利用染色体单片段代换系定位水稻粒重QTL

粒重是决定水稻产量的三要素之一,是由多基因控制的数量性状。本研究以广陆矮4号为受体,日本晴为供体的119个染色体单片段代换系群体为试验材料,利用 SPSS软件分析了粒重与粒形性状之间的相关性,通过单因素方差分析和 Dunnett’s多重比较,测验单片段代换系与受体亲本广陆矮4号之间粒重的差异,以2年都能检测到的显著差异位点作为稳定表达的 QTL。结果表明：千粒重与粒长、长宽比呈极显著正相关,与粒宽、粒厚相关性不显著;以 P≤0.001为阈值,2年都能检测到的千粒重相关 QTL 19个,分布在除第10、12染色体以外的10条染色体上。其中,10个QTL的加性效应表现为增效作用,其加性效应值的变化范围为0.49~2.74 g,加性效应百分率的变化范围为2.00%~11.05%;9个 QTL加性效应表现为减效,加性效应值的变化范围为0.60~2.35 g,加性效应百分率的变化范围为2.40%~9.48%。这些QTL的鉴定,为进一步精细定位或克隆相应 QTL奠定了基础。     

利用染色体单片段代换系定位水稻结实率QTL

结实率是评价水稻品种应用价值的重要农艺性状之一,是产量重要的构成因素,易受到高温、低温、干旱等环境因素的影响,对结实率QTL进行定位并研究其遗传效益在水稻育种中至关重要,为进一步精细定位及克隆相应QTL和开展水稻结实率分子育种奠定基础。以籼稻品种扬稻6号为受体、粳稻品种日本晴为供体构建的一套染色体片段代换系为材料,利用多元回归分析方法,结合Bin图谱,对代换系上的结实率QTL进行鉴定,结果表明,在水培条件下共定位14个控制水稻结实率性状的QTL,分别位于3~11染色体上,其中,2010年定位2个,2011年定位5个,2012年定位7个;贡献率大于20%的QTL共有9个,分别是q SSR5.1、q SSR7.1、q SSR9.1、q SSR11.1、q SSR3.2、q SSR3.3、q SSR4.1、q SSR8.2和q SSR9.2WTBZ〗,其中,贡献率最大的QTL为q SSR5.1,贡献率为49.76%,被定位在第5染色体上731 482 bp区间内。     

利用单片段代换系定位水稻粒形QTL

 【目的】水稻谷粒形状（粒长、粒宽和长宽比）是衡量稻米外观品质的重要指标之一，为更好地开展粒形分子育种，对水稻粒形QTL进行分子定位。【方法】以单片段代换系（SSSL）为材料构建分离群体，利用微卫星标记对控制水稻谷粒长和谷粒宽的2个粒形QTL进行分子定位。【结果】粒宽QTL Gw-8被定位于第8染色体长臂末端微卫星标记RM502与RM447之间, 遗传距离均为0.3 cM。在此基础上构建了覆盖Gw-8的物理图谱，RM502与RM447位于同一克隆AP005529，两者之间的物理距离为55.0 kb。粒长QTL gl-3被定位于第3染色体着丝粒附近的微卫星标记RM6146和PSM377之间，遗传距离分别为1.5 cM和11.0 cM。【结论】利用单片段代换系能准确地定位水稻粒形QTL，这两个粒形QTL的定位为其克隆及稻米外观品质的分子育种奠定了基础。     

利用单片段代换系定位水稻抽穗期QTL

 抽穗期是水稻品种的重要农艺性状之一，对抽穗期QTL进行定位并研究其遗传效应在水稻育种中是至关重要的。本研究利用以6个水稻品种为供体的52个单片段代换系为试验材料，通过t测验比较单片段代换系与受体亲本华粳籼74之间抽穗期的差异，对代换片段上的抽穗期QTL进行了鉴定。以P≤0.001为阈值共鉴定出20个抽穗期QTL，这些QTL分布于水稻的10条染色体。QTL加性效应值为-5.9～1.1，加性效应百分率为-7.4%～1.4%。有8个QTL被定位在小于10.0 cM的区段内。利用1个单片段代换系与华粳籼74杂交发展的F2群体对qHD-3-1进行了定位。在作图群体中，早抽穗和迟抽穗植株数符合3:1的分离比，早抽穗表现为显性。利用微卫星标记将qHD-3-1定位于3号染色体短臂，PSM304和RM569分别位于其两侧，遗传距离分别为2.4 cM和5.1 cM。     

