水稻剑叶角度与主穗产量的遗传剖析

理想水稻株型的选育与高产育种密切相关,而剑叶角度则是构成水稻理想株型的重要指标之一,同时也是影响水稻产量的重要因素。合理开发利用水稻中控制剑叶角度及产量相关的数量性状基因座位（QTL）,并结合分子育种技术,可更好地为高产制繁种目标服务。通过应用由244个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系（RIL）群体,构建含256个分子标记的连锁图谱,采用QTL区间作图法对剑叶角度及主穗产量等5个性状进行定位分析,共检测到17个QTL,分布于染色体1、2、3、5、6、9、10、11。这些QTL对相应性状的贡献率介于3.46%~25.64%之间。在第1染色体上检测到控制5个性状的QTL,其中控制剑叶角度的两个QTL;在第2、3、9、10、11染色体上分别检测到各一个QTL;第5染色体上检测到控制剑叶、每穗总粒数和每穗实粒数的3个QTL;1个每穗实粒数和2个每穗实粒重的QTL分布于第6染色体上。多个区间表现出对两个性状的显著作用,其中第1染色体2个,第6染色体1个。相关性分析表明,较小的剑叶角度可通过提高结实率进而显著增加产量。     

一个水稻苗期耐冷性的主效QTL精细定位研究

苗期耐冷性是影响水稻生长发育的重要因素之一。此实验以低温导致叶片卷曲的卷曲度作为水稻苗期耐冷性指标,采用182个越光（粳型）/kasalath（籼型）//越光回交重组自交系（backcross recombinant inbred lines,BILs）和162个RFLP分子标记,对苗期耐冷性进行QTL（quantitative trait loci,QTL）定位分析。结果表明,BIL群体中苗期耐冷性均呈连续分布,属于数量性状遗传,并检测到4个控制苗期耐冷性的QTL,分布在第1、3、11、12染色体上,其贡献率为7.4%～21.9%,所有能增强耐冷性等位基因均来自越光;并在其目标区域内进一步设计分子引物把位于第12染色体上的主效qCTS-12定位在约77kb区域内。此研究结果及其检测到的QTLs两侧的连锁分子标记可为水稻苗期耐冷性分子育种以及相关基因克隆提供理论依据。     

调控小麦苗期性状的QTL定位

苗期地上部和根系的繁茂性对于小麦生长后期有重要影响,对调控小麦苗期性状的QTL进行定位,能进一步发掘调控小麦苗期性状的基因位点,有利于分子标记辅助选择育种.本试验以一套重组自交系群体为材料,检测了调控小麦苗期性状的QTL位点.共检测到调控4个性状的14个QTL位点,包括4个主效QTLs和10个微效QTLs,分布在3A、3B、4A、4B、5D、6A和6B共7条染色体上,贡献率在5.8％ ～ 18.4％之间.这些位点的发掘,有助于增进对小麦苗期性状的遗传基础的认识,并在小麦育种上具有潜在的应用价值.     

低磷胁迫下水稻产量性状变化及其QTL定位

为研究低磷胁迫对水稻产量及其构成因素QTL表达的影响, 以耐低磷旱稻IRAT109和磷敏感水稻越富杂交的116个株系的DH群体为材料, 在低磷和正常栽培条件下, 调查了千粒重、结实率、有效穗数、穗粒数及单株产量等性状。结果表明, 结实率、有效穗数和单株产量对低磷胁迫的敏感性较大, 而千粒重、穗粒数对低磷胁迫的敏感性较小。利用水稻分子连锁图中94个RFLP标记和71个SSR标记, 依据以上5性状低磷胁迫下与对照的差值进行QTL定位。共检测出17个QTL, 其中12个对表型变异的贡献率大于10%。3、6和7号染色体上3个标记区域存在QTL成簇分布, 这些高贡献率QTL及成簇分布QTL可作为水稻耐低磷产量性状分子育种的重要候选区域。     

大豆幼苗根系性状的QTL分析

为研究大豆幼苗期根系性状的遗传规律,以中豆29和中豆32构建的RIL群体为材料,在V2期测定水培幼苗根系性状(主根长、侧根数、根重、根体积和根冠比等)及相关性状(株重、茎叶重和下胚轴重等),以方差分析方法估算遗传参数,并采用复合区间作图法对大豆幼苗期根系等性状进行QTL定位。结果表明,在8个染色体上检测到20个根系及相关性状QTL,其中9个主效QTL位于第11和第14染色体,表型贡献率在10.5%~26.1%之间。在第11和第14染色体上,部分根系性状QTL与地上部性状QTL处于同一位置,其QTL的共位性与形态性状表型相关分析结果一致,反映了根系性状与地上部性状存在一定的关联。     

