利用单片段代换系鉴定巴西陆稻IAPAR9中的粒型基因

水稻粒型是由多基因控制的复杂数量性状,是稻米产量和品质的重要影响因子,水稻粒型基因的定位与遗传研究有助于稻米产量与品质的协同改良。本研究利用巴西陆稻IAPAR9为供体、以华南地区高产籼稻品种华粳籼74为受体,构建的153份水稻单片段代换系材料,连续两季通过单因素方差分析和邓肯氏多重比较,结合代换片段重叠群作图,定位了13个控制水稻粒型及粒重的QTL。这13个位点分别分布于水稻1、2、4、5、6、7、9和11号染色体上,包括9个控制谷粒长的QTL、1个控制谷粒宽的QTL和3个控制千粒重的QTL。其中, qGL1-2、qTGW1-2和qGL11为新鉴定的QTL位点。新的粒型QTL定位将为进一步的基因克隆与粒型遗传调控网络解析提供依据和线索,也可为稻米产量与品质协同改良提供新的种质资源。     

覆盖野生稻基因组的染色体片段替换系的构建及其米质相关数量性状基因座位的鉴定

染色体片段替换系（CSSL）是基因组水平快速初步定位数量性状基因位点（QTL）的良好材料，而水稻的品质性状是多基因控制的数量性状，因此可用替换系鉴定控制水稻品质性状的QTL。郝伟等利用分子标记辅助选择技术（MAS）构建了由133个株系组成的以“特青”（籼稻品种）为轮回亲本，以海南的一种普通野生稻（外观品质较好）为供体亲本，覆盖绝大部分野生稻基因组的染色体片段替换系。利用这套替换系，初步定位了控制稻米外观和理化品质性状的15个QTL，为今后水稻品质性状QTL的克隆以及稻米品质相关性状的改良提供了依据。     

水稻籼更杂种一代稻米加工和外观品质性状研究

采用不同稻米品质３个粳稻和４个籼稻按完全双列模型设计进行杂交，配组了２４个籼粳杂种一代Ｆ１，对其主要稻米加工和外观品质性状进行了研究。加工品质中糙米率和精米率均接近粳稻品种，与籼稻无关，无胞质效应；整精米率差异很大，但大多介于籼粳双亲之间，并且随粳稻亲本不同，其胞质效应表现不一致。     

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。     

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。     

影响水稻穗部性状及籽粒碾磨品质的QTL及其环境互作分析

利用优质恢复系测258为轮回亲本与粳型糯稻新品系IR75862杂交创制的BC₁F₇回交导入系群体,在广西南宁和海南三亚定位了产量相关性状(二次枝梗数、穗总粒数、穗实粒数、粒重和穗重)、粒型(粒长、宽、厚)和碾磨品质(糙米率、精米率和整精米率)的主效QTL并剖析其环境互作效应。双亲在穗实粒数、千粒重、粒长和粒宽及整精米率等性状上存在显著差异。各产量相关性状间呈极显著正相关,而与千粒重和粒长呈极显著负相关。多数产量及粒型相关性状与3种碾磨品质相关不显著。在南宁和三亚环境下检测到影响产量相关性状、粒型及碾磨品质的主效QTL共计57个,包括二次枝梗数的6个,穗实粒数4个,穗总粒数、粒重和穗重各5个,粒长9个,粒宽7个,粒厚1个,糙米率4个,精米率5个和整精米率6个,分布在除第11染色体外的所有染色体上。多数影响枝梗数、穗粒数和粒重的QTL成簇分布,而且与影响BR、MR和HR的QTL分布在不同染色体区域。在第2、第3、第4、第5和第6染色体上鉴定出影响穗粒数、粒重、粒型及碾磨品质的重要QTL,这些QTL在以往不同遗传背景和环境下被多次检测到。在第8染色体RM152~RM310区间鉴定到1个影响粒长和粒宽的新的QTL,能同步增加粒宽和粒长。鉴定出的这些稳定表达的QTL具有标记辅助选择育种的应用价值。整精米率是受环境影响最大的性状,其QTL的环境互作效应明显。对QTL的环境互作效应特点及其在品种标记辅助改良中的作用进行了深入探讨。     

