多环境下稻米粒重的QTL定位

以粳稻Asominori为遗传背景的染色体片段置换系（CSSLs）群体为材料,利用基于性状-标记多元回归分析方法对稻谷粒重和精米粒重进行多环境的QTL定位。结果在5个环境共检测到6个粒重相关QTL,分布于第1、6、7和8染色体上,对表型变异的贡献率介于13%~35%;其中控制精米粒重的qMRW-1a和稻谷粒重的qPRW-1在不同环境中均能稳定表达,且均位于第1染色体RFLP标记XNpb113附近,该基因座还同时控制着粒宽。qMRW-1a和qPRW-1共同对应的置换系AIS8和AIS11与Asominori 的粒重差异在不同环境中均显著(P < 0.05),表明该QTL的等位基因在不同环境中效应显著。比较发现该QTL在不同遗传群体中均能被重复检测到,且与蔗糖磷酸合酶基因（SPS）位置一致,推测该QTL与淀粉合成代谢有关。qMRW-1a 和qPRW-1在不同环境条件和遗传背景中表达,因此可用于进一步的精细定位研究。     

水稻光合作用及相关生理性状的QTL分析

为了探讨光合作用及相关生理性状的遗传规律，利用由籼稻品种IR24 和粳稻品种Asominori杂交衍生的65个染色体片段置换系（Chromosome Segment Substitution Lines, CSSL）为材料，研究了水稻光合作用及相关生理性状的QTL。在水稻抽穗后7 d测定叶片光合速率（Pn）、蒸腾速率（G_s）、气孔导度（T_r）、细胞间隙CO₂浓度（C_i）、叶绿素含量（CHL）、全氮含量（TLN）。共检测到10个QTLs，分布于第1、3、4、5、7、8和10染色体上，LOD值在2.77~8.42之间，贡献率为9.5%~46.5%。其中仅有控制气孔导度的qGs-8 与控制叶绿素含量的qCHL-8以及第10染色体上控制气孔导度的qGs-10与控制细胞间隙CO₂浓度的qCi-10位置相同，分别位于第8染色体上标记R727和第10染色体上标记C1166附近。其他QTL在染色体上的位置不同，暗示了水稻光合功能遗传规律的复杂性。     

水稻品种IR24抗条纹叶枯病相关QTL的检测

为探明籼稻品种IR24是否携有新的抗条纹叶枯病基因,利用衍生于Asominori/IR24的重组自交系（RIL）群体和以Asominori为遗传背景IR24插入片段的染色体片段置换系（CSSL）群体,进行抗条纹叶枯病相关QTL的检测。利用疫区田间自然条件鉴定的方法,在RIL群体中共检测到4个控制条纹叶枯病的QTL,分别位于第3、5、7、11染色体上（qSTV3、qSTV5、qSTV7、qSTV11）, 其中qSTV3、qSTV7和qSTV11增强抗性的等位基因来自抗性亲本IR24。采用图示基因型比较法,在CSSL群体中将4个抗条纹叶枯病相关基因位点分别定位在染色体片段置换系CSSL4、L17、L39、L61、L62的IR24插入片段上。对比分析RIL群体和CSSL群体的分子连锁图谱,发现qSTV3所在的标记区间与CSSL17的IR24片段相吻合,qSTV7所在的标记区间与CSSL4的杂合片段、CSSL39的IR24片段相吻合,qSTV11所在的标记区间与 CSSL61的IR24片段以及CSSL62的杂合片段相吻合,表明确实存在这3个位点。与前人的研究结果相比较,发现位于第3染色体上的qSTV3区域存在抗刺吸性害虫的基因簇,是一个表达稳定的抗灰飞虱基因座;位于第7染色体上的qSTV7不同于已报道的抗性基因座,表明IR24携有新的抗性基因,这些基因不同于主基因Stvb-i,为防止广泛使用单一基因而造成的遗传脆弱性提供了新的抗性基因源,并且为利用分子标记辅助选择,聚合不同抗性基因培育抗性稳定的条纹叶枯病抗性品种创造了条件。     

水稻千粒重对大气CO2浓度升高的响应

以65个水稻染色体片段置换系(CSSL, chromosome segment substitution lines, 以Asominori为背景,置换片段来自IR24)为材料,对比分析了正常大气CO2浓度（对照）和FACE（Free Air CO2 Enrichment,大气CO2浓度增加200 µmol·mol-1）下千粒重的变化及其QTL(quantitative trait loci)定位。结果表明,FACE下,供试株系千     

