控制普通野生稻种子休眠性QTL的定位

水稻种子休眠性是关系到稻米品质和稻种质量的一个重要农艺性状。研究水稻种子休眠性遗传及分子机制对培育具有适度休眠性的优良水稻品种具有重要意义。本研究以籼稻品种9311为受体、普通野生稻为供体的染色体片段置换系群体为材料,在后熟不同时间检测群体种子休眠性,对控制种子休眠性的QTL进行定位分析,共定位到14个QTL,分布在第3、第4、第5、第6、第7、第10、第11、第12染色体上。筛选休眠性显著强于背景亲本9311的家系,分析这些家系携带的QTL数目,表明携带的位点越多,休眠性越强。进一步利用家系Q14与9311的F2群体验证了第7染色体标记RM180和RM21323之间存在一个效应较大的QTL qSD-7-2,该位点LOD值为18.49,可解释的表型变异率为33.53%,表明该位点是一个控制普通野生稻种子休眠性的主效QTL,且能稳定遗传。本研究为野生稻种子休眠基因的精细定位及克隆奠定了基础,且为培育强休眠性籼稻品种提供了育种材料。     

水稻抽穗期数量性状基因的定位及遗传效应分析

本研究利用特早抽穗粳稻品种石狩白毛和籼稻品种明恢63杂交的F2分离群体共116株,构建了含88个共显性分子标记的连锁图谱,对水稻(Oryza sativA L．)抽穗期进行基因定位。利用2种分析软件MAPMAKER／QTL和QTLMapper进行分析,共检测到3个抽穗期的数量性状基因座(QTLs)。2个软件共同发现第7染色体上RM214与A5106标记区间内存在1个主效QTL Hd7a（Hd7c),来自明恢63的这个位点的等位基因可使抽穗期延迟。其余2个QTLs分别位于第7、9染色体上。同时检测到有5对位点间存在上位性作用,但相对贡献率较小,表明上位性效应也是影响抽穗期的遗传基础。     

利用高密度遗传图谱发掘水稻抽穗期新位点

水稻抽穗期是决定水稻种植地区及其季节适应性的关键因素,发掘控制水稻抽穗期相关的新主效QTL至关重要。利用包含527个bin标记的高密度遗传连锁图谱,通过靶向测序基因型检测技术对水稻“空育131/小白粳子”衍生的RIL群体进行抽穗期基因型分析。通过对双亲和RIL群体的基本统计分析发现,双亲抽穗期呈极显著差异,表型处于RIL群体范围内,RIL群体有明显的超亲分离现象,符合正态分布。利用IciMapping 4.2软件的完备区间作图法,在水稻第1、3和7号染色体上共检测到4个QTL,其中3个QTL区间内分别含有与抽穗期相关的已知基因OsGI、Hd6和Ghd7,而qHD-3-1是控制水稻抽穗期的新位点。     

水稻抽穗期QTL的遗传定位和效应验证

水稻抽穗期是一个重要的农艺性状,与产量密切相关。为了探索抽穗期的遗传基础,本研究利用中国香稻和川香29B构建的重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体,对控制水稻抽穗期的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL)进行定位分析。结果显示:2010年和2011年两年共检测到q Hd1a、q Hd1b、q Hd4、q Hd6a、q Hd6b、q Hd6c、q Hd7、q Hd8a、q Hd8b等9个控制抽穗期的QTL,分别位于第1、第4、第6、第7和第8染色体上,贡献率在3.31%~29.64%之间。其中,q Hd1a、q Hd6b、q Hd6c、q Hd7、q Hd8b在两年中均被重复检测到。位于第1染色体上RM3746~RM259区间内的q Hd1a是一个尚未克隆的QTL位点,贡献率为8.21%。针对q Hd1a,本研究采用分子标记辅助选择的方法,构建其近等基因系(near isogenic lines,NIL)群体BC3F2并进行遗传效应分析。与携带纯合川香29B来源的q Hd1a位点的NIL(q Hd1a CX29B)相比,携带纯合中国香稻来源的q Hd1a位点的NIL(q Hd1a ZX)的抽穗期长7 d,差异达到极显著水平。本研究可望为水稻育种的生育期选择提供基础性数据。     