利用单片段代换系鉴定水稻抗性淀粉相关基因

目的 发掘稻米淀粉合成相关基因SBEIIb、SSIIa和ISA1的高抗性淀粉等位基因。方法 利用分子标记筛选携带SBEIIb、SSIIa或ISA1的单片段代换系(Single segment substitution lines,SSSLs),利用改良的AOAC法测定SSSLs材料的抗性淀粉含量(w),通过Sanger测序分析不同SSSLs的SBEIIb、SSIIa和ISA1基因序列,结合基因型和表型连锁分析,鉴定影响抗性淀粉含量的等位基因。结果 SBEIIb编码区的1个SNP(Ex4-96G/A)引起1个氨基酸的替换(196-Arg/His),从而产生2种等位基因SBEIIb-1和SBEIIb-2。其中,SBEIIb-1的Ex4-96G导致第196位氨基酸为Arg,表现为高抗性淀粉含量,为1.72%。SSIIa第8外显子的2个SNPs(Ex8–334G/A和Ex8–865C/T)引起2个氨基酸替换(604-Gly/Ser和781-Leu/Phe),从而产生3种等位基因SSIIa-1、SSIIa-2和SSIIa-3。其中,SSIIa-1的Ex8–334G和Ex8–865C导致第604和781位氨基酸为Gly和Leu,表现为高抗性淀粉含量,为3.37%。ISA1编码区序列的1个Indel(AGG/---)和1个SNP(Ex17–117C/T)导致第70位氨基酸Glu缺失和第717位氨基酸由Thr变为Met,从而产生3种等位基因ISA1-1、ISA1-2和ISA1-3。其中,ISA1-1编码区的AGG插入和Ex17–117C导致第70和717位氨基酸为Glu和Thr,表现为高抗性淀粉含量,为2.09%。结论 SBEIIb、SSIIa和ISA1是影响水稻抗性淀粉形成的重要基因,这3个基因编码区的SNPs和Indels引起了氨基酸的改变,继而影响了抗性淀粉的含量,鉴定到了3个高抗性淀粉含量的等位基因SBEIIb-1、SSIIa-1和ISA1-1。     

水稻单片段代换系抽穗期QTL鉴定及遗传分析

适宜的抽穗期是水稻（Oryza sativa）获得理想产量的前提。本研究利用带有晚抽穗基因的单片段代换系（SSSL）为供体,华粳籼74为受体亲本,发展F2次级分离群体。通过t测验比较单片段代换系与受体亲本华粳籼74之间抽穗期的差异,同时对代换片段上的抽穗期QTL进行鉴定。以P≤10-6为阈值鉴定出抽穗期QTL,此QTL位于水稻的第6染色体。调查记录F2次级分离群体单株抽穗期,并对统计结果进行卡方（χ2）测验。结果显示,F1代单株表现为早抽穗,F2代早抽穗和迟抽穗植株数符合3∶1的分离比,早抽穗表现为显性。     

水稻单片段代换系群体的构建及研究进展

 单片段代换系是进行基因分析特别是QTL分析的理想材料。建立单片段代换系,不仅可以挖掘和利用新的基因资源,大大提高QTL定位的准确性和精确性,而且使基因鉴定、基因定位、分子标记辅助选择和育种这些不连续的环节紧密联系在一起,还可以实现植物分子育种从个别基因利用到基因组的综合开发利用的跨越式发展,同时为基因聚合育种工程积累丰富的基因资源。鉴于其在水稻研究中的重要意义及其在育种中的广泛应用,本文综述了水稻单片段代换系的构建和应用现状,提出应进一步扩大单片段代换系的构建规模,充分挖掘其作为育种材料的潜在应用价值。     

