不同营养水平水培条件下幼苗期大豆下胚轴性状QTL定位与上位互作分析

为探究不同氮磷钾水平对大豆幼苗期下胚轴性状的影响,发掘其基因资源,了解其遗传机制,本试验以栽培大豆晋豆23为母本,以山西农家品种灰布支黑豆为父本及其所衍生的447个重组自交系(RIL)为材料,设置3个处理:CK(模拟种植不施肥)、T1(模拟大田正常配施氮磷钾肥)和T2(模拟高肥田块,含量为大田常规配施氮磷钾肥的1.5倍),研究不同营养水平水培条件下幼苗期大豆QTL间的上位性和环境互作效应。结果表明,基于复合区间作图(CIM)共检测到20个影响下胚轴长和下胚轴重的QTL,分布于第2、第6、第7、第8、第9、第10、第13、第16、第20共9条染色体上,单个QTL的贡献率介于3.65%~18.13%之间。基于混合线性模型(MCIM)检测到3对下胚轴长上位互作QTL,2对下胚轴重上位互作QTL,5对QTL均发生在2个非主效QTL之间。第9和第10染色体分别在3种处理中同时检测到下胚轴长和下胚轴重QTL,表明加性效应、加性与环境互作效应和加性×加性上位性互作效应在下胚轴长和下胚轴重的形成和遗传中起重要作用。本研究为大豆幼苗期下胚轴性状的QTL定位、图位克隆和分子标记辅助选择以及为实际生产中苗期施肥时间的选择和氮磷钾高效利用提供了一定的理论参考。     

不同环境条件下水稻结实率的QTL定位分析

摘要：为了揭示水稻结实率的遗传机理并为优良基因的利用以及分子标记辅助选择提供理论依据，本研究以环境敏感的籼稻品种T219和不敏感的籼稻品种T226为亲本构建的202个株系的重组自交系(RILs)为作图群体，利用8种不同环境条件的试验结果，对RIL的结实率进行了基因型与环境互作分析和QTL的定位分析。结果表明：水稻结实率受环境的影响很大，存在着显著的基因型与环境互作效应；同时，8种环境共检测到分布在9条染色体上的17个QTL，贡献率变幅为4.6~35.7%。其中大部分QTL均只在一个或两个特定的环境中发现，表现为QTL与环境的互作、贡献率较小，且它们的增效等位基因大都来自T226。而位于第3染色体MRG5959-MRG2180区间的qSS3-1，共在6个环境中一致检测到，贡献率分别在各环境中均为最大（15.6~35.7%）、其增效的等位基因来源于亲本T226。另外位于第5染色体上的RM592-RM169区间的qSS5-3，也在同一年份的5个不同的试验条件下同时发现，贡献率为6.9~17.9%，其增效的等位基因来源于亲本T219。     

盐胁迫下水稻部分生化性状的QTL定位

应用247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体及其相应的含250个分子标记的高密度分子遗传图谱,对0.7%NaCl盐处理后的水稻苗期相关生化性状进行QTL定位。在第1染色体的RM237-RM246区间检测到1个控制蛋白质含量的QTL,贡献率为13.14%;在第12染色体的RG81-S13126和RM309-RG543区间分别检测到1个控制脯氨酸含量和抗坏血酸含量的QTL,贡献率为9.09%和7.97%。并将所定位区间与已报道的水稻盐胁迫反应基因/QTL的位置进行了比较。     

