利用岗46B/A232RILs群体定位籼稻粒形和粒重的QTL

本研究利用岗46B/A232构建的重组自交系(F10)176个家系为作图群体,运用QTL Ici Mapping4.0软件对2016和2017年RIL群体的粒形性状和千粒重性状进行QTL检测及其遗传效应分析。结果表明,两年共检测到28个粒形和粒重QTL,分别分布在第1、第2、第3、第4、第5、第6、第8、第9和第12染色体上。其中粒长相关QTL 10个,贡献率为4.90%~31.96%;粒宽相关QTL 6个,贡献率为3.38%~48.76%;谷粒长宽比相关QTL 9个,贡献率为5.70%~30.32%;粒厚相关QTL 6个,贡献率为6.06%~34.09%;千粒重相关QTL6个,贡献率为6.94%~21.22%。本研究中,有9对QTL两年均在同一位置被检测到:3对粒长QTL,1对粒宽QTL,1对谷粒长宽比QTL,2对粒厚QTL和2对千粒重QTL,说明他们受环境影响小,能稳定表达,可用于水稻分子标记辅助育种。第5染色体上RM1089~RM18119区间上稳定检测到控制粒长、粒宽、谷粒长宽比、粒厚和千粒重QTL,多数染色体的多处区段上均检测到一因多效性。     

水稻苗期耐冷相关性状QTLs的初步定位

本研究以粳稻品种"藤坂5号"与籼稻品种"江西丝苗"为亲本杂交构建的F2分离群体(137个株系)为作图群体,对F2:3家系的3叶期水稻幼苗冷处理(10℃/8℃,昼/夜)5 d、恢复培养7 d后的耐冷级别、叶枯萎度及苗成活率进行完备区间作图。在分子标记连锁分析过程中共检测到6个控制水稻耐冷性相关性状的QTLs,其中,控制耐冷级别、叶枯萎度及苗成活率的QTLs各有2个,而且每个性状的2个QTLs都分别定位在第8染色体的RM22772-C61344和第11染色体的M100-RM26567区域内,这些QTLs具有较高的耐冷表型贡献率(14.09%~28.60%)。QTL的定位结果采用置换检验(Permutation test)进行了验证,发现控制耐冷级别的2个QTLs的F值都超过了QTL检测的阈值,而叶枯萎度和苗成活率2个性状的QTLs中各有1个QTL(q LWR-8和q SR-11)的F值超过了QTL检测的阈值。研究结果显示在第8和11染色体确实存在2个与水稻耐冷性相关的位点,可为进一步的分析和精细定位打下基础,也为耐冷水稻品种育种和种质创新提供理论依据。     

利用相同来源F2:3和BC2S1群体定位玉米生育期QTL

以普通玉米自交系丹232和爆裂玉米自交系N04为亲本构建259个F2:3和220个BC2S1家系群体,利用SSR标记构建分子标记遗传图谱,利用复合区间作图方法对4个生育期性状进行QTL定位和效应分析。利用F2:3群体共检测到4个抽雄期QTL、6个吐丝期QTL和3个散粉期QTL。单个QTL可解释的表型变异为6.7%~18.4%,可解释的表型总变异为28.9%~50.3%,11个QTL的增效基因来自生育期较长的亲本丹232,其余2个QTL的增效基因来自生育期较短的亲本N04;BC2S1群体检测到8个与4个生育期性状相关的QTL,单个QTL可解释的表型变异为4.5%~11.6%,可解释的表型总变异为13.2%~18.5%,增效基因来自两个亲本的QTL为3个和5个。两类群体检测出QTL的数目、位置、效应和贡献率均存在较大差异,主要原因在于BC2S1群体抽样选择所引起的群体结构差异,F2:3群体显示出较高的QTL检测能力,但回交育种过程中应慎重依据F2:3群体QTL定位结果进行标记辅助选择(MAS)。     

水稻剑叶形态与稻米粒形QTL分析及相应剩余杂合体衍生群体的构建

利用D50/HB277衍生的由190个株系组成的F7重组自交系群体,在杭州和海南两种环境条件下对剑叶形态及稻米粒形进行QTL分析.共检测到控制上述性状29个QTL,分布于除第2和第11染色体以外的其它所有染色体,其中6个QTL在两种环境中同时被检测到且贡献率大于10%.第1、4和7染色体分别存在控制剑叶面积、剑叶宽度及稻米粒形等性状且贡献率较大的QTL区间,同时在上述区间还存在控制其它多个性状,表现为QTL成簇分布,并以此筛选了3个剩余杂合体,作为相关基因遗传分解、精细定位、克隆及分子设计育种的候选区域.     