利用BIL和CSSL群体鉴定外观品质主效QTL

为进一步探究稻米外观品质分子调控机制,挖掘新的环境钝感型主效QTL,本研究以‘屉锦’和‘北陆129’杂交衍生的回交重组自交系(BIL)和染色体片段代换系(CSSL)群体为试验材料,对稻米外观品质进行QTL鉴定。结果显示,双亲外观品质存在明显差异,‘屉锦’整精米率较高、垩白少和粒型短圆,外观品质性状间存在明显的相关性。BIL群体检测到32个调控外观品质的QTL,15个QTL稳定表达;CSSL群体鉴定了16个相关QTL,主效QTL在不同群体中共性表达;QTL成簇分布于第1、2、3、8、9和11染色体上,6个区段包含30个位点,占QTL总数的62.50%,其中主效QTL簇qAQ1、qAQ8和qAQ9在不同群体与环境下效应明显、重演性较好,是进一步深入研究的"热点"区域。这将进一步丰富外观品质性状的分子调控机理,也为主效QTL簇的精细鉴定提供坚实基础。     

水稻籼粳杂种一代稻米加工和外观品质性状研究

采用不同稻米品质3个粳稻和4个籼稻按完全双列模型设计进行杂交，配组了24个籼粳杂种一代F1，对其主要稻米加工和外观品质性状进行研究。加工品质中糙米率和精米率均接近粳稻品种，与籼稻无关，无胞质效应；整精米率差异很大，但大多介于籼粳双亲之间，并且随粳稻亲本不同，其胞质效应表现不一致。外现品质中垩白度和透明度，大多数介于双亲之间．而垩白率多倾向于亲本的高值。     

水、旱栽培条件下稻米主要品质性状的比较研究

以旱稻品种IRAT109的116个株系与水稻品种越富杂交构建的DH群体及其亲本，在水、旱2种栽培条件下种植，研究了稻米加工、外观、蒸煮和营养等品质性状的变化规律及其各品质性状间的相关性。结果表明，在11个稻米品质性状中，蛋白质含量、整精米率、胶稠度和碱消值等4个性状水、旱2种不同栽培条件下差异较大，说明这些性状受水分条件影响较大；粒长、粒宽、直链淀粉含量和垩白率也有一定的差异，一定程度受土壤水分环境影响。旱栽条件下稻米蛋白质含量、整精米率、胶稠度、碱消值等均有不同程度的升高，其中蛋白质含量平均提高37.9%，平均增加3.02个含量百分点，而垩白率下降，稻米米粒变小，总体上旱栽稻米品质有变优趋势。糙米率、精米率和长宽比在2种栽培条件下没有差异，基本上不受土壤水分环境影响。此外，对同一品质性状在水、旱2种不同栽培条件下相关性分析，表明加工品质性状的基因与环境互作较大，外观、蒸煮和营养等品质性状比较稳定。因此，通过水稻和旱稻相互杂交，可将旱稻的抗旱基因导入外观品质、蒸煮、食用品质以及营养品质优良的目标水稻亲本中，选育出抗旱、优质的水稻或旱稻品种。     