稻米外观和碾磨品质QTL定位及其与土壤水分环境互作分析

本文利用旱稻品种IRAT109和水稻品种越富的花培DH群体的116个株系为作图群体，采用混合线性模型QTL定位方法，在水、旱2个土壤水分环境下对粒长(GL)、粒宽(GB)、长宽比(LWR)和垩白率(C)4项外观品质性状和糙米率(BR)、精米率(MR)、整精米率(HR)3项碾磨品质性状进行QTL定位及QTL与环境互作分析。在水、旱2种条件下对DH群体差异显著性分析结果表明，糙米率、精米率和长宽比差异不显著,而整精米率、粒长、粒宽、垩白率差异极显著。外观品质性状在水、旱栽培条件下变化较大，即在旱种环境下稻米粒形变小（粒长、粒宽减小）、变细（长宽比增大）垩白率大幅度下降。碾磨品质性状在双亲间均有差异，其中整精米率差异较大；且在两种土壤水分环境条件下均有变化，即在旱栽条件下两亲本的糙米率和精米率均降低，IRAT109分别减少了5.8%和5.5%，越富分别减少了11.7%和11.5%。共检测到11个加性效应QTL与稻米外观和碾磨品质性状7项指标有关，分别位于第1、3、5、6、7、10、11染色体上，单个QTL对性状的贡献率在3.15～21.42%之间，位于第1、7 染色体上2个控制整精米率的QTL存在显著环境互作，单个QTL与环境互作效应的贡献率分别为9.59%和13.58%。在第1染色体RM295标记附近同时检测到5个QTL，Qgc1a 、Qgc1b 、Qlwr1、QMr1b和QHr1，分别控制粒长、长宽比、精米率和整精米率，且该QTLs簇在2个环境下能稳定地被检测到。同时，还检测到10对上位性QTLs，所有上位性QTL都发生在不同染色体之间，其中，控制整精米率的4对QTL与土壤水分环境显著互作，其环境互作贡献率分别为14.29%、12.28%、10.56%和13.47%。控制粒长、粒宽、长宽比的6个加性QTL（Qgc1a、Qgc1b、Qgc5、Qgw6、Qlwr1、Qlwr10）与环境之间互作较小，在品质育种中可利用分子标记对其进行辅助选择，提高育种效率；而对于基因型×环境互作效应大的整精米率、垩白率应在特定环境(如土壤缺水条件)下进行选择，在特定水分胁迫条件选择目标亲本，并将抗旱基因导入该亲本方可选到品质较优的抗旱品种。     

小麦光温敏核雄性不育系BS20育性的QTL分析

以小麦(Triticum aestivum L.)光温敏不育系BS20×Fu3 DH群体的289个系为材料,于2005-2006年度种植于北京海淀和安徽阜阳,进行了育性(结实率和结实小穗率)的调查.利用SSR标记和分离群体分组分析法(BSA)分析该群体中与育性相关的分子标记,用128对SSR引物,初步构建BS20×Fu3群体的分子标记遗传连锁框架图.BSA的结果表明,与育性连锁的3个标记是Xgwm294、Xgwm374和Xgwm44,分别位于染色体2AL、2BS和7DS;采用混合线性复合区间作图法对小麦育性进行QTL分析,检测到6个QTL,分布在1AS、2BS、2DL、6AL、6BL和7DS染色体,贡献率为1.1%～12.5%,其中7DS上的QTL与2BS、6AL和6BL上的QTL存在显著的互作效应.综合BSA和QTL分析结果,确定染色体7DS和2BS上的QTL重复性较好、贡献率和互作效应较大,为小麦光温敏核雄性不育性状的重要QTL,标记区间分别为Xgum44-Xcfd14和Xgwm148-Xgwm374,贡献率分别为7.2%～12.5%和2.1%～2.5%.     

基于三重测交群体解析玉米株高与穗位高杂种优势QTL

为检测玉米株高、穗位高杂种优势QTL,以121株intermated B73×Mo17(IBM)个体为基础群体,按照三重测交交配设计构建了三重测交群体,通过完备区间作图法对株高、穗位高杂种优势的主效QTL及互作位点进行了分析。在第9染色体上的2个紧密连锁的区段分别定位到了一个株高、穗位高杂种优势加性QTL位点,单个QTL的表型贡献率为14.3%和18.6%。该QTL可能同时对株高、穗位高杂种优势起作用。在第1、第3染色体上检测到2个株高杂种优势超显性QTL,可解释表型变异的9.0%~11.4%;在第1、第6、第8染色体上检测到5个穗位高杂种优势超显性QTL,可解释表型变异的6.6%~16.8%。进一步分析发现,2对加加上位性互作区段及2对显显上位性互作区段对穗位高杂种优势存在上位性贡献,加加互作效应及显显互作效应可共同解释表型变异的40.7%和26.8%。由此可知,加性、显性及两位点互作上位性共同对株高、穗位高杂种优势存在贡献。本研究检测到的主效QTL位点有助于株高、穗位高在杂种优势育种中的进一步应用。     