基于单片段代换系的水稻抽穗期QTL上位性互作分析

抽穗期是水稻(Oryza sativa)重要的农艺性状,它决定着水稻品种的地区和季节适应性。本试验利用以华粳籼74为受体亲本发展的带有抽穗期基因的15个单片段代换系为试验材料,通过两两杂交,筛选出15个不同亲本组合的双片段聚合系,结合分子标记辅助选择进行水稻抽穗期QTL鉴定,并研究QTL的聚合及其互作关系。     

基于单片段代换系的水稻抽穗期QTL上位性研究

【目的】探索水稻抽穗期的遗传机制.【方法】以华粳籼74的8个单片段代换系为材料,构建了7个聚合了双QTL的次级F2作图群体,并通过分子标记的选择区分出每个群体的9种基因型以估算水稻抽穗期QTL的各类上位性分量.【结果和结论】除QTL HD3/HD8间的上位性互作不显著外,其他QTL对均存在显著的上位性效应,占85.7%;在检测的28个不同类型的上位性效应中,有60.7%的估计值达到5%或1%的显著水平,其中加加、加显或显加、显显上位性分别占71.3%、42.8%、85.6%.研究结果进一步证实了上位性作用在数量性状遗传体系中的普遍性和重要性,并为水稻抽穗期的分子聚合育种提供了依据和材料.     

基于单片段代换系的水稻抽穗期QTL定位及上位性分析

抽穗期是水稻重要的农艺性状,它决定水稻品种的地域适应性和季节适应性,是重要的育种目标之一。本研究从两个水稻单片段代换系杂交分离群体中筛选到8个次级单片段代换系和2个双片段聚合系,经重叠群作图分析,鉴定出2个与抽穗期有关的QTL。qHD3位于第3染色体短臂,qHD6位于第6染色体的短臂中部。在长日照条件下,Lemont的qHD3等位基因可促进水稻早抽穗,Tetep的qHD6等位基因则延迟水稻抽穗。另外,上位性分析表明,在长日照条件下,qHD3和qHD6之间存在着显著的上位性互作效应。     

Identification of long-grain chromosome segment substitution line Z744 and QTL analysis for agronomic traits in rice

Length of grain affects the appearance, quality, and yield of rice. A rice long-grain chromosome segment substitution line Z744, with Nipponbare as the recipient parent and Xihui 18 as the donor parent, was identified. Z744 contains a total of six substitution segments distributed on chromosomes(Chrs.) 1, 2, 6, 7, and 12, with an average substitution length of 2.72 Mb. The grain length, ratio of length to width, and 1 000-grain weight of Z744 were significantly higher than those in Nipponbare. The plant height, panicle number, and seed-set ratio in Z744 were significantly lower than those in Nipponbare, but they were still 78.7 cm, 13.5 per plant, and 86.49%, respectively. Furthermore, eight QTLs of different traits were identified in the secondary F2 population, constructed by Nipponbare and Z744 hybridization. The grain weight of Z744 was controlled by two synergistic QTLs(qGWT1 and q GWT7) and two subtractive QTLs(qGWT2 and qGWT6), respectively. The increase in the grain weight of Z744 was caused mainly by the increase in grain length. Two QTLs were detected, qGL1 and qGL7-3, which accounted for 25.54 and 15.58% of phenotypic variation, respectively. A Chi-square test showed that the long-grain number and the short-grain number were in accordance with the 3:1 separation ratio, which indicates that the long grain is dominant over the short-grain and Z744 was controlled mainly by the principal effect qGL1. These results offered a good basis for further fine mapping of qGL1 and further dissection of other QTLs into single-segment substitution lines.     