基于两个陆地棉低世代群体定位纤维品质相关QTL

【目的】定位棉花纤维品质性状相关的数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)。【方法】以陆地棉高强纤维品系中棉所679和纤维品质一般的农垦5号为亲本构建包含200个单株的F2群体及对应的F2:3家系群体,对2个群体的纤维长度、断裂比强度等5个纤维品质性状进行检测。用6 688对简单重复序列(Simple sequence repeat, SSR)引物在双亲间筛选,得到149对多态性引物,以F2为作图群体,使用QTL IciMapping软件进行连锁图谱构建,并对F2及F2:3群体进行QTL定位。【结果】根据F2群体基因型信息构建了1张包含119个标记、28个连锁群、总长为1 173.5 cM(centiMorgan)的遗传连锁图谱。分别在F_2、F2:3群体中检测到9个和11个与纤维品质性状相关的QTLs,这些QTLs分布在11个连锁群上。其中F2群体的qFL-D11-1、q BT-D11-1与F2:3群体的qFL-D11-1、q MIC-D11-1均定位在标记DPL0062与HAU0423之间,推测这些位点可能是控制纤维品质性状的重要QTL。【结论】利用多个群体进行QTL定位有益于发现稳定的QTL位点,控制纤维品质性状的基因可能成簇存在,为挖掘纤维品质性状相关基因及分子标记辅助育种奠定基础。     

基于两个陆地棉低世代群体定位纤维品质相关QTL

【目的】定位棉花纤维品质性状相关的数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)。【方法】以陆地棉高强纤维品系中棉所679和纤维品质一般的农垦5号为亲本构建包含200个单株的F2群体及对应的F2:3家系群体,对2个群体的纤维长度、断裂比强度等5个纤维品质性状进行检测。用6 688对简单重复序列(Simple sequence repeat, SSR)引物在双亲间筛选,得到149对多态性引物,以F2为作图群体,使用QTL IciMapping软件进行连锁图谱构建,并对F2及F2:3群体进行QTL定位。【结果】根据F2群体基因型信息构建了1张包含119个标记、28个连锁群、总长为1 173.5 cM(centiMorgan)的遗传连锁图谱。分别在F_2、F2:3群体中检测到9个和11个与纤维品质性状相关的QTLs,这些QTLs分布在11个连锁群上。其中F2群体的qFL-D11-1、q BT-D11-1与F2:3群体的qFL-D11-1、q MIC-D11-1均定位在标记DPL0062与HAU0423之间,推测这些位点可能是控制纤维品质性状的重要QTL。【结论】利用多个群体进行QTL定位有益于发现稳定的QTL位点,控制纤维品质性状的基因可能成簇存在,为挖掘纤维品质性状相关基因及分子标记辅助育种奠定基础。     

水稻外观品质性状QTL分析

为发掘控制水稻外观品质相关性状的稳定QTL,利用籼稻品种‘贵9B’(Gui 9B)和粳稻品种‘热研2号’(Reyan No.2)为亲本,构建了包含100个家系的重组自交系群体为作图群体。分别于2014年12月和2015年5月将该群体种植于海南三亚和贵州贵阳2个不同生态环境,对稻米粒长和垩白粒率等外观品质性状进行了QTL分析。结合相应的分子连锁图谱及完备区间作图定位方法,对外观品质性状进行QTL定位分析。QTL检测结果表明:2个环境中共定位到16个外观品质QTL,分布在第1、第2、第3、第5、第9、第10和第11条染色体上,LOD值介于2.50~10.98之间,贡献率介于7.64%~19.89%之间。其中,有8个QTL为首次发现,有2个影响粒长的QTL在2个环境下均被检测到。本研究有利于推动水稻外观品质性状基因遗传研究和分子辅助育种。     

水稻粒形和粒重性状的相关性分析及QTL定位

本研究利用籼稻品种Big Grain1(BG1)和粳稻品种Xiaolijing(XLJ)为亲本杂交建立的包含269个家系的重组自交系群体及相应的分子连锁图在杭州富阳(2011)和海南陵水(2012)两个自然环境条件下,对粒形和粒重性状进行了相关性分析及QTL定位分析,并对QTL上位性效应及与环境的互作进行了分析。分析表明,粒形和粒重性状间存在着相关性;QTL分析结果中共检测到34个QTL,其中与粒重性状相关的QTL有5个,与粒形性状相关的QTL有29个;它们分布在第2、第3、第4、第5、第6、第7和第9染色体上,贡献率介于3.22%~27.24%之间;此外,还检测到2个与环境互作的QTL和9对双因子互作。     