玉米苗期磷效率相关根系分泌物的QTL定位

为了充分利用现有的遗传信息和基因资源,揭示玉米磷营养高效的分子机制,本研究以磷高效玉米自交系082和磷低效玉米自交系掖107为亲本组配的F2世代为作图群体,采用SSR和AFLP分子标记构建了遗传连锁图,以两个时期,两个磷水平和两个地点共4种环境下的241个F2∶3家系各性状的平均值作为表型值,采用复合区间作图法定位了磷效率相关的3种根系分泌物的QTL。四种环境下检测表明,(1)检测到4个影响酸性磷酸酶活性的QTL,其中有两个QTL AP1-KXNP和AP9-KXNP被重复检测到,分别分布在第1和9二条染色体上,所在标记区间分别为bnlg1268a-umc1290a和P1M3/d-P1M3/g,在染色体上的位点分别为bin1.09和bin9.04,单个QTL解释酸性磷酸酶变异的9%～16%,2个QTL共解释酸性磷酸酶变异的25%;(2)检测到5个影响有机酸含量的QTL,其中只有1个在两种环境下被重复检测到,位于第9染色体上,标记区间为P1M3/f-P1M7/g,在染色体上的位点为bin9.03;(3)检测到5个影响H+含量的QTL,但没有一个被重复检测到。结果表明,影响酸性磷酸酶活性的两个QTL AP1-KXN...     

小麦籽粒淀粉主要特性的QTL定位

为给分子标记辅助选择和小麦品质育种提供依据,以小麦杂交组合99G44×京771重组自交系群体(RIL)为材料,利用SSR分子标记技术,采用复合区间作图法对小麦籽粒淀粉主要特性进行了QTL分析。结果表明,检测出1个与总淀粉含量有关的显著加性效应QTSA.-6B,位于6B染色体,位点总贡献率为10.91%;检测出1个与支链淀粉含量有关的显著加性效应QAmp.-1B,位于1B染色体,位点的总贡献率为9.54%;检测出1个与直链淀粉含量有关的显著加性效应QAms.-6B,位于6B染色体,位点总贡献率为7.29%;检测出1个与支/直比有关的显著加性效应QAmp./Ams.-6B,位于6B染色体,位点的总贡献率为12.69%;检测出1个与高峰粘度有关的显著加性效应QPV-1B,位于1B染色体,位点的总贡献率为5.91%;检测出2个与崩解值有关的显著加性效应QBD-1B和QBD-2D,位于1B、2D染色体,位点总贡献率为12.95%;检测出1个与回生值有关的显著加性效应QSB-1B,位于1B染色体,位点总贡献率为6.99%;检测出1个与低谷粘度有关的显著加性效应QTV-3B,位于3B染色体,位点的总贡献率为5.16%;检测出1个与膨胀势有关的显著加性效应QSP-1B,位于1B染色体,位点总贡献率为7.02%。本研究定位的淀粉品质性状的标记可作为小麦品质分子育种的工具。     

超级稻沈农265苗期耐冷性QTL定位

为挖掘和利用超级稻沈农265(SN265)中的优异耐冷基因,找到不同遗传背景下均能稳定表达且贡献率较大的苗期耐冷数量性状基因(QTL),以SN265分别与2个籼稻品种七山占、IR30杂交衍生的2套重组自交系(RIL)群体(S1和S2)为试验材料,以低温处理下幼苗死苗率作为苗期耐冷性评价指标,同时构建2套群体的遗传连锁图谱,采用完备区间作图法进行耐冷性QTL检测及其遗传效应分析。结果表明,在2套RIL群体中共检测到4个苗期耐冷主效QTL,且苗期耐冷加性效应均来自SN265。S1群体定位到2个QTL位点,位于第5号染色体的qCTS-5.1和第6号染色体的qCTS-6,贡献率分别为47.59%、22.47%,LOD值分别为6.54、4.88;S2群体定位到2个QTL位点,分别位于第5号染色体的qCTS-5.2和第7号染色体的qCTS-7,贡献率分别为22.62%、38.48%,LOD值分别为10.00、9.81。2套群体定位的qCTS-5.1和qCTS-5.2区间基本重合,证明其可在不同的遗传背景中稳定表达。本研究结果为进一步精细定位并克隆水稻苗期耐冷主效QTL奠定了一定的理论基础。     