三黄占2号稻瘟病抗性与稻米直链淀粉含量的关系研究

以高抗稻瘟病、直链淀粉含量（AC）较高的三黄占2号和高感稻瘟病、AC较低的丽江新团黑谷衍生的重组自交系群体为研究材料，从性状的相关性和控制两性状的基因在染色体上的位置关系剖析稻瘟病抗性和稻米AC的内在关系。结果表明，两性状间没有显著的相关性。3个与AC相关的QTL分别被定位在第5、6和7染色体上，其加性效应均来自丽江新团黑谷，起降低AC的作用。比较这些QTL与先前对同一群体鉴定的稻瘟病抗性基因（主效基因和QTL）在染色体上的位置，表明控制这两性状的基因上没有紧密连锁关系, 亦没有显著的基因间互作。据此认为，通过亲本的合理选择和分子标记辅助选择可以把三黄占2号稻瘟病持久抗性与理想AC整合到同一品系中，育成优质、抗病的优良品种。     

利用种子性状QTL定位高油玉米淀粉含量QTL

以普通玉米自交系8984与高油玉米自交系GY220为亲本组配得到284个F2:3家系群体,利用185个SSR标记构建玉米遗传连锁图谱。通过包含母体效应的种子性状QTL作图方法对玉米籽粒淀粉含量进行QTL定位和效应分析,共检测到7个与淀粉含量相关的QTL,分别位于第5,8,10染色体上,除qSTA8-3的遗传作用方式表现为加性外,其余QTL作用方式为部分显性。单个QTL贡献率为5.87%～10.93%,累计贡献率为53.37%。所有QTL的增效基因均来自普通玉米亲本8984。淀粉含量QTL qSTA5-2贡献率较大,可以作为进一步精细定位的主要目标QTL。     

水稻糙米蛋白质含量的QTL定位

蛋白质含量是评价稻米品质的一项重要指标,控制水稻糙米蛋白质含量的基因位点是数量性状,检测水稻糙米蛋白质含量的QTL并进行遗传效应分析对于水稻品质遗传育种具有重要的意义.本研究以中优早/丰锦重组自交系群体作为定位群体,结合构建的遗传连锁图谱利用Windows QTL Cartogtapher2.0软件,采用复合区间作图法对水稻糙米蛋白质含量进行QTL定位和效应分析.检测到控制糙米蛋白质含量的QTL 6个(qPc-3、qPc-6、qPc-7、qPc-8-1、qPc-8-2和qPc-11),分别位于第3、6、7、8和11连锁群上.单个QTL对群体表型变异的贡献率为3.79%～19.41%,联合贡献率为61.07%.在这些QTL的区间中,第8染色体的口Pc-8-1基因区域对糙米蛋白质含量具有主效作用.进一步分析和比较了相关研究结果,讨论了研究结果对开展稻米品质遗传育种的意义.     

利用种子性状QTL定位高油玉米蛋白质含量QTL

利用普通玉米自交系8984与高油玉米自交系GY220为亲本构建了284个F2∶3家系群体及含有185个SSR标记的玉米遗传连锁图谱。通过包含母体效应的种子性状QTL作图方法对玉米子粒蛋白质含量进行定位和效应分析,共检测到4个QTL,位于第5和第8染色体上。除qPRO8-2遗传作用方式表现为加性外,其余QTL作用方式均为部分显性。单个QTL贡献率为3.86%~5.17%,累计贡献率为18.54%。所有QTL的增效基因均来自高油亲本GY220。     

越光/9311染色体片段置换系的构建及稻米黏滞性谱特征值QTL分析

研究以籼稻品种9311为受体亲本,粳稻品种越光为供体亲本构建染色体片段置换系(CSSLs)并对RVA谱特征值进行QTL定位,为稻米蒸煮食味品质的遗传改良创造理想条件。研究利用612对SSR标记对亲本(越光和9311)进行多态性筛选,使用检测出的多态性引物对染色体片段置换系株系进行鉴定。共鉴定出138个株系,并构成染色体片段置换系。该染色体片段置换系的水稻全基因组覆盖率达到89%,置换系群体中超过80%的株系携带的供体亲本染色体片段数少于5个,其中单片段置换系为51个,比例为36.95%。利用该群体共定位到位于6条不同染色体上9个区域的10个QTL,表型贡献率范围为8.85%~42.65%,其中q BDV-1、q PT-4.1、q PT-4.2和q CSV-3等4个QTL为首次报道。q HPV-2位于第2染色体上标记RM341与RM525之间,q BDV-2位于第2染色体RM341与RM1385标记之间,与该染色体上支链淀粉合成有关基因等位。本研究构建的CSSLs及定位的控制RVA谱特征值相关QTL,为稻米蒸煮食味品质的研究创造了有利条件。     