基于染色体片段置换系对水稻粒形及千粒重QTL检测与稳定性分析

粒形及千粒重是水稻产量的重要影响因素,通过挖掘这些性状的优异基因,对水稻超高产育种具有重要意义。本研究利用1套以籼稻恢复系昌恢121为背景亲本,粳稻越光为供体亲本构建的染色体片段代换系为材料,在3个环境下对水稻粒形及千粒重进行QTL检测及稳定性分析,共检测到59个QTL,分布于1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、10号、11号和12号染色体上,贡献率为0.77%～36.26%,其中发现10个QTL多效位点。值得关注的是qGW2-1、qGW2-2、qGW3-1、qGW3-2、qGL3和qGL12这6个QTL能在3个环境中重复检测到,其中qGW3-1为新鉴定的QTL位点。这些结果为进一步开展水稻粒形基因的精细定位、克隆和分子辅助育种奠定了一定的理论基础。     

宁夏主推水稻品种品质性状遗传参数的分析

对宁夏生产上大面积推广的12份水稻品种的10个主要品质性状进行了遗传力分析、遗传相关分析和主成分分析.结果表明:广义遗传力较高的性状有直链淀粉含量、粒形、粒长、垩白米含量、糙米率和精米率.直链淀粉含量与垩白大小及垩白米率有较密切的正相关,与胶稠度和碾米品质性状有较密切的负相关;整精米率与蛋白质含量、垩白大小、粒形和粒长有较密切的负相关.主成分分析结果表明:第一主成分因子为蛋白质含量、直链淀粉含量,第二主成分因子为垩白大小及垩白米率,第三主成分因子为胶稠度.笔者认为整精米率、直链淀粉含量、垩白大小、垩白米率和胶稠度可作为鉴定稻米品质的主要性状.     

利用4个姊妹近等基因系群体定位水稻粒重和粒形QTL

粒重是决定水稻产量的三要素之一。利用世界上粒重最大的品种之一SLG-1(供体亲本)与小粒品种日本晴(Nipponbare,轮回亲本)杂交,在各回交世代选择粒重较大单株与日本晴回交,构建水稻粒重和粒形的姊妹近等基因系(SNILs)。对获得的73株BC4F1单株进行粒重频率分布统计,选择粒重频率分布在4个峰值处的代表性单株,自交获得4个BC4F2SNILs群体。利用BSA法(分离群体分组混合分析法),从均匀分布在水稻染色体上的1513对SSR标记中筛选出与粒重和粒形相关的多态性标记19对,以LOD≥2.5作为选择阈值,对粒重、粒长、粒宽和粒厚进行QTL扫描,共检测到6个区域的12个QTL,贡献率从7.22%到53.38%。这些QTL所在区域包含已克隆的粒长GS3和粒宽GW2,也包含没有精细定位的第2染色体的RM6318～RM1367、第3染色体的RM5477～RM6417和第6染色体的RM3370～RM1161等3个区域控制粒重和粒形的5个QTL。其中第3染色体上RM5477～RM6417区间存在粒形贡献率较大的新的QTL。构建含有这些粒重QTL的姊妹近等基因系,为进一步精细定位或克隆新的粒重或粒形QTL奠定了基础。     

水稻腹切性状的QTL分析

以水稻腹切品系L1042与无腹切品种南京11构建的F2群体为材料,构建分子标记遗传图谱,采用复合完备区间作图方法,对水稻腹切性状进行了QTL分析。结果表明,稻米腹切率、腹切度在F2株系中呈连续分布,表现为多基因控制的数量性状。检测到腹切率QTL 7个,腹切度QTL 4个。四个源自于L1042的腹切率QTLqPNG-2、qPNG-3、qPNG-5和qPNG-6的表型贡献率在9.3%～16.6%之间;腹切度QTL qNS-1、qNS-3分别可以解释52.5%、42.9%的表型变异,为控制腹切度的主效QTL,均来自于高腹切品系L1042。qPNG-3和qNS-3均位于第3染色体的I3-11和S3-15-3区间,预示着该处可能存在着一个既影响腹切性状有无又影响腹切程度的真实位点。     