日本水稻品种越光稻米的外观品质性状的QTL遗传剖析

稻米外观品质是稻米品质的一个重要方面,是消费者选择的重要依据之一,在一定程度上影响稻米市场价格。本研究利用一个日本优质粳稻品种越光(轮回亲本)和一个印度的籼稻品种Kasalath杂交产生的回交重组自交系(backcross recombinant inbred lines,BILs)对7个控制稻米外观品质主要性状(粒长、粒宽、粒厚、粒长宽比、垩白粒率、垩白大小和垩白度)数量性状基因位点（quantitative trait locus,QTL）进行定位分析。共检测到影响7个性状的22个QTLs,分布在8条染色体上,贡献率为5.65％-29.20％。其中在第5染色体上的R2232分子标记附近区域检测到影响4个性状的QTLs;在第3染色体上C1448和第6染色体G200分子标记附近区域分别检测到同时影响3个性状的QTLs,表明了这3个染色体区域对控制稻米外观品质性状中的有着重要作用。本研究检测到的QTLs及其两侧的分子标记可以用于改良稻米外观品质的分子辅助育种。     

日本晴/R1126水稻重组自交系群体粒形性状QTL定位

为阐明大穗型籼稻品系R1126稻谷籽粒性状的遗传机制,以其与粳稻日本晴构建的重组自交系F10为材料,通过连续2年田间种植并测定各株系的籽粒粒长、粒宽和粒厚等表型性状,结合利用SSR和SFP等分子标记构建的遗传图谱,对控制该群体的稻谷粒形性状进行了QTL分析。2年试验共检测到10个控制粒长、粒宽和粒厚性状的QTL,其中q GL3-1、q GL3-2和q GL9这3个粒长QTL,以及q GW2和q GW5这2个粒宽QTL在2年试验中能被重复检测;而粒厚性状在2年试验中检测到5个QTL,但均只在1年试验中出现。根据连锁的分子标记信息,q GL3-2、q GW2和q GW5可能分别与已报道的主要粒形基因GS3、GW2和GW5等位;而q GL3-1和q GL9可能为新的粒长QTL,且在2年试验中具有很好的重演性和稳定性,两者的加性效应均能使粒长增加0.2 mm以上,对于改善稻谷外观品质性状具有较好的潜在应用价值。     

Genomic regions associated with milling quality and grain shape identified in a set of random introgression lines of rice (Oryza sativa L.)

Rice milling quality is the final part of grain yield making it fit for eating and a complex trait that remains poorly understood genetically. Three components of rice milling quality, i.e. brown rice rate, milled rice rate and head rice rate and related rice grain shape traits were genetically dissected by the QTL mapping approach using a set of 231 random rice introgression lines and 160 SSR markers. A total of 10 genomic regions were found to be associated with rice grain shape and milling quality traits. Of these, one major QTL on chromosome 7 had large effects on rice grain shape and milling quality and was detected consistently in several related populations of rice, which offers an opportunity for marker‐aided improvement of rice milling quality and QTL cloning.     

QTL analysis on rice grain appearance quality,as exemplifying the typical events of transgenic or backcrossing breeding

Rice grain shape and yield are usually controlled by multiple quantitative trait loci (QTL). This study used a set of F_9–10 recombinant inbred lines (RILs) derived from a cross of Huahui 3 (Bt/Xa21) and Zhongguoxiangdao, and detected 27 QTLs on ten rice chromosomes. Among them, twelve QTLs responsive for grain shape/ or yield were mostly reproducibly detected and had not yet been reported before. Interestingly, the two known genes involved in the materials, with one insect-resistant Bt gene, and the other disease-resistant Xa21 gene, were found to closely link the QTLs responsive for grain shape and weight. The Bt fragment insertion was firstly mapped on the chromosome 10 in Huahui 3 and may disrupt grain-related QTLs resulting in weaker yield performance in transgenic plants. The introgression of Xa21 gene by backcrossing from donor material into receptor Minghui 63 may also contain a donor linkage drag which included minor-effect QTL alleles positively affecting grain shape and yield. The QTL analysis on rice grain appearance quality exemplified the typical events of transgenic or backcrossing breeding. The QTL findings in this study will in the future facilitate the gene isolation and breeding application for improvement of rice grain shape and yield.     