水稻黑条矮缩病抗性QTL分析

利用珍汕97B/明恢63的重组自交系群体,采用自然发病鉴定的方法,以穴发病率为表型值,对各株系进行黑条矮缩病抗性鉴定。群体的穴发病率偏向于抗病亲本,且呈连续性分布,表明水稻黑条矮缩病抗性受数量性状基因控制。利用WinQTLcart 2.5软件对黑条矮缩病抗性QTL进行分析,共检测到6个QTL,其中第6、11染色体上各有2个,第7、9染色体各有1个。第6、7、9染色体上的4个QTL在两个地点都能检测到,是稳定表达的QTL,尤其是第6染色体上的2个QTL,LOD值分别为12.09和9.77,贡献率分别为20.20%和18.68%,是主效QTL,能在分子标记辅助选择育种中加以利用。     

应用明恢86和佳辐占的F2群体定位水稻部分重要农艺性状和产量构成的QTL

应用籼稻品种明恢86和佳辐占为亲本建立的F2群体及相应的SSR分子标记连锁图,用区间定位法的Additive和Free两种模型分别对水稻部分重要农艺性状和产量构成性状的QTL进行了定位分析.结果Additive模型共检测到3个QTL,均位于第1号染色体的RM1-RM283区间,分别控制水稻生育期、株高和每穗粒数,基因成簇分布.Free模型共检测到5个QTL,其中控制水稻生育期、株高和每穗粒数的3个QTL的位置和效应大小与Additive模型基本相同;另外还检测到2个影响结实率和千粒重的QTL分别位于第7号染色体的RM180-RM214和第2号染色体的RM279-RM154区间,其贡献率均较小.同时,分析比较了研究结果与前人不同的原因.     

基于多个相关群体的玉米雄穗相关性状QTL分析

雄穗相关性状对玉米生产至关重要。为了解析玉米雄穗相关性状的遗传机制,利用以黄早四为共同亲本组配的11个重组自交系群体,对玉米雄穗一级分枝数、雄穗主轴长和雄穗干重3个性状进行QTL分析。经过对11个群体及亲本两年三点的田间鉴定,单环境和联合环境下的玉米雄穗相关性状QTL定位,及基因型与环境互作和上位性互作分析,检测到15个在多环境下稳定表达(5个环境以上)的“环境钝感”主效QTL,其中,在染色体bin3.04区域,齐319群体和旅28群体中都定位到1个主效雄穗一级分枝数相关QTL,其平均贡献率分别为17.4%和14.4%,并且2个群体的QTL标记区间高度重叠,在IBM2008 Neighbors图谱上的重叠区间为226.0~230.1。对比不同群体结果发现,在2个群体以上都能检测到的一致性区间21个,其中在第2、第3、第6、第8染色体上的5个一致性区间在3个群体中可稳定表达。这些多环境和多个遗传背景下稳定表达的位点可作为玉米雄穗性状分子标记辅助选择、精细定位及基因克隆的候选位点。     

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.     

普通野生稻矮化突变体的株高与分蘖基因的QTL 定位及主效基因的遗传分析

为了挖掘和克隆更多控制株高与分蘖的基因应用于水稻育种,利用多分蘖普通野生稻矮秆突变体与少分蘖高秆南特号组配杂交组合F1并构建分离群体F2;并且对该群体的株高与有效分蘖数进行性状遗传分析以及基因型检测,利用IciMapping V3．0对株高与分蘖数进行QTL连锁遗传分析。结果表明,两亲本的株高与分蘖数均为多基因控制的数量性状,且存在极显著的正相关;利用平均分布于水稻12条染色体上的345对分子标记对两亲本普通野生稻矮秆突变体与南特号进行多态性筛选,共筛出194对差异明显的多态标记,多态率为56．23％;利用122对基因型清晰的多态标记对571株F2分离群体进行连锁分析,共获得33个与株高相关的QTLs,19个与分蘖数相关的QTLs;检测到1个与株高有关的主效QTLs,定位于1号染色体RM302～RM104标记之间,对表型贡献率达71．72％。找到一个控制株高的主效QTL,与分子标记RM302和RM104紧密连锁,对株高具有极强的矮化效果,该结果为进一步克隆矮秆基因与株型分子育种提供理论基础。     