利用高密度Bin遗传图谱定位水稻抽穗期QTL

挖掘新的控制水稻抽穗期相关位点和候选基因,对抽穗期的遗传机制研究和品种改良具有重要的意义。利用抽穗期存在明显差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath杂交衍生的包含186个家系的重组自交系群体,构建了基于深度重测序的高密度Bin遗传图谱,图谱共包含12,328个Bin标记。RIL群体及亲本2018年和2021年正季种植于江苏省南京市江苏省农业科学院。以家系从播种到抽穗所经历的天数作为抽穗期表型值,使用IciMapping软件3.4版的完备区间作图法,对控制水稻抽穗期的QTL进行鉴定。2年共检测到15个抽穗期的QTL,分布在3号、6号、7号、8号、10号和12号染色体上,LOD值为2.58～10.68,其中7个QTL和已知抽穗期QTL的位置存在重叠或者部分重叠。共有4个QTL在2年均检测到,表现出较强的稳定性。对2年重复鉴定到的4个QTL区间进行基因功能注释和亲本间序列分析,共发现7个注释有功能,且在2个亲本间编码区存在非同义突变的基因。根据候选基因SNP的类型对RIL群体家系进行基因等位型分类和效应分析,发现4个基因其不同等位型的RIL家系在抽穗期上存在显著或者极显著差异,推测可能为候选...     

基于元分析的水稻抽穗期QTL图谱整合研究

抽穗期决定水稻品种适宜的种植地区和种植季节,影响水稻的稳产和高产,是重要的水稻育种目标之一。对来自43个作图群体共计207个水稻抽穗期QTL信息进行了收集和整理。通过Bio Mercator 2.1软件的映射功能,将已发表的作图群体上与抽穗期相关QTL的共有标记整合到参考图谱Cornell 2001上,利用基于元分析的计算方法获得与水稻抽穗期相关的"真实"QTL,并且建立了一致性图谱,共获得14个与水稻抽穗期相关的"真实"QTL,分布在水稻第1、2、4、5、6、7、8和10染色体上。为水稻抽穗期的主效QTL精细定位、相关基因的图位克隆及其分子辅助育种提供了技术支持和理论基础。     

利用水稻MAGIC群体关联定位抽穗期和株高QTL

利用多亲本高代互交系(multi-parent advanced generation inter-cross,MAGIC)群体(DC1、DC2和8way)及其复合群体DC12(DC1+DC2)和RMPRIL(DC1+DC2+8way)进行关联分析定位水稻抽穗期和株高QTL。2015年和2016年分别在江西和深圳收集3个MAGIC群体抽穗期数据,2016年在两地收集株高数据,结合Rice 55K SNP芯片进行基因分型,利用关联分析方法检测到3个影响抽穗期的主效QTL(q HD3、q HD6和q HD8),分别位于第3、第6和第8染色体,且分别与已知抽穗期基因DTH3、Hd3a和Ghd8在同一区域。检测到5个影响株高的QTL(q PH1.1、q PH1.2、q PH1.3、q PH4和q PH6),其中q PH1.1和q PH1.2位于已知基因Psd1和sd1附近,其余3个QTL为影响株高的新位点,但仅在1个群体和单个环境下被检测到,QTL表达受遗传背景和环境影响大。不同MAGIC群体定位抽穗期和株高的效果不同,在8亲本MAGIC群体8way及复合群体DC12和RMPRIL分别检测到5、5和6个抽穗期和株高QTL,明显多于4亲本群体DC1的2个和DC2的4个,而且作图的精度更高,表现在定位到的QTL显著水平高和与已知基因距离更近,尤其是复合群体的联合分析(如DC12和RMPRIL)的作图优势更为明显。     

