利用重测序的染色体片段代换系群体定位水稻粒型QTL

 以一套用籼稻品种9311为受体、粳稻品种日本晴为供体构建的128个染色体片段代换系为材料,按随机区组实验设计种植,于成熟后考查代换系粒长、粒宽性状,利用多元回归分析方法,结合Bin图谱,鉴定出6个与粒长相关的QTL、2个与粒宽相关的QTL。其中,qGL3.1被定位在水稻第3染色体的5 792 954 bp区间内;qGL3.2被定位在第3染色体的917 878 bp区间内;qGL8.1被定位在第8染色体的889 543 bp区间内;qGL8.2被定位在第8染色体的208 614 bp区间内;qGL9.1被定位在第9染色体的1 149 685 bp区间内;qGL11.1被定位在第11染色体的3 184 760 bp区间内;qGW1.1被定位在第1染色体的200 070 bp区间内;qGW5.1被定位在第5染色体的704 905 bp区间内。上述QTL的准确定位,为进一步精细定位及克隆相应QTL和开展水稻粒型分子育种奠定了基础。     

不同环境下稻米品质性状QTL的检测及稳定性分析

【目的】挖掘新的稻米品质性状QTL并利用分子育种技术改良稻米品质。【方法】利用构建的一套以籼稻香型恢复系昌恢121为背景亲本,以优质粳稻越光为供体亲本的染色体片段代换系(CSSLs)为材料,在4个环境下对稻米品质性状进行QTL检测及稳定性分析。【结果】在4个环境下共检测到44个QTL,其中6个QTL能在多个环境下被检测到;第2、3、5、6和10染色体上存在多效QTL簇,对稻米品质性状具有明显的调控作用;第1、6和12染色体上7个QTL能在不同环境下稳定表达。【结论】第1染色体RM3143-RM1117区间qPGWC1和第12染色体RM3331-RM5479区间qPaT12是两个新的稳定表达QTL。     

不同环境下稻米品质性状QTL的检测及稳定性分析

【目的】挖掘新的稻米品质性状QTL并利用分子育种技术改良稻米品质。【方法】利用构建的一套以籼稻香型恢复系昌恢121为背景亲本,以优质粳稻越光为供体亲本的染色体片段代换系（CSSLs）为材料,在4个环境下对稻米品质性状进行QTL检测及稳定性分析。【结果】在4个环境下共检测到44个QTL,其中6个QTL能在多个环境下被检测到;第2、3、5、6和10染色体上存在多效QTL簇,对稻米品质性状具有明显的调控作用;第1、6和12染色体上7个QTL能在不同环境下稳定表达。【结论】第1染色体RM3143-RM1117区间qPGWC1和第12染色体RM3331-RM5479区间qPaT12是两个新的稳定表达QTL。     

不同环境下稻米品质性状QTL的检测及稳定性分析

【目的】挖掘新的稻米品质性状QTL并利用分子育种技术改良稻米品质。【方法】利用构建的一套以籼稻香型恢复系昌恢121为背景亲本，以优质粳稻越光为供体亲本的染色体片段代换系（CSSLs）为材料，在4个环境下对稻米品质性状进行QTL检测及稳定性分析。【结果】在4个环境下共检测到44个QTL，其中6个QTL能在多个环境下被检测到；第2、3、5、6和10染色体上存在多效QTL簇，对稻米品质性状具有明显的调控作用；第1、6和12染色体上7个QTL能在不同环境下稳定表达。【结论】第1染色体RM3143−RM1117区间qPGWC1和第12染色体RM3331−RM5479区间qPaT12是两个新的稳定表达QTL。     

不同温光条件下水稻抽穗期QTL的定位与分析

以广陆矮4号为受体,日本晴为供体的85个染色体单片段代换系群体为试验材料,通过单因素方差分析和Dunnett多重比较,测验单片段代换系与广陆矮4号之间抽穗期的差异,对代换片段上抽穗期相关的QTL进行了定位。以P≤0.001为阈值,在南京和海南不同温光条件下共定位到40个抽穗期相关的QTL。其中,21个QTL在2个环境中均被检测到;15个QTL只在南京环境中被检测到;4个QTL只在海南环境中被检测到。南京环境中定位到的36个抽穗期相关QTL,其加性效应值变化范围为2.8d~15.7d,加性效应百分率变化范围为3.8%~21.1%;海南环境中定位到的25个抽穗期相关QTL,加性效应值变化范围为1.8d~12.1d,加性效应百分率变化范围为1.7%~11.3%。这些QTL的定位,为进一步精细定位并克隆相应主效QTL和优异品种特定环境下的生育期改良奠定了基础。     