利用旱稻导入系定位水、旱田外观品质的QTL及土壤水分效应分析

以271份具有优质水稻(Oryza sativa L.)越富遗传背景及旱稻IRAT109导入片段的导入系群体为材料,在北京、海南两地水、旱田环境下调查精米粒长、粒宽、粒厚、长宽比和垩白率5个性状,研究旱田栽培对外观品质的影响,进行QTL定位及QTL与水分环境的互作分析.结果表明,粒长、粒宽、长宽比和垩白率易受土壤水分的影响,粒厚比较稳定.水分胁迫使稻米粒长、粒宽变小,长宽比增大,垩白率减少.利用QTLNetwork软件,5个性状共检测到30个加性QTL和4对上位性QTL.6个加性QTL(qGL7、qGT2、qGT4、qLWR2、qC2和qC8)和2对上位QTL(qGL3-qGL7和qGL7-qGL10)的贡献率大于10%.21个QTL与前人研究结果相一致.外观品质性状QTL在染色体上多呈成簇分布,第2染色体RM492～RM1211、第3染色体RM6832～RM3166和第6染色体RM587-RM1163区段是外观品质QTL相对集中分布区域.41%的QTL存在水分环境互作.根据不同性状对干旱胁迫的反应特点,选择水、旱田贡献率大且稳定的QTL,或具有旱田特异性的QTL,进行标记辅助聚合育种是培育抗旱、优质稻的一个有效途径.     

Identification of Quantitative Trait Loci Affecting Grain Fat Content in Rice (Oryza sativa L.)

Fat content (FC) partially determines rice grain quality. The objective of this study was to identify stably expressed quantitative trait loci (QTL) for FC. A total of 85 inbred lines derived from the backcross between Sasanishiki (japonica, as the recurrent parent) and Habataki (indica) were used to detect QTLs for rice fat content. Seven QTLs (denoted as qFC‐1, qFC‐2, qFC‐3, qFC‐6, qFC‐10, qFC‐11, and qFC‐12) were detected on chromosomes 1, 2, 3, 6 10, 11, and 12, respectively, using inclusive composite interval mapping (ICIM) method. Among them, three major QTLs (qFC‐3, qFC‐6, and qFC‐11) with large effect were further confirmed across two different environments using some chromosome segment substitution lines (CSSLs), where Habataki was used as the donor parent and Sasanishiki as the recurrent parent. Further experiments showed that one of the major QTLs (qFC‐11) could increase fat content, fat index, and grain yield together. To our knowledge, qFC‐11 is a newly detected stable QTL that will provide new opportunities for improving rice fat content through marker‐assisted selection.     

Quantitative Trait Loci for Brown Rice Color,Phenolics, Flavonoid Contents,and Antioxidant Capacity in Rice Grain