水稻抽穗期QTL与环境互作分析

本文利用由98个家系组成的Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(backcross inbred lines, BILs)作图群体(BC1F9)和混合线性模型的QTL定位方法, 联合分析南京、合肥和海南3个不同地点的水稻抽穗期QTL及QTL与环境互作. 检测到8个抽穗期QTL, 分别位于第1、 2、 3、 4、 6、 7、 8染色体上, 其中, 第3染色体上有2个QTL     

控制水稻品种Koshihikari抽穗期的数量性状位点

利用Koshihikari × Kasalath BILs群体及相应的Kasalath/Koshihikari CSSLs群体,在江苏南京和海南陵水两个环境下对抽穗期的QTL定位分析。结果表明,在两地重复检测到3个QTL,分别位于第3、6和8染色体上;在qHd-3和qHd-8位点,来自Koshihikari等位基因能够提早抽穗,在qHd-6位点,来自Koshihikari等位基因能够延迟抽穗;第3染色体qHd-3和第7染色体非加性QTL之间存在上位性互作,通过重组自交系和置换系相互验证发现,qHd-3 所在的标记区间与W008的Kasalath插入片段位置大体一致,qHd-8所在的标记区间与W023、W024的Kasalath插入片段相吻合,qHd-7-1所在的标记区间位于W20的Kasalath片段之内,表明确实存在这3个位点。同时还对Koshihikari × 桂朝2号RILs抽穗期的QTL定位分析,在南京和海南分别检测到3个加性抽穗期QTL,1对非加性抽穗期QTL存在互作。     

我国水稻主栽品种抽穗期多样性的遗传分析

抽穗期决定着水稻品种的地区和季节适应性,我国水稻品种抽穗期表现出丰富的多样性。设置长、短日照和高、低温4种环境,分析了来自我国各稻区的83份粳稻和51份籼稻共134份水稻主栽品种的抽穗期感光性、感温性及基本营养生长性。回归分析表明我国水稻主栽品种的抽穗期与其感光性、基本营养生长性呈显著线性相关。高纬度地区的水稻品种往往具有弱的感光性和基本营养生长性,低纬度地区的品种感光性和基本营养生长性较强。利用一套抽穗期近等基因系对这134份品种抽穗期基因型进行了分析。结果表明,感光基因E₁与基本营养生长Ef-1位点的不同基因型对我国水稻主栽品种抽穗期多样性起着重要的作用。大多数带有非感光等位基因e₁的品种感光性与基本营养生长性都相对较弱,抽穗期较短;而携带感光性等位基因E₁或E₁^t的品种的感光性与基本营养生长性都相对较强,抽穗期较长。在Ef-1位点,携带显性早熟等位基因Ef-1的品种,其基本营养生长性较弱,抽穗期较短;而携带早熟效应较弱的等位基因Ef-1^t或迟熟等位基因ef-1的品种,其基本营养生长性较强,抽穗期较长。同时,各主基因的不同基因型在我国各稻区或各种类型水稻中的分布频率也表现出不同的特点。这些结果将对我国水稻种质的合理利用及广适应性水稻新品种的选育具有重要的指导意义。     

水稻抽穗期基因研究进展

抽穗期是水稻品种的重要农艺性状之一,它对于水稻适应不同的栽培地区和耕作季节是至关重要的。近年来,在水稻抽穗期基因的发掘、定位、克隆及作用机制等方面,特别是QTL研究方面取得较大进展。在此,回顾了水稻抽穗期基因/QTL的定位和克隆,阐述QTL的互作及与主基因的等位性关系,并通过和拟南芥模式植物的对比进一步阐述了水稻开花的分子机制,为研究禾本科植物的抽穗期基因提供了有意义的启示。旨在为中国水稻抽穗期基因遗传以及在育种上的应用提供理论依据。     

水稻抽穗期的QTL剖析

利用沈农265/丽江新团黑谷的F2群体对抽穗期进行定位分析表明,该群体共定位到7个控制抽穗期的 QTLs,分别位于第2,3,6和7染色体上.单个QTL对性状表型贡献率在9.7%～23%之间.与其他研究结果比较表明,多数控制抽穗期的QTLs在不同的材料、不同遗传背景下重演性较好.同时,发现一个新的QTL位点,这些为北方粳稻育种的生育期选择提供基础性数据.     