基于水稻单片段代换系的粒形QTL定位

 粒形是重要的农艺性状,既影响水稻产量也影响稻米品质,是典型的数量性状,易受遗传背景和环境因素的影响。染色体单片段代换系降低了遗传背景的干扰,是鉴定QTL的新型遗传材料。利用单片段代换系为材料,共鉴定出了22个与粒形相关的QTL,包括7个粒长QTL,6个粒宽QTL,5个谷粒长宽比QTL和4个粒厚QTL,分布于除第6、9、11和12染色体外的8条染色体上。这些结果为粒形QTL的克隆和分子育种奠定了基础。     

空气中CO2浓度升高条件下水稻抽穗期的QTL定位

以65个水稻染色体片段置换系(chromosome segment substitution lines,CSSLs)为材料,对比分析了正常大气CO2浓度（对照）和开放式空气CO2浓度升高（free air CO2 enrichment,FACE,大气CO2浓度增加200 μmol/mol）下水稻抽穗期的变化,并定位了相关QTL(quantitative trait loci)。供试株系的抽穗期对CO2浓度升高表现为提早、延迟和不变等3种响应,抽穗期两极变化最大的株系为AI46（提前11 d）和AI63（延迟6 d）。两种条件下,共检测到9个控制抽穗期的QTL,分布在第3、4、6、7、8、10和11染色体上。其中位于第6和第8染色体上的 qHD6 4和 qHD8 4在两种CO2浓度下都检测到,但在FACE下的贡献率均显著增大;而 qHD3A 3和 qHD11A 7只在正常条件下检测到, qHD4F 4、 qHD10F 4和 qHD11F 4则只在FACE下检测到。 暗示控制水稻抽穗期的基因表达易受环境CO2浓度的影响。     

基于基因组重测序信息构建玉米第5染色体的片段代换系

利用玉米自交系齐319与郑58杂交衍生的重组自交系群体,通过筛选剩余杂合体(RHL)以达到快速构建CSSLs的目的。在接近纯合的重组自交系群体中,结合基因组重测序信息扫描玉米第5染色体上的In Del位点,定点开发分子标记,筛选剩余杂合体进行自交快速获得了多个位点的染色体片段代换系。在玉米5号染色体的19 130 718 bp~214 379 898 bp区间内,共获得41个染色体片段代换系。两个染色体片段代换系位点间的间距为0.2~26.4 Mb,平均为2.5 Mb。其中8个染色体片段代换系群体中只含有1个多态位点,为单片段代换系。本研究所建立的CSSLs可为玉米第5染色体上QTL的精细定位及功能分析提供支撑,并为玉米育种提供中间材料。     

普通野生稻苗期耐冷性QTL的鉴定与分子定位

 以两份普通野生稻核心种质资源DP15和DP30为供体、9311为受体构建染色体片段代换系鉴定苗期耐冷性QTL;利用苗期耐冷性最强的1个代换系构建QTL作图群体,用SSR标记对其主效QTL进行定位。研究结果表明,两个抗源DP15和DP30所含的苗期耐冷性QTL的数量、位点及耐冷性效应均存在明显的差异。在基本上覆盖两个亲本全基因组的230份BC4F2代换系中共发现19个苗期耐冷性QTL,分布在水稻12条染色体上,第3和第8染色体上有比较密集的苗期耐冷性QTL分布。这19个分布于全基因组的苗期耐冷性QTL被分别分离到不同的野生稻染色体片段代换系里,效应最小的微效QTL位点所在的代换系在苗期耐冷性鉴定中的活苗率仅为8%,而效应最大的主效QTL位点所在代换系的活苗率达到74%。这个主效QTL qSCT 3 1被定位在第3染色体着丝点附近长臂上的RM15031―RM3400区间,距离最近的标记RM15040、RM1164的遗传距离为1.8 cM。     

基于MAGIC群体的水稻抽穗期和产量相关性状全基因组关联分析

【目的】挖掘水稻抽穗期和产量相关性状新基因,并筛选携带有利等位基因的优良株系,为分子标记辅助育种提供新基因和优异种质。【方法】以多亲本重组自交系群体MAGIC-Hei群体为材料,分别于2017和2018年连续两年种植于湖南长沙开展抽穗期和产量性状表型调查,基于基因分型(genotypingbysequencing,GBS)技术进行全基因组关联分析发掘影响水稻抽穗期、单株有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重和单株产量性状QTL。【结果】在两个环境下共计检测到26个控制抽穗期和产量相关性状的QTL,分布于除第10染色体外的其他染色体上。其中,11个位点为新位点,1个新位点(qNTP9)在两年均被检测到,该位点受环境影响较小,可用于进一步的精细定位和基因克隆。根据抽穗期和产量性状表型数据,结合SNP基因型筛选到5个携带有利等位基因的优良株系,可用于将来的水稻高产育种。【结论】本研究发掘一批新的水稻抽穗期和产量相关性状QTL位点,可有效加速水稻遗传研究和高产育种进程。     