Phytochemicals such as phenolics and flavonoids, which are present in rice grains, are associated with reduced risk of developing chronic diseases such as cardiovascular disease, type 2 diabetes, and certain cancers. The phenolic and flavonoid compounds in rice grains also contribute to the antioxidant activity. Biofortification of rice grain by conventional breeding is one way to improve nutritional quality to combat nutritional deficiency. For improvement of the phenolics, flavonoids, and antioxidant capacity, we must understand the genetic bases of the related traits. In the present study, mapping of quantitative trait locus (QTL) for five color parameters, phenolics, flavonoids, and antioxidant capacity was completed using a composite interval mapping approach using a doubled haploid (DH) population. Correlation analysis showed that the five color parameters lightness (L*), redness (a*), yellowness (b*), chroma (C), and hue angle (H°) were intercorrelated. The phenolic content was positively correlated with the flavonoid content and antioxidant capacity (P < 0.001), whereas the flavonoid content had no relationship with antioxidant capacity, but it was positively correlated with color parameters L* and H° (P < 0.05). A total of 21 putative QTL were detected for the eight traits with at least one QTL and as many as four QTL for different traits. Three QTL at the same interval of GA285 and CT580 on chromosome 2 were significant for color parameters L*, b*, and C; the latter two traits also shared another QTL region on chromosome 8. Two QTL on chromosome 2, qPH‐2 and qFL‐2‐1, flanked by CT87 and G1234, were identified for phenolic and flavonoid content with large additive effects, explaining 16.91 and 12.71%, respectively, of the total phenotypic variation. Three QTL located at the same interval of G379A and CT360 on chromosome 7 were detected for color parameters a* and H°, and antioxidant capacity, which might be allelic to the Rd gene that is responsible for the production of the pigment in brown rice. The results of the present study may provide new opportunities for rice breeders with potential markers to improve nutritional quality by marker‐assisted selection approach.     

供氮和不供氮条件下玉米穗部性状的QTL定位

【目的】分析供氮（+N）和不供氮（-N）2种条件下玉米穗部性状QTL定位结果的差异,挖掘在-N条件下特异表达的主效QTL,为玉米的氮高效分子育种提供理论依据。 【方法】以优良玉米自交系许178（氮高效）×K12（氮低效）衍生的150个F₇代重组自交系（recombinant inbred lines,RILs）为试验材料,在+N和-N 2种处理条件下进行2年的田间试验,对玉米的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和单株产量共5个穗部性状进行表性鉴定。使用基于混合线性模型（mixed liner model,MLM）的最佳线性无偏预测法（best linear unbiased prediction,BLUP）,结合2年的表型数据,估计各家系各性状在不同氮水平下的育种值。然后利用QTL IciMapping V4.0软件的完备区间作图法（inclusive composite interval mapping,ICIM）对这5个性状的育种值进行+N和-N条件下的QTL分析。 【结果】玉米的穗长、穗粗和穗行数在不同氮水平下差异不大,而行粒数和单株产量在-N条件下呈现出显著降低的结果。两种氮水平下共定位到20个穗部性状QTL,其中+N条件下定位到11个QTL,包括穗长2个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量5个。-N条件下定位到9个QTL,包括穗长1个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量4个。这些QTL分布在除第2染色体以外的其余染色体上。两种氮水平下定位到5个“一致性QTL”,分别为qEL7a,qED7a,qRNE9b,qGYP1a和qGYP6a,这5个“一致性QTL”具有较高的表型贡献率,在不同氮水平下的贡献率均超过了10.00%。在-N条件下共发现4个特异表达的QTL,分别为qRNE9a,qKNR6a,qGYP3a和qGYP8a,其中qRNE9a和qGYP3a是贡献率超过10.00%的主效QTL。无论是在+N还是-N条件下,都发现了控制不同性状的基因之间紧密连锁或是同一个基因的一因多效现象,这与穗部各性状间的高度相关性表现一致。 【结论】控制玉米穗部性状的基因在不同氮水平下的特异性表达直接导致了玉米穗部性状表型上的差异。5个“一致性”主效QTL和2个在不供氮条件下特异表达的主效QTL,均有利于提高玉米抵抗低氮胁迫的能力。研究中发现的几个控制玉米穗部性状的QTL富集区可能存在一些关键基因,值得进一步研究。     

排除主效作用下水稻产量性状QTL的检测

本研究旨在排除主效QTL效应的基础上检测控制水稻产量性状的微效QTL。前期应用中156/谷梅2号重组自交系（RIL）群体在第7染色体RM2-RM214区间上检测到控制抽穗期和产量性状的主效QTL,本研究挑选在此区间呈谷梅2号基因型的两个株系,配组衍生新的RIL群体,检测控制水稻产量性状的QTL。共检测到25个产量性状Q...     