利用染色体片段置换系群体检测水稻产量相关性状QTL

为了发掘单株产量及其构成因素相关性状的数量性状基因座(QTL),本研究以9311/日本晴染色体片段置换系群体为材料,调查了单株产量及单株产量构成因素(单株实粒数、单株总颖花数、结实率、每穗实粒数、有效穗数、每穗颖花数、千粒质量等8个性状)。利用Ici Mapping v3.1软件,将分子标记检测结果与田间性状调查值相结合,定位了与单株产量、单株实粒数、千粒质量、每穗颖花数、结实率、单株总颖花数6个性状有关的QTL,未定位到与有效穗数(EPN)和每穗实粒数(GPP)有关的QTL。共定位到的10个相关QTLs,分别分布于第1条、第2条、第5条、第7条、第8条染色体的7个区间,贡献率为7.52%~44.59%,其中4个QTLs的贡献率大于10.00%。单株产量q GY1,单株实粒数q GN1,结实率q SSR1.2、q SSR2和q SSR8,加性效应值为负值,表明9311的等位基因表现为增效作用;单株总颖花数q SN2,结实率q SSR1.1,千粒质量q TGW5,每穗颖花数q SPP5和q SPP7,加性效应值为正值,表明日本晴的等位基因表现为增效作用。10个QTLs位点中,除q SN2、q TGW5、q SPP5与已克隆的LP、q SW5、Os NADH-GOGAT2可能位于同一区域外,其余7个位点均未被克隆或精细定位。     

Detection of QTLs for Important Agronomic Traits and Analysis of Their Stabilities Using SSSLs in Rice

Single segment substitution lines （SSSLs） each with a single chromosome segment from a donor under the same genetic background as the recipient were developed in rice by advanced backcrossing and molecular marker-assisted selection. Using the SSSLs, the QTLs for the important agronomic traits in rice would be detected under different environmental conditions. Detection of the QTLs controlling 22 important traits in rice was done with 32 SSSLs by the randomized block design in 2-4 cropping seasons. 59 QTLs were detected and distributed on chromosomes 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, and 11, of which 18 QTLs were detected more than twice. Only 30.5% of the QTLs were detected repeatedly in different cropping seasons. Most of the QTLs of important agronomic traits were of little additive effects and instability. The QTLs controlling the traits, such as grain weight, grain length, ratio of grain length to width, and heading date were relatively stable. The stable QTLs usually had larger additive effects and were less affected by environment. The QTLs for the important agronomic traits were detected using the SSSLs in rice with high resolution under different environmental conditions. The instability of the QTLs may be the basis of the variation of rice plants during growth and development. It would be the genetic basis for improving yield and quality in rice cultivars by farming methods.     

利用染色体片段置换系定位水稻米糠油含量的QTL

染色体片段置换系由于减少了个体间遗传背景的干扰,已经成为鉴定复杂性状QTL的新型遗传材料。本研究以9311为受体、日本晴为供体的119个染色体片段置换系为试验材料,借助近红外广谱分析技术,对米糠油含量进行了测定,通过差异显著性测验及代换作图,鉴定了置换片段上米糠油相关的QTL。以P≤0.001为阈值,共检测到4个米糠油相关的QTLs,其加性效应值的变化范围为0.91%~1.48%,加性效应百分率的变化范围为3.96%~6.46%。     