碱胁迫下粳稻幼苗前期耐碱性的数量性状基因座检测

以粳粳交“高产106/长白9号”F_2:3代200个家系为作图群体, 在0.15% Na₂CO₃溶液的碱性胁迫下, 进行了水稻耐碱性鉴定, 并以SSR标记构建的分子连锁图谱为基础, 对水稻幼苗前期的根数、根长和苗高及其相对碱害率进行了数量性状基因座(QTLs)的检测。结果表明, 上述性状在F₃家系群中均表现为具有1~2个峰的连续分布, 认为由主效基因和微效基因共同控制的数量性状。共检测到与碱胁迫下幼苗前期根数、根长和苗高及其相对碱害率相关的QTL 26个, 分布于第1、5、6、7、8、9和11染色体上。其中, 碱胁迫下与根数相关的QTL 4个, qRN6-1和qRN11对表型变异的解释率较大, 分别为29.91%和13.42%;与根数相对碱害率相关的QTL 5个, qRRN11-2对表型变异的解释率较大, 为23.86%;与根长相关的QTL 6个, qRRL11-2对表型变异的解释率较大, 为21.06%;与根长相对碱害率相关的QTL 2个, 但对表型变异的解释率均较低;与苗高相关的QTL 5个, qSH1和qSH11-2对表型变异的解释率较大, 分别为15.81%和16.53%;与苗高相对碱害率相关的QTL 4个, qRSH5和qRSH6-2对表型变异的解释率分别为29.89%和34.63%。而这些解释率较大的QTL所处的标记区间距离, 除qRN6-1相对较小(19.0 cM)外, 其余QTL的标记区间距离均大于26.3 cM, 需作进一步的精细定位。在所检测到的QTL中, 13个QTL的增效等位基因均来自耐碱亲本长白9号, 而其余QTL的增效等位基因来自敏碱亲本高产106;基因的主要作用方式为超显性或部分显性。     

水稻孕穗期耐冷性QTLs分析

本研究以籼粳交“密阳23/吉冷1号”的F2∶3 代200个家系为作图群体,在韩国春川进行冷水胁迫下水稻耐冷性鉴定,并以利用SSR标记构建的分子连锁图谱为基础,对水稻孕穗期耐冷性及其相对耐冷性进行数量性状位点（QTLs）分析。研究结果,在第1、2、4、11和12染色体上检测到与孕穗期耐冷性相关的QTL各1个,对表型变异的解释率为5     

水稻米饭延伸指数相关性状的基因定位研究

本研究以珍汕97与明恢63杂交构建的F11重组自交系群体为材料,结合其构建的全基因组饱和分子标记连锁遗传图谱,分析了7个与水稻精米、米饭和米饭延伸指数等相关性状并定位了与水稻米饭品质相关性状QTL.结果表明,共检测到22个与水稻米粒、米饭和米饭延伸指数性状等相关QTL分别位于水稻的2、3、4、5、6、7、11染色体上,发现决定米粒性状的主效QTL同时在饭粒性状中检测到,另外饭粒性状还由一些特别的QTL所决定,一些与米粒和米饭相关性状的QTL在米饭延伸指数性状中同时发现.Wx基因对米饭性状以及米饭的延伸指数均具有重要影响.     

水稻米饭延伸指数相关性状的基因定位研究

本研究以珍汕97与明恢63杂交构建的F11重组自交系群体为材料，结合其构建的全基因组饱和分子标记连锁遗传图谱，分析了7个与水稻精米、米饭和米饭延伸指数等相关性状并定位了与水稻米饭品质相关性状QTL。结果表明，共检测到22个与水稻米粒、米饭和米饭延伸指数性状等相关QTL分别位于水稻的2、3、4、5、6、7、11染色体上，发现决定米粒性状的主效QTL同时在饭粒性状中检测到，另外饭粒性状还由一些特别的QTL所决定，一些与米粒和米饭相关性状的QTL在米饭延伸指数性状中同时发现。Wx基因对米饭性状以及米饭的延伸指数均具有重要影响。     

