食味品质。     

长江流域杂交早稻品质性状的表现及配合力研究

在探索我国长江流域杂交早稻品质改良的育种手段，为其品种选育提供理论依据。选用长江流域生产上大面积应用的6个早籼稻不育系和5个早籼稻恢复系及NCⅡ设计配制了30个杂交早稻组合，对各组合的12品质性状进行了测定和分析。结果表明，各品质性状的杂种优势表现普遍介于双亲之间，垩白和整精米率是长江流域杂交早稻品质改良的主要限制因子。12个主要品质性状组合间方差均达极显著水平，存在极显著的遗传差异；各品质性状基因的加性效应和非加性效应对杂交早稻的品质存在极显著的影响。各品质性状狭义遗传力为长/宽>粒长>垩白度>粒宽>整精米率>糊化温度>直链淀粉含量>垩白率>垩白面积>出糙率>胶稠度>精米率。出糙率与精米率,整精米率与糊化温度, 粒长与长/宽, 粒宽与垩白粒率、垩白面积、直链淀粉, 垩白粒率与精米宽、垩白面积、直链淀粉含量,垩白面积与粒宽、垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量等性状间存在显著或极显著正相关。整精米率与垩白粒率,长/宽与粒宽、垩白粒率、垩白面积、垩白度、糊化温度、直链淀粉含量等性状间呈显著或极显著负相关。对杂交早稻品质性状之间的内在联系、遗传以及品质改良也进行了讨论。     

覆膜旱作稻米品质的初步研究

以常规水管稻为对照,研究了水稻在覆膜旱作生态条件下的稻米品质。结果表明：与常规水管相比较,糙米率、粒长、长宽比、透明度、直链淀粉含量几乎没有变化;精米率、垩白度、杂交籼稻的湖化温度略有增加,蛋白质含量、杂交籼稻的整精米率明显增加;胶稠度、粳稻品种的整精米率略有下降,垩白粒率明显减小。依据部颁《优质稻米标准》ＮＹ１２２－８６综合评价,覆膜旱作稻米品质有一定程序的提高。     

籼型杂交早稻稻米品质性状的种子、细胞质和母体遗传效应分析

研究早籼杂交稻稻米品质性状的种子、细胞质和母体遗传效应,能为品质遗传改良提供理论依据.本研究以6个籼型不同胞质类型的三系不育系为母本,5个旱籼恢复系为父本,按不完全双列杂交设计,采用禾谷类作物种子数量性状平均数遗传模型,分析了旱籼杂交稻品质性状的遗传效应.结果表明糙米率、精米率、粒长、垩白粒率、直链淀粉含量、碱消值、整...     

杂交粳稻产量性状与品质性状相关性分析

为了探明杂交粳稻的产量性状与品质性状间的关系,以5个千粒重介于23.5~27.4 g之间的BT型不育系和40个千粒重介于18.7~31.2 g之间的三系粳稻恢复系,采用5×40 NCⅡ设计方式,配制200个杂交组合为试验材料,对产量性状、品质性状及其相互关系进行了分析,主要结果表明：单株谷重与单株有效穗数、每穗实粒数、结实率、千粒重均呈极显著正相关（r=0.47**,0.63**,0.53**,0.35**）,与穗长呈显著正相关(r=0.15**);对单株产量贡献最大的是每穗实粒数。垩白粒率和垩白度2个性状是杂交粳稻品质改良的重点,其次是精米率和整精米率;糙米率、精米率、整精米率相互间均呈极显著正相关,糙米率与垩白粒率和垩白度呈极显著正相关（r=0.33**,0.25**）。产量性状对品质性状的影响不大,通过筛选,可以将高产、优质的性状聚合到同一杂交组合中。     

食用稻米品质性状间的相关性分析

对来自全国各地的8 390份稻米样品按籼型常规稻、籼型杂交稻、粳型常规稻和粳型杂交稻进行分类,并对其品质性状做了相关分析和多重比较。简单相关分析的结果表明：（1）在碾磨品质上,糙米率、精米率、整精米率两两极显著正相关;（2）在外观品质上,籼粳稻的长宽比与糙米率、精米率、整精米率、垩白率、垩白度均呈显著负相     

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。     

水稻糙米蛋白质含量QTL定位及上位性分析

稻米蛋白质含量是水稻(Oryza sativaL.)营养品质育种的重要内容之一。本研究以华恢3号与中国香稻构建的重组自交系(RILs)群体为材料,构建了含有156个SSR标记的遗传连锁图谱,结合近红外分析仪测定两年(2009年,2010年)的糙米蛋白质含量,进行了QTL定位和遗传基础分析研究。两年共定位到3个控制糙米蛋白含量的QTL和16对上位性互作的位点。其中检测到的3个QTLs,分别位于第4、6、8染色体上,单个QTL解释的表型变异率为3.39%~34.2%,两年解释的总表型变异率分别为41.2%和5.95%,这些QTL中只有位于第8染色体短臂在区间RM310~RM547的qbpc8在2009年和2010年被重复检测到。LOD值分别为22.5和3.5,解释表型变异率分别为34.2%和5.95%。这些QTL的发掘,为分子标记辅助选择改良水稻营养品质奠定了基础。     

不同环境基于高密度遗传图谱的稻米外观品质QTL定位

为解析稻米外观品质遗传基础, 挖掘稳定存在的控制稻米外观品质性状的QTL, 本研究以籼稻品种V20B和爪哇稻品种CPSLO17作为亲本, 构建包含150个重组自交家系(recombinantion inbred line, RIL)的RIL作图群体, 进行外观品质性状QTL定位分析。利用特定位点扩增长度测序(SLAF-seq)技术, 构建了一个由12个连锁群包含8602个标记, 平均间距为0.29 cM的高密度遗传图谱。采用IciMapping 4.0软件的ICIM-ADD方法在3种环境(贵阳、贵定、三亚)对4个外观品质性状(粒长、粒宽、垩白度和垩白粒率)进行QTL (quantitative trait locus)定位分析。结果表明: 3种环境共检测到9个粒长QTL、6个粒宽QTL、3个垩白度QTL和4个垩白粒率QTL; 有5个QTL在多个环境被重复检测到, 其中3种环境都定位到的粒宽QTL qGW5-1和垩白度QTL qCha5-1为同一定位区间(第5染色体的Marker1642127-Marker1514505); 此外, 垩白度QTL qCha5-2的定位区间(Marker1554573-Marker1554589)和垩白粒率QTL qCGP5-2也是一样的。序列比对发现QTL qCha5-1定位区间仅51.5 kb, 是新的垩白性状主效QTL。本研究结果不仅为挖掘新的外观品质性状基因奠定基础, 也有助于开发新的分子标记进行水稻外观品质性状遗传改良。