水稻幼苗根际联合固氮能力的QTL定位

以珍汕97明恢63杂交组合的重组自交系(RIL)群体的241个株系和高效固氮菌株W12以及固氮菌株FY为材料,在严格限菌条件下,利用改进的SpermosphereModel技术,测定RIL群体及其亲本与两个固氮菌株的联合固氮能力表型值。采用MAPMAKER/QTL软件对获得的表型性状进行QTL定位分析,在第2染色体上,检测到控制与W12联合固氮能力(W12.NFA)和与FY联合固氮能力(FY.NFA)的QTL各1个;前者位于标记区间RM208～RM207,后者位于标记区间R712～RM324。分别对这两个QTLs的等位标记RM208与R712作单因子方差分析,得W12.NFA在RM208不同标记基因型间差异的F值为8.28,达0.0044显著性水平;FY.NFA在等位R712不同标记基因型间差异的F值为13.81,达0.0003显著性水平。显然,本研究检出的控制固氮菌株W12和FY与水稻根际联合固氮能力的QTL是相互独立的。     

Dynamic QTL Analysis on Rice Fat Content and Fat Index Using Recombinant Inbred Lines

Fat content (FC) and fat index (FI) play an important role in determining quality of eating and nutrition for rice. The objective of this study was to determine genetic information during the grain‐filling period. Seventy‐one recombinant inbred lines (RILs) derived from a cross between japonica cultivar Asominori and indica cultivar IR24 were used to analyze the developmental behavior of FC and FI by conditional and unconditional quantitative trait loci (QTL) mapping methods. At four developmental stages of grain filling, 11 unconditional QTL and 10 conditional QTL for FC as well as 11 unconditional QTL and eight conditional QTL for FI were identified. In unconditional QTL analysis, qFC‐11‐2 and qFI‐3 were consistently detected at 21 and 28 days after flowering (DAF), whereas all the conditional QTL for FC and FI could be detected at only one stage. Nine conditional and nine unconditional QTL for FC and FI were detected in the earlier three stages while three and two unconditional QTL for FC and FI, respectively, were detected in the mature stage, which suggested that more QTL could be found in the early developmental stages. The qFC‐1‐2 and qFI‐1‐2, qFC‐2‐2 and qFI‐2, qFC‐4 and qFI‐4, and qFC‐9 and qFI‐9 were located on the vicinal marker intervals. The present study suggested that accumulation of fat was governed by time‐dependent gene expression. In addition, dynamic QTL mapping might be a valid way to reveal more genetic information about the fat accumulation.     

非洲栽培稻基因渗入系粒形和剑叶形态性状的QTL定位

非洲栽培稻作为重要的水稻种质资源,其基因渗入系可以为普通栽培稻的遗传背景提供新的有利基因,如果能将这些优良基因引入普通栽培稻中,可为水稻分子设计育种提供新的基因资源。本研究以非洲栽培稻基因渗入系YIL60与轮回亲本中9B(Z9B)杂交衍生的包含188个株系的F₂和F_2:3群体为材料,对粒形性状包括粒长、粒宽、籽粒长宽比、千粒重,剑叶形态性状包括剑叶长、剑叶宽进行数量性状点位(QTL)检测。结果共检测到16个QTL,包括2个粒长QTL、3个粒宽QTL、2个籽粒长宽比QTL、2个千粒重QTL、1个剑叶长QTL、6个剑叶宽QTL,分布于第1、第6、第7、第10和第11号染色体上,贡献率为2.25%~25.64%;有4个多效性QTL区间,有4个QTL qGW7-1、qFLL10、qFLW10、qTGW7在F₂和F_2:3群体中被重复检测到,其中在第7号染色体RM3859-RM3394区间检测到同时控制粒长、粒宽、籽粒长宽比和千粒重的QTL,贡献率最高达17.10%,是一个来源于非洲栽培稻的新粒形QTL。本研究为进一步开展粒形、剑叶形态性状基因的精细定位、克隆和分子标记辅助育种工作奠定了一定的理论基础。