粳稻为背景的普通野生稻单片段代换系群体的初步构建

以粳稻日本晴（O. sativa L. subsp. Japonica cv. Nipponbare）为受体和轮回亲本,以广西普通野生稻核心种质DP15为供体,通过连续回交和SSR标记辅助选择的方法构建普通野生稻单片段代换系群体（Single segment substitution lines, SSSLs）。用覆盖水稻全基因组的563对SSR引物检测供体（DP15）和受体（日本晴）的多态性,从中挑选212对分布在水稻12条染色体上的多态性引物跟踪供体基因型。结果表明,在BC3F1代获得79个代换片段,这些片段基本上能相互重叠并覆盖水稻12条染色体,其中第1、第2条染色体含有的代换片段数最多,均为9个,第9、第10和第12条染色体含有的代换片段数最少且均为5个。79个代换片段长度为12．65—113．55cM,平均长度为54．3cM,总覆盖长度为4285．28cM,是水稻整个染色体组长度的2倍多,覆盖野生稻全基因组达98．89％。随机选取其中的6个代换株系用96个多态性引物检测其遗传背景,发现供体DNA残留率为7．3％－15．6％。今后将继续通过回交和标记辅助选择,以获得一整套覆盖普通野生稻全基因组的SSSLN,这将有助于研究稻种的起源、演变和分化以及普通野生稻的功能基因组。     

利用染色体片段置换系(CSSLs)群体检测水稻剑叶形态性状QTL

2007和2008年对以粳稻Asominori为受体、籼稻IR24为供体的染色体片段置换系(chromosome segment substitu-tion lines,CSSLs)群体的剑叶形态性状(剑叶长、宽、长宽比及叶面积)进行了相关性分析和QTL检测。结果表明:不同剑叶形态性状间存在极显著的正相关性,剑叶形态性状与单株产量间也存在极显著的正相关性。利用基于完备复合区间作图方法的QTL检测软件(QTL IciMapping V2.0)进行QTL的联合定位分析,两年共定位到17个控制剑叶形态性状的QTL,分布在第1、2、4、6、7和8等多条染色体上,贡献率为5.30%～32.22%。其中位于第2染色体RM262标记位点控制剑叶长宽比性状的qRFLW2的贡献率最大,对改良剑叶长宽比性状具有重要的育种价值,而在第1染色体RM5496标记、第2染色体RM262标记、第7染色体RM248和RM455标记附近以及第8条染色体RM331位置上存在同时控制剑叶长、宽和叶面积的QTL簇,可为协同改良水稻剑叶形态性状的分子育种提供有用信息。     

利用回交重组自交系群体(BIL)和染色体片断置换系群体(CSSL)检测水稻生物量相关性状的QTL

利用水稻籼粳亚种间组合Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(BIL)群体的98个株系,以株高、穗重、秆重、粒重为生物量的鉴定指标,对生物量数量性状基因座(QTL)进行定位和遗传效应分析,检测到控制株高、单穗总重、单秆重、单穗粒重的QTL分别为3个、3个、1个和5个。利用以Nipponbare为遗传背景、Kasalath为置换片段的染色体片段置换系(CSSL)群体的54个家系,对BIL群体中定位到的生物量相关QTL进行验证,结果表明,Kasalath置换片段携带QTL的对应家系的表型与背景亲本Nipponbare有极显著的差异,证实BIL群体中检测到的生物量相关QTL真实存在,其中控制株高、单穗总重、单秆重的QTL来自Kasalath的等位基因具有明显的增效作用,控制单穗粒重的QTL来自Kasalath的等位基因则具有减效作用。     

基于单片段代换系的水稻苗高QTL定位和上位性效应分析

目的 挖掘控制水稻苗高的稳定QTL,并分析其上位性效应,为水稻苗高的分子育种提供QTL和理论参考。方法 以IR65598-112-2为供体、优良品种‘华粳籼74’为受体的单片段代换系(Single segment substitution line,SSSL)为材料,通过测定SSSL与‘华粳籼74’的苗高差异,对苗高QTL进行定位;通过代换作图缩小QTL的区间,并分析2个苗高QTL的上位性效应。结果 在第3号染色体长臂端定位到2个相邻的苗高QTLs (qSH3-1和qSH3-2),分别位于第3号染色体的32.59—33.08 Mb和33.16—34.81 Mb区间,长度分别为0.49和1.65 Mb;加性效应分别为-0.86和-1.09 cm;加性效应表型贡献值分别为-4.14%和-5.15%;包含这2个QTL的SSSL的苗高与‘华粳籼74’无显著差异。结论 本研究定位到2个苗高QTL,这2个QTL之间可能存在显著的上位性。