Genome-wide Association Analysis of Rice Heading Date and Yield-related Traits Based on MAGIC Population

【Objective】The objective of the study is to identify new genes related to heading date and yield related traits in rice, and to screen the elite rice lines carrying favorable alleles, therefore providing new genes and excellent germplasm for molecular marker-assisted (MAS) breeding.【Method】The multi-parent generation inter-crosses (MAGIC) population MAGIC-Hei was planted in 2017 and 2018 in Changsha, Hunan Province. Genome-wide association analysis was performed to detect the quantitative trait loci associated with heading date, number of tillers per plant, grain number per panicle, seed setting rate, 1000-grain weight and grain yield per plant based on genotyping by sequencing (GBS).【Results】Totally, 26 QTLs that control heading date and yield related traits were identified on all the chromosomes except chromosome 10 in the two years. Of these, 11 are new and qNTP9, associated with the number of effective panicles, was detected in the two years. qNTP9 was less affected by environment and could be used for further fine mapping and gene cloning. Based on the phenotypic and the SNP genotypes five elite lines carrying favorable alleles were selected, which could be used for future high-yielding rice breeding. 【Conclusion】The loci associated with heading date and yield related traits could be used for rice breeding.     

利用染色体片段置换系群体定位和分析水稻粒重和粒型QTL

[目的]挖掘水稻粒重和粒型相关性状QTL,对于解析水稻籽粒遗传机理具有重要作用.[方法]本研究以籼稻9311为受体、粳稻日本晴为供体构建的染色体片段置换系(Chromosome Segment Substitution Lines,CSSLs)群体为材料,在4个环境下对控制稻谷与糙米的粒重和粒型QTL进行了定位分析.[...     

Detection of QTL for Cold Tolerance at Bud Bursting Stage Using Chromosome Segment Substitution Lines in Rice (Oryza sativa)

The cold tolerance at the bud bursting stage (CTB) was evaluated at 5°C by using a set of 95 chromosome segment substitution lines (CSSLs) derived from an indica rice 9311 and a japonica rice Nipponbare with a genetic background of 9311. The result showed that six CSSLs had slightly stronger effect on CTB than 9311. Total four quantitative trait loci (QTLs) for CTB were preliminary mapped on chromosomes 5 and 7 by substitution mapping. qCTB-5-1, qCTB-5-2 and qCTB-5-3 were mapped in the region of RM267-RM1237, RM2422-RM6054 and RM3321-RM1054, which were 21.3 cM, 27.4 cM and 12.7 cM in genetic distance on rice chromosome 5, respectively. qCTB-7 was mapped in a 6.8-cM region of RM11-RM2752 on rice chromosome 7.     

利用染色体片段置换系定位水稻芽期耐冷性QTL

以籼稻品种9311为受体、粳稻品种日本晴为供体构建的95个染色体片段置换系为材料,在5℃低温条件下进行芽期耐冷性鉴定。结果表明,6个置换系低温处理后的成苗率与受体亲本9311有一定差异,其耐冷性略强于9311。利用代换作图法共鉴定出4个与芽期耐冷性相关的QTL,分别位于水稻第5和第7染色体上。其中qCTB-5-1、qCTB-5-2和qCTB-5-3分别被定位在第5染色体RM267与RM1237、RM2422与RM6054及RM3321与RM1054之间遗传距离分别为21.3cM、27.4cM和12.7cM的置换片段上;qCTB-7被定位在第7染色体RM11-RM2752区间遗传距离为6.8cM的置换片段上。     

稻米淀粉RVA谱特征值与直链淀粉、蛋白含量的相关性及QTL定位分析

【目的】检测到新的控制稻米品质性状相关的QTL并分析各性状间的相关性,为了解控制水稻品质的遗传机理和培育优质水稻品种奠定基础。【方法】利用Sasanishiki×Habataki回交重组自交系(backcross inbred lines,BILs)群体在两个环境下种植的结果,检测与稻米直链淀粉含量、蛋白质含量及RVA谱特征值相关的加性QTL。【结果】表型分析结果显示,Habataki的蛋白含量明显高于Sasanishiki;而除消减值以外其余的稻米品质性状指标,Sasanishiki均高于Habataki。利用BIL群体共检测到加性QTL 42个,其中10个QTL位点在2个环境中均能被检测到,即q PC8、q AC4、q AC10、q PKV2、q PKV7、q HPV7、q CPV1、q BDV4、q BDV7、q SBV7,且q CPV1、q BDV4、q PKV7、q HPV7和q AC10等5个QTL尚未见报道。同时,我们还利用Sasanishiki×Habataki染色体片断置换系(Chromosome segment substitution lines,CSSLs)验证了10个稳定表达的QTL位点。【结论】稻米RVA谱特征值与直链淀粉含量、蛋白质含量之间呈现一定相关性,且控制不同品质性状的QTL之间具有共定位现象。