利用极端材料定位水稻粒形性状数量基因位点

利用极端大粒材料GSL156(千粒重71.9 g)与特小粒材料川七(千粒重12.1 g,轮回亲本)杂交、回交获得的BC₂F₂ 216个个体为作图群体,在北京进行稻谷粒长、粒宽、粒厚、长宽比、千粒重等粒形性状的鉴定。采用单标记分析和复合区间作图法,利用SSR标记对粒形性状进行数量性状基因座检测。结果表明,上述粒形性状在BC₂F₂群体均呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状;共检测到与粒形性状相关的QTL 28个,分布于第1、2、3、4、5、6和12染色体上。其中qGL3-2、qGL3-3、qGT12-1、qGT2-1、qGT5-1、qGW1-1、qGW12-1、qGW2-1、qGW5-1、qRLW3-1、qTGW12-1、qTGW2-1、qTGW3-3和qTGW5-1对表型变异的贡献率分别为13.70%、52.51%、21.13%、18.79%、20.92%、14.59%、18.33%、30.03%、20.05%、24.53%、13.47%、11.43%、21.30%和15.68%,为主效QTL。其中,第3染色体上检测出来的QTL最多。在所有检测到的28个QTL中,6个QTL的增效等位基因来源于小粒亲本川七,而其余QTL的增效等位基因均来源于大粒亲本GSL156,基因作用方式主要表现为加性或部分显性。第3染色体RM7580~RM8208区间是分别与粒宽、长宽比和千粒重相关的3个主效QTL的共同标记区间,第2染色体的RM7636~RM5812区间、第5染色体的RM3351~RM26区间和第12号染色体的RM1103~RM17区间是分别与粒宽、粒厚和千粒重相关的3个主效QTL的共同标记区间,这些区间对粒形贡献率较大,为进一步精细定位或克隆这些新的粒重或粒形QTL奠定了基础。同时大粒亲本对稻谷粒长、粒宽、粒厚和千粒重等性状的增效作用显著。     

不同生长环境下水稻结实率数量性状位点的检测

以籼稻密阳23与粳稻吉冷1号配制所获得的F_2:3群体200个家系作为作图群体，在北京、昆明、三亚、公主岭和韩国春川等5个点进行水稻结实率的鉴定，并利用SSR标记对水稻结实率数量性状位点进行检测。结果表明，水稻结实率表型值及其在F₃家系群中的分布以及所检测到的QTL数目因生长环境不同而有较大差异，说明QTL与环境有明显的互作效应。水稻结实率在F₃家系群中呈接近正态或偏态的连续分布，是多个基因所控制的数量性状。共检测到与水稻结实率相关的QTL 14个，分布于第1、2、3、4、6、7、8、10和12染色体上，对表型变异的贡献率为4.9%～15.3%。分别位于第1、2、6和12染色体RM1~RM259、RM263~RM6、RM340~RM30、RM270~RM17区间的qSSR1、qSSR2、qSSR6和qSSR12至少在2种生长环境下均检测到，对表型变异的贡献率分别为4.9%～8.4%、4.8%～7.2%、7.6%～10.7%和7.4%～10.4%。以上多数QTL增效等位基因均来自吉冷1号，基因作用方式主要为部分显性或显性或超显性。     

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。     

优良水稻染色体片段代换系Z746的鉴定及重要农艺性状QTL定位及其验证

粒型、株高及穗部组成性状与产量形成密切相关,是水稻重要农艺性状,但遗传基础复杂。染色体片段代换系是用于复杂性状遗传研究的良好材料。本研究鉴定了一个以日本晴为受体、西恢18为供体亲本的水稻优良染色体片段代换系Z746。Z746携带来自西恢18的7个代换片段,平均代换长度为3.99 Mb,其株高、粒长和穗部性状均与受体存在显著差异。进一步通过日本晴与Z746杂交构建的次级F2群体共检测到36个相关QTL,分布于2号、3号、4号、6号和11号染色体。其中5个可能与已克隆基因等位,如qPH3-1等,8个可被多次检出,表明这些是遗传稳定的主效QTL。Z746的粒长主要由4个QTL(qGL3、qGL4、qGL2、qGL6)控制,其中qGL3和qGL4对粒长变异的贡献率分别为60.28%和27.47%。株高由5个QTL控制,穗长由4个QTL控制,每穗粒数由2个QTL控制,千粒重由2个QTL控制。然后以MAS在F3共选出8个单片段代换系,并以此在F4进行了相关QTL验证,共有24个QTL可被8个单片段代换系(SSSL)检出,重复检出率为66.7%,表明这些QTL遗传稳定。本研究为目的QTL的进一步遗传机制研究及分子设计育种奠定了良好基础。