食用稻米品质性状间的相关性分析

对来自全国各地的8 390份稻米样品按籼型常规稻、籼型杂交稻、粳型常规稻和粳型杂交稻进行分类,并对其品质性状做了相关分析和多重比较。简单相关分析的结果表明：（1）在碾磨品质上,糙米率、精米率、整精米率两两极显著正相关;（2）在外观品质上,籼粳稻的长宽比与糙米率、精米率、整精米率、垩白率、垩白度均呈显著负相     

水稻早恢402体细胞无性系及其杂种F1的粒形与碾米品质

比较了水稻早熟恢复系402的体细胞无性系及其杂种F1的粒形及碾米品质的变异特点。结果表明，R3株系与供体亲本籽粒间及体细胞组培杂种R1F2与亲本杂种F2籽粒间米质性状的总体差异达极显著水平。R3的粒宽、粒厚、糙米率、精米率倾小值变异；R1F2的粒长、长/宽比、长/厚比及整精米率等指标倾大值变异。R3代的糙米率及精米率与整     

双季晚粳生产力及相关生态生理特征

于江西鄱阳、上高县,选用代表性晚粳稻品种(武运粳24、南粳44、镇稻11、常优1号、常优5号、甬优8号)在高产栽培条件下以当地代表性晚籼稻品种为对照,系统比较了粳、籼稻间产量、品质和效益的差异,初步阐明了双季晚粳生产力优势,并从温光利用、株型、光合物质生产等方面探讨了其优势形成的生态生理特征。结果表明,3年晚粳平均产量分别为9.6、8.3、9.9 t hm^-2 (2011年上高县甬优8号最高产量田块达10.6 t hm^-2),极显著高于晚籼,而其产量高的主要原因是每穗粒数、结实率显著或极显著高于籼稻;晚粳加工品质、食味品质优于晚籼(晚粳出糙率、精米率、整精米率显著或极显著高;其直链淀粉、蛋白质含量显著或极显著低,胶稠度显著或极显著长),外观品质逊于晚籼(粳稻的垩白率、垩白大小、垩白度均显著或极显著高于籼稻);晚粳效益高于晚籼(3年晚粳的纯收益分别为11 890.6、10 252.1、16 565.9元 hm^-2,分别高23.8%、23.6%、26.7%)。双季晚粳生产力优势形成的相关生理生态特征为,较籼稻全生育期特别是结实期明显延长,抽穗结实期较籼稻适应凉爽气候,增加对温光资源利用,能正常成熟;后期有较高光合生产能力,增大了群体光合物质生产积累量,源库协调性好,库容总充实量高;生育后期在偏低温气候下不早衰,维持较强根系和较大茎鞘强度,具有较强群体抗倒伏能力。     

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。     

水稻籽粒多胺浓度与米质的关系

采用12个不同基因型的水稻材料,测定了结实期籽粒中腐胺（Put）、亚精胺（Spd）和精胺（Spm）浓度和稻米品质,分析了它们之间的关系并用化学调控的方法进行了验证。结果表明,加工品质和外观品质较好的品种,结实期籽粒Spd和Spm浓度较高,Put浓度较低。灌浆各期籽粒Spd和Spm浓度与谷粒充实率、粒重、出糙率和出精率均呈显著或极显著正相关,与垩白度呈极显著负相关,灌浆各期籽粒Put浓度与谷粒充实率、粒重、出糙率和出精率均呈显著或极显著负相关,与垩白度呈显著或极显著正相关,灌浆各期籽粒Spd、Spm和Put浓度与稻米的整精米率及直链淀粉含量的相关均不显著。灌浆初期对稻穗喷施Spd和Spm,籽粒最大胚乳细胞数增加,蔗糖合成酶（SuS）、ADP葡萄糖焦磷酸化酶（AGP）和可溶性淀粉合成酶（SSS）活性增强,稻米的加工品质和外观品质改善,喷施Put或多胺合成抑制剂(MGBG)的效果则相反。说明通过品种选育和化学调控等途径增加籽粒Spd和Spm浓度或降低Put浓度,可以在一定程度上改善稻米的加工品质和外观品质。