利用籼粳交探讨水稻株高和抽穗期的遗传基础

广亲和基因的发现,克服了籼粳交杂种不育的矛盾,但杂种后代株高过高、抽穗期延迟等问题仍然限制着籼粳亚种间杂种优势的利用。本试验利用一个籼粳交(珍汕97/武育粳2号)双单倍体群体(doublehaploidpopulation,DH系)及其分别与两亲本回交构建的两个回交群体,考查了株高和抽穗期的遗传,将三个群体的表型值和两个回交群体的中亲优势值进行了数量性状位点(quantitativetraitlocus,QTL)检测及效应分析,并对结果进行了比较。2个性状在3个相关群体中一共检测到了21个主效QTL和10个上位性QTL,主效QTL的数目和贡献率都比上位性QTL大,而且,在10个上位性QTL中,发生在2个主效QTL间的互作有3个,主效QTL与背景位点间的互作有6个,2个互补位点间的互作仅有1个,进一步说明了主效QTL在株高和抽穗期遗传中的重要作用。比较加性和非加性QTL的作用,发现加性效应、显性效应和上位性效应是籼粳亚种间杂种株高和生育期变化的共同遗传基础。     

Tagging quantitative trait loci for heading date and plant height in important breeding parents of rice (Oryza sativa)

Heading date and plant height are important determinants for plant growth rate. In this study, simple sequence repeat markers were used to tag quantitative trait loci (QTL) using a recombinant inbred line mapping population derived from two important breeding parents, genetic stock Kaybonnetlpa1-1 and indica cultivar Zhe733, using data collected under field and greenhouse conditions. Interval mapping, composite interval mapping, and multiple interval mapping were performed to map QTL for heading date and plant height, and to identify epistatic interactions between the QTL. qHD3.1 on chromosome 3 from KBNTlpa1-1 had the largest effect on heading date contributing an average of 28.4 % of the total phenotypic variation. qHD7.1, 7.2, and 8.1 also had a significant contribution to heading date from Zhe733 averaging 8.1, 12.8, and 12.8 % of the phenotypic variance, respectively, and there was a positive additive-by-additive epistatic interaction between qHD7.1 and qHD8.1. QTL, qPHT1.1 and qPHT3.1, for plant height were detected on chromosomes 1 and 3, respectively. qPHT1.1 contributed the largest effect representing 38.2 % of the total phenotypic variation. Comparison of the QTL identified in our study with previous results revealed that the chromosomal locations for QTL coincided closely with positions reported previously in other rice populations worldwide, suggesting that these QTL have coevolved and become domesticated. The tightly linked SSR markers that flank these QTL should be desirable for tagging heading date and plant height genes and facilitating their incorporation into advanced breeding lines using marker assisted selection.     

Detection of exotic QTLs controlling nitrogen stress tolerance among wild barley introgression lines