旱稻渗入系抽穗期根系性状定位

摘 要：[目的]研究稻作抗旱的根系特征及其遗传机理,发掘旱稻有利基因,从水旱稻杂交中选育高产耐旱的稻作品种提供理论基础和研究材料。[方法]以旱稻豪格劳为供体亲本,水稻沈农265为受体亲本,利用187个SSR标记构建了一套具有180个家系的旱稻渗入系群体,并采用单标记分析法,对拔节期根系6个性状：最长根长、粗根数、总根数、平均最粗根粗、根干重、总干重进行QTL定位。[结果]抽穗期共检测到QTL38个,其中影响上述六个性状的QTL数目分别是6、6、4、6、4和12,它们的总贡献率分别为29%、27%、21%、33%、23%和61%。除此,在粗根数和总根数中分别检测到3个和1个来自豪格劳的等位基因的加性效应为负,其余均为正。除平均根粗外,其它5个性状的加性效应都较大。[结论]89.5%的渗入位点对以沈农265为遗传背景的渗入系的6个性状根系有促进作用;定位到的影响不同根系性状的QTL多数成簇、集中分布;RM3853附近定位到影响四个性状的QTL,推测是一个在抽穗期与根系性状和抗旱密切相关的基因簇。     

水稻抗旱性相关性状的QTLs定位研究进展

本文从水稻抗旱性、根系形态性状、生理性状等方面,介绍了近年来水稻抗旱性及相关性状的数量性状基因定位(Quantitative trait loci,QTLs)的研究进展,并比较了不同群体和环境条件下所定位的抗旱性相关性状的QTLs位点、标记及其在染色体上的分布和特点,同时对水稻抗旱性相关性状QTLs的比较基因组学研究及应用基因工程进行水稻抗旱性研究进行了阐述。旨为我国水稻抗旱性遗传育种及基因组研究提供信息和理论依据。     

玉米产量及产量相关性状QTL的图谱整合

利用生物信息学方法,借助高密度分子标记遗传图谱IBM2 2008 neighbors,利用图谱映射和元分析的方法,对不同试验中定位的400个玉米产量及产量相关性状QTL进行了图谱整合,构建了玉米产量及产量相关性状QTL的综合图谱和一致性图谱。结果表明,玉米产量及产量相关性状QTL在10条染色体上呈非均匀分布,第1染色体上最多,第10染色体上最少;发掘出96个玉米产量及产量相关性状的“一致性”QTL;关联性较强的产量性状的QTL常集中在相同或相近的座位上。     

利用RIL群体对水稻再生力及相关农艺性状的QTL分析

以粳糯稻品种糯89-1与籼型重穗型杂交稻骨干恢复系蜀恢527杂交构建的籼粳交F₇代RIL群体的169个家系为作图群体,构建了一张含105个微卫星(SSR)标记的分子连锁图谱。定位了水稻正季7个农艺性状的QTL 15个,分布在第1、第2、第3、第5、第6、第7、第10染色体上,LOD值介于2.10~7.51,贡献率3.77%~25.37%,其中贡献率10.0%以上的QTL 7个,单个性状的QTL 1~4个;定位了水稻再生季7个农艺性状的QTL 19个,分布在第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第10染色体上,LOD值介于2.17~18.34,贡献率3.23%~37.66%,其中贡献率10.0%以上的QTL 7个,单个性状的QTL1~5个;定位了影响水稻再生力(最终再生率)的QTL 2个(qRa4,qRa5),分别在第4和第5染色体上,贡献率分别为8.17%和7.09%,加性效应分别为0.32和-0.39,贡献率和加性效应均较小,属微效基因。共检测到两季农艺性状QTL 36个,同一性状被重复检测的QTL 8个。水稻再生力与正季稻有效穗呈极显著负相关;水稻再生力与再生稻有效穗呈极显著正相关,与每穗总粒数和着粒密度呈显著负相关。QTL定位结果揭示了有效穗是影响再生力的主要因素。     

QTL mapping for chromium-induced growth and zinc, and chromium distribution in seedlings of a rice DH population

Chromium contamination in soil has become a severe threat to crop production and food safety. The experiment was conducted using a rice DH population to detect the QTLs associated with Cr tolerance. Seventeen putative QTLs associated with growth traits included three additive loci and fourteen epistatic loci. These loci were distributed on 11 rice chromosomes, and their contribution to the phenotypic variation ranged from 2.44 to 10.08%. Two QTLs located at the similar genetic region on chromosome ten were associated with shoot Cr concentration and translocation from roots to shoots, respectively; and they accounted for 11.65 and 11.22% of the phenotypic variation. In addition, six QTLs related to Zn concentration and translocation was found on chromosomes 1, 2, 4, 5, 7 and 12. Meanwhile epistatic effect existed in the two additive QTLs of qRZC1 and qRZC7. Most of QTLs controlling Zn concentration had small genotypic variance and qSRZ4 related to Zn translocation showed growth condition-dependent expression.     