普通小麦-野生二粒小麦染色体臂置换系籽粒与品质性状分析

野生二粒小麦在农艺性状和品质性状上具有丰富的遗传变异,这些优异基因的导入对促进优质小麦生产具有重要的意义。以普通小麦品种Bethlehem（BLH）为遗传背景的野生二粒小麦染色体臂置换系（chromosome arm substitution lines,CASLs）为材料,进行2年一点田间试验,考察籽粒（粒长、粒宽和千粒重）与品质相关性状（蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、淀粉含量和灰分含量）。结果表明：CASLs群体中3AL 2年的粒长均显著长于亲本BLH,推测3AL染色体上至少有1个正效QTL控制野生二粒小麦的粒长,至少3个控制粒长的负效QTLs分别位于4BS、6BL和7BL,至少11个控制千粒重的负效QTLs分别位于2AS、5AS、6AL、7AS、1BS、1BL、4BS、4BL、5BL、6BL和7BL,至少6个与蛋白质含量正相关的QTLs分别位于6AL、1BS、2BS、3BL、7BS和7BL,至少3个控制湿面筋形成的正效QTLs分别位于2BL、7BS和7BL,至少3个控制沉降值的主效QTLs分别位于4AL、7AL和7BL,至少1个控制淀粉形成的负效QTL位点位于7BL;至少1个促进小麦籽粒灰分含量增加的QTL位于7BL上。相关性分析表明,千粒重与蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值和灰分含量呈显著或极显著的负相关,蛋白质含量与湿面筋含量、沉降值和灰分含量均呈极显著正相关,而与淀粉含量呈极显著负相关。综上所述,CASLs群体具有丰富的遗传多样性,且每个置换系只含有对应野生二粒小麦的染色体臂,各置换系有着不同的遗传特点,因此,可以综合利用置换系的有利性状对小麦目标性状进行遗传改良,进而为小麦育种提供更加丰富的遗传资源。     

Fine mapping of stable QTLs related to eating quality in rice (Oryza sativa L.) by CSSLs harboring small target chromosomal segments

Amylose content (AC) and viscosity profile are primary indices for evaluating eating and cooking qualities of rice grain. Using chromosome segment substitution lines (CSSLs), previous studies identified a QTL cluster of genes for rice eating and cooking quality in the interval R727–G1149 on chromosome 8. In this study we report two QTLs for viscosity parameters, respectively controlling setback viscosity (SBV) and consistency viscosity (CSV), located in the same interval using rapid viscosity analyzer (RVA) profile as an indicator of eating quality. Previously reported QTL for AC was dissected into two components with opposite genetic effects. Of four QTLs, qCSV-8 and qAC-8-2 had stable genetic effects across three and four environments, respectively. qSBV-8, qCSV-8 and qAC-8-1 partly overlapped, but were separated from qAC-8-2. Based on data from an Affymetrix rice GeneChip, two genes related to starch biosynthesis at the qAC-8-2 locus were chosen for further quantitative expression analysis. Both genes showed enhanced expression in sub-CSSLs carrying the target qAC-8-2 allele, but not in sub-CSSLs without the target qAC-8-2 allele, indicating their possible role in rice quality determination. Molecular markers closely linked to the two stable QTL provide the opportunity for marker-assisted selection (MAS) in breeding high quality rice.     