Nitrogen (N) is one of the most important plant nutrients, controlling growth and, ultimately, yield of a cultivar. Hordeum vulgare ssp. spontaneum, the wild barley progenitor of cultivated barley, is known to possess genes that can improve tolerance against biotic and abiotic stresses. A quantitative trait locus (QTL) study with two levels of N fertilization was conducted under glasshouse in order to locate wild barley alleles that improve N stress tolerance in the genetic background of an elite barley cultivar. For this, a set of 28 barley introgression lines (S42ILs), which originate from the cross ??Scarlett???×???ISR42-8??, was studied. The S42ILs, containing single or multiple wild barley introgressions, and ??Scarlett?? were evaluated in regard to a total of 15 traits, related to morphological parameters, grain parameters as well as to carbon (C) and N content parameters. A mixed model analysis and a subsequent Dunnett test was conducted to identify S42ILs that significantly deviate from the recurrent parent ??Scarlett??, either tested separately for each N level, or simultaneously across both N levels. In total, 65 QTLs were detected for the S42IL set. Most QTLs were found for chlorophyll content during heading (10 QTLs) and the fewest for C/N ratio of straw (1 QTL). The individual S42ILs possessed different numbers of QTLs. For S42IL-108, a maximum of eight QTLs were found whereas S42IL-145 did not show any significant difference from ??Scarlett??. Wild barley alleles revealed decreasing effects at 32 QTLs and increasing effects at 33 QTLs. Although 25 QTLs exhibited similar effects across both N levels, 18 and 22 QTLs exhibited effects that were only detected under N0 or N1, respectively. We, thus, conclude that it may be worth to select improved barley cultivars for N stress tolerance separately under low N fertilization, rather than extrapolating trait performances from experiments carried out under standard N fertilization conditions. A number of wild barley QTL alleles improved N stress tolerance. For example, a wild barley QTL allele on chromosome 4H, present in the Hsp introgression of S42IL-119, was associated with a 13.0?% increase of thousand grain weight across both N levels and a 20?% increase under low N supply. QTLs detected in the present study were compared with those of previous field studies of the same cross and with other QTL studies in barley and other small grains. Accordance between QTL studies (QTLs showing similar effects at the same map location) is documented and discussed. Based on our study, promising wild barley QTL alleles are available in S42ILs, which can be readily utilized to select for improved N use efficiency in barley breeding.     

水稻(Oryza sativa)感光抑制基因Hybrid Rice Photoreceptor Suppressor Gene 1(HRPSG1)的定位与分析

为了发掘更多的水稻抽穗期调控基因,完善相关基因调控网络,本课题组在水稻品系‘神9A’中发现一个能够抑制感光的基因,暂命名为Hybrid Rice Photoreceptor Suppressor Gene 1(HRPSG1)。遗传分析表明该性状受一对隐性核基因调控。通过杂交不育系配组方法与分子标记技术将该基因定位于第10条染色体长臂中段SSR-15和SSR-21之间,遗传距离分别为0.022 cM和0.025 cM,物理距离为115 kb。通过测序发现LOC_Os10g32600的外显子有两处碱基的突变,因此初步认为LOC_Os10g32600就是‘神9A’中抑制感光的基因。荧光定量PCR结果显示,水稻抽穗期相关基因DTH8和HD1在‘神9A’中的表达量急剧下降,分别仅有‘Q6A’的0.34和0.26。该结果为下一步HRPSG1基因的功能分析提供了帮助。     

Genetic analysis and fine mapping of LH1 and LH2, a set of complementary genes controlling late heading in rice (Oryza sativa L.)

Heading date in rice (Oryza sativa L.) is a critical agronomic trait with a complex inheritance. To investigate the genetic basis and mechanism of gene interaction in heading date, we conducted genetic analysis on segregation populations derived from crosses among the indica cultivars Bo B, Yuefeng B and Baoxuan 2. A set of dominant complementary genes controlling late heading, designated LH1 and LH2, were detected by molecular marker mapping. Genetic analysis revealed that Baoxuan 2 contains both dominant genes, while Bo B and Yuefeng B each possess either LH1 or LH2. Using larger populations with segregant ratios of 3 : 1, we fine-mapped LH1 to a 63-kb region near the centromere of chromosome 7 flanked by markers RM5436 and RM8034, and LH2 to a 177-kb region on the short arm of chromosome 8 between flanking markers Indel22468-3 and RM25. Some candidate genes were identified through sequencing of Bo B and Yuefeng B in these target regions. Our work provides a solid foundation for further study on gene interaction in heading date and has application in marker-assisted breeding of photosensitive hybrid rice in China.