利用Ⅱ-32B/A7444组合CSSL群体定位水稻7个穗部性状QTL

为发掘水稻穗部性状有利等位变异,构建了以籼稻保持系II-32B为遗传背景的A7444染色体片段置换系群体;利用QTL Ici Mapping 4.1软件对该群体7个穗部性状进行了QTL定位。结果 2年共检测到26个QTL。2年均检测到的13个QTL中,控制一次枝梗数的4个QTL位于第1、第6、第8和第9染色体,平均贡献率分别为15.16%、13.10%、29.74%和11.21%,平均加性效应分别为-1.40、1.01、1.11和0.77。控制二次枝梗数的2个QTL位于第6和第8染色体,平均贡献率分别为10.97%和21.39%,平均加性效应分别为5.45和6.36。控制每穗总粒数的3个QTL位于第2、第6和第8染色体,平均贡献率分别为8.65%、12.52%和31.22%,平均加性效应分别为-18.61、22.23和31.87。控制每穗实粒数的1个QTL位于第8染色体,平均贡献率为28.06%,平均加性效应30.85。控制千粒重的2个QTL位于第2染色体,平均贡献率分别为44.65%和17.51%,平均加性效应分别为2.88和-2.51。控制粒宽的1个QTL位于第10染色体,平均贡献率为21.96%,平均加性效应为0.11。第2、第6和第8染色体分别存在同时控制二次枝梗数、每穗总粒数和每穗实粒数QTL的区段。qSBN6和qSBN8所在区间与Hd1和DTH8的相同,但分别存在16处和1处碱基差异,推测为Hd1和DTH8的不同等位基因。qSBN2为新检测到的控制二次枝梗数位点。研究结果为实施分子标记聚合育种提供了有用信息。     

Variation in heading date conceals quantitative trait loci for other traits of importance in breeding selection of rice

To identify quantitative trait loci (QTLs) associated with the primary target traits for selection in practical rice breeding programs, backcross inbred lines (BILs) derived from crosses between temperate japonica rice cultivars Nipponbare and Koshihikari were evaluated for 50 agronomic traits at six experimental fields located throughout Japan. Thirty-three of the 50 traits were significantly correlated with heading date. Using a linkage map including 647 single-nucleotide polymorphisms (SNPs), a total of 122 QTLs for 38 traits were mapped on all rice chromosomes except chromosomes 5 and 9. Fifty-eight of the 122 QTLs were detected near the heading date QTLs Hd16 and Hd17 and the remaining 64 QTLs were found in other chromosome regions. QTL analysis of 51 BILs having homozygous for the Koshihikari chromosome segments around Hd16 and Hd17 allowed us to detect 40 QTLs associated with 27 traits; 23 of these QTLs had not been detected in the original analysis. Among the 97 QTLs for the 30 traits measured in multiple environments, the genotype-by-environment interaction was significant for 44 QTLs and not significant for 53 QTLs. These results led us to propose a new selection strategy to improve agronomic performance in temperate japonica rice cultivars.     

旱稻导入系碾磨品质和垩白粒率的QTL定位及其与土壤水分的互作分析

以优质水稻品种越富为遗传背景,具有旱稻品种IRAT109导入片段的271份导入系为材料,在水、旱田2个土壤水分环境下调查糙米率、精米率、整精米率和垩白粒率4个品质性状,研究旱田栽培对稻米品质性状的影响,进行QTL定位及基因型与环境的互作分析。结果表明,整精米率和垩白粒率易受土壤水分环境的影响,糙米率和精米率相对稳定。适当水分胁迫能提高稻米的整精米率,减少垩白粒率。利用混合线性模型,水、旱田条件下共检测到4个品质性状的10个加性QTL和2对上位性互作QTL,分别位于第3、4、7、8和9染色体。3个加性QTL (qMR9、qHMR7和qHMR9)和一对上位性互作QTL (qHMR3~qHMR9)的贡献率大于10%。7个QTL与前人研究结果相一致。第4染色体RM1112~RM1272和第9染色体RM1189~RM410是QTL集中分布的区域。根据不同性状对干旱胁迫的反应特点,分别选择水、旱田条件下贡献率大、稳定的QTL或者具有旱田特异性的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。     

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。     

QTL analysis of cooked rice grain elongation, volume expansion, and water absorption using a recombinant inbred population

The traits of elongation, volume expansion, and water absorption are very important in determining the quality of cooked rice grains. In this study, quantitative trait loci (QTL) analysis of these traits was performed using a recombinant inbred population derived from a cross between two indica cultivars, ‘Zhenshan 97’ and ‘Minghui 63 ,’ which are the parents of the most widely grown hybrid rice in China. Using a linkage map based on 221 molecular marker loci covering a total of 1796 cM, a total of 33 QTLs were identified for the nine traits tested. QTLs were detected on chromosomes 1– 3 , 5– 9 , and 11 , respectively. The QTLs identified included three for cooked rice grain length elongation (chromosomes 2 , 6 , and 11), six for width expansion (chromosomes 1‐ 3 , 6 , 9 , and 11) and two for water absorption (chromosomes 2 and 6). Interestingly, a single QTL located near the wx gene on chromosome 6 seemed to influence all the traits tested for the cooked rice quality.