稻米直链淀粉含量基因座位的分子标记定位

以直链淀粉含量(AC)中等的CT9993和泰国优质的香软米KDML105杂交产生的152个重组近交系 (RIL)为材料, 构建了含83个RFLP、 69个AFLP和15个微卫星(SSLP)标记的分子标记连锁图 , 标记间平均距离为12.98 cM。 应用该连锁图对控制稻米AC的基因座位(QTL)进行了分析 。 结果表明： 稻米AC主要受两个主效QTL和5个微效QTL的共同控制     

大豆四向重组自交系群体蛋白质含量与油分含量QTL定位

蛋白质和油分含量是大豆重要的育种目标,蛋白质和油分含量QTL定位和优异等位变异的发掘对大豆分子设计育种具有重要意义。本研究以(垦丰14×垦丰15)×(黑农48×垦丰19)衍生的后代株系为材料,构建含有204个株系的大豆四向重组自交系群体,利用区间作图法,应用前期构建的SSR遗传图谱,对2013、2014和2015年在哈尔滨和克山2地共8个环境下的蛋白质和油分含量进行QTL定位分析。结果表明,8个环境中检测到29个蛋白质含量QTL和39个油分含量QTL。在所定位的蛋白质含量QTL中,有5个能够在2个以上环境被定位到,这些蛋白质含量QTL分布在 A1、D2、J、N和O等6个连锁群上,对表型效应的贡献率为 7.65%~20.08%,其中qPC-A1-1、qPC-D2-1、qPC-J-1和qPC-O-2的贡献率在10%以上。在39个油分含量QTL中,有10个在多环境下被重复检测到,这些QTL分布在8个(A1、A2、B1、D1b、G、I、J、N)连锁群上,对表型效应的贡献率为7.30%~25.68%,其中qOC-A2-1、qOC-B1-1、qOC-G-1和qOC-J-1的贡献率在10%以上。     

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。     

Identification of quantitative trait loci for seed storability in rice (Oryza sativa L.)

In the present study, quantitative trait loci (QTLs) controlling seed storability based on relative germination rate (%) were dissected using a saturated linkage map and a recombinant inbred lines (RILs) derived from a cross of japonica cultivar Asominori (Oryza sativa L.) and indica cultivar IR24 (Oryza sativa L.). A total of three QTLs (qRGR-1, qRGR-3 and qRGR-9) were detected on chromosomes 1, 3 and 9 with LOD score ranging from 3.45 to 6.95 and the phenotypic variance explained from 16.72% to 28.63%. The IR24 alleles were all associated with seed storability at all the three QTLs. The existence of these QTLs was confirmed using IR24 chromosome segment substitution lines (CSSLs) in Asominori genetic background (AIS). By QTL comparative analysis, the QTL, qRGR-9 on chromosomes 9 appeared to be consistent with another rice population, this region may provide an important region for isolating this responsible gene. These results also provide the possibilities of enhancing Seed storability in rice breeding program by marker-assisted selection (MAS) and pyramiding QTLs. Y. Xue and S. Q. Zhang—joint first authors.     

利用重组自交系群体检测水稻耐铝毒数量性状基因座

利用Kinmaze / DV85 81个重组自交家系(RIL)作图群体,采用苗期单营养液水培鉴定方法,以相对根伸长量（RRE）作为耐铝毒性状的表型值,分析亲本和重组自交系群体对铝毒的耐性表现。利用Windows QTL Cartographer 1.13a软件共检测到5个耐铝毒QTLs,分别位于第1、5、8、9和11染色体上,各个QTL的贡献率在8.64%～18.60%之间,其     

Localization of QTL for basal root thickness in <Emphasis Type="Italic">japonica</Emphasis> rice and effect of marker-assisted selection for a major QTL

Root traits are key components of plant adaptation to drought environment. By using a 120 recombined inbred lines (RILs) rice population derived from a cross between IRAT109, a japonica upland rice cultivar and Yuefu, a japonica lowland rice cultivar, a complete genetic linkage map with 201 molecular markers covering 1,833.8 cM was constructed and quantitative trait loci (QTLs) associated with basal root thickness (BRT) were identified. A major QTL, conferring thicker BRT, located on chromosome 4, designated brt4, explained phenotypic variance of 20.6%, was selected as target QTL to study the effects of marker-assisted selection (MAS) using two early segregating populations derived from crosses between IRAT109 and two lowland rice cultivars. The results showed that the flanking markers of brt4 were genetically stable in populations with different genetic backgrounds. In the two populations under upland conditions, the difference between the means of BRT of plants carrying positive and negative favorable alleles at brt4 flanking markers loci was significant. Phenotypic effects of BRT QTL brt4 were 5.05–8.16%. When selected plants for two generations were planted at Beijing and Hainan locations under upland conditions, MAS effects for BRT QTL brt4 were 4.56–18.56% and 15.46–26.52% respectively. The means of BRT for the homozygous plants were greater than that of heterozygous plants. This major QTL might be useful for rice drought tolerance breeding. L. Liu and P. Mu are contributed equally to this work.