稻米外观品质性状的遗传与标记定位研究进展

综述了稻米外观品质粒长、粒宽、长宽比和垩白等性状的分子遗传研究状况及稻米品质的相关性研究,归纳列举了经典群体的外观品质性状的QTLs和部分已被克隆的外观品质性状基因。对部分标记定位的重要QTLs在育种中的应用前景进行了简要概述。     

利用高代回交导入系定位水、旱条件下影响水稻根系及产量的QTL

 严重的水资源危机使得水稻耐旱性的遗传与育种研究成为当今的研究热点之一。【目的】鉴定与水稻耐旱性直接相关的根系性状QTL,为通过根系性状QTL的标记辅助选择培育耐旱水稻品种提供标记信息。【方法】以从供体Lemont（粳稻）导入到特青（籼稻）背景的254个高代回交导入系中筛选出覆盖供体全基因组的55个回交导入系为材料,采用PVC管栽培,定位了灌溉（对照）与干旱（胁迫）条件下影响根系及产量性状的QTL以及胁迫与对照间性状差值的QTL。【结果】共检测到25个影响根长（RL）、根数（RN）、根重（RW）和单株粒籽产量（GY）的主效QTL,根据在不同环境下的表达情况,将其分为3类,第1类4个,在两种环境下均被检测到;第2类12个,只在对照条件下检测到;第3类9个,受干旱胁迫诱导,只在胁迫条件下被检测到。此外还检测到11个影响胁迫与对照条件下性状差值的QTL。【结论】在水、旱两种条件下均检测到的相对稳定的3个QTL（QRl2b、QRl8b、和QRn12）及影响两种条件下性状差值（即性状稳定性）的11个QTL可能对耐旱性有直接贡献。     

稻米食味品质性状的QTL分析

本研究利用Asominori/IR24的71份重组自交系群体及其相应的具有293个分子标记的RFLP图谱,采用单因子方差分析和区间做图方法,对控制稻米食味品质性状的数量性状位点(QTL)进行分析。检测出控制稻米食味品质性状的QTL28个,另有6个可能存在的QTL亦被检测到。从相关分析和QTL的连锁关系来看,稻米主要食味品质性状之间关系密切。米饭咬劲、粘弹性、味觉、食味及冷饭质地等均与第4染色体的分子标记C445有关。G1314B同时影响米饭硬度、味觉、粘弹性和食味特性,G952B是影响咬劲、硬度和食味等性状的分子标记。     

稻米外观和碾磨性状的数量遗传及相关性研究进展

本文对稻米籽粒长、宽、厚、长宽比，粒重，垩白，透明度等外观品质性状和糙米率，精米率，整精米率，籽粒充实度等碾磨品质性状的遗传表现作了综述，并就上述性状的相关性进行了讨论，对稻米优质育种提出了一些新建议。     

盐胁迫下水稻稻米外观品质性状的遗传分析

应用前人的基因型×环境互作的加性、显性遗传模型(ADE),在盐胁迫条件下,对水稻稻米外观品质性状进行遗传效应分析,结果表明:①水稻稻米的外观品质性状普遍存在基因加性效应和显性效应,以及基因型×环境互作效应.但不同性状的加性效应和显性效应所起的作用有所不同;③不同性状的遗传率大小不同,所受环境的影响也不同.外观品质性状的遗传率都以普通狭义遗传率为主,互作狭义遗传率较小;③谷粒长、谷粒宽、糙米宽、糙米长、糙米厚和糙米率等性状在盐胁迫条件下,有比较稳定的遗传表现.     

应用微卫星图谱定位稻米性状的QTL

以两系杂交稻强优组合培矮64s／E32的1个加倍单倍体(doubledhaploid，DH)群体(含有86个株系)为供试材料，利用福建农林大学遗传工程实验室已构建的微卫星标记连锁图，应用复合区间作图法对控制水稻糙米性状(粒长、粒宽和粒重)的QTL进行定位。在本试验中共定位了18个QTL，其中8个控制粒长。4个控制粒宽，6个控制粒重，它们对粒长、粒宽和粒重表型变异的贡献冯分别为78．61％、68．62％和72．06％。     

利用高代回交重组自交系群体定位玉米部分农艺性状的QTL

以141份玉米高代回交重组自交系群体(RIL)及受体亲本黄早四于2011年在黄冈市农业科学院试验基地、2011和2012年在武汉市华中农业大学校内试验基地进行田间试验,对穗长、穗粗、株高、穗位高、吐丝期、散粉期、雄穗分枝数等7个农艺性状进行QTL分析。结果表明:7个农艺性状共检测到18个主效QTL,单个QTL的贡献为9.79%~37.35%,其中4个QTL在多个环境下同时检测到,5个QTL与前人的报道结果一致。     

利用重组自交系群体定位水稻品质相关性状的QTL

以川香29B和中国香稻构建的重组自交系群体为材料,通过建立144个SSR标记连锁遗传图谱,采用复合区间作图法对水稻外观品质和蒸煮食味品质的相关性状进行了数量性状基因定位。共检测到了45个与水稻粒长、粒宽、长宽比、垩白率、直链淀粉含量、糊化温度相关的QTL,分布在水稻的第1、2、3、4、6、7、9、10、12染色体上,其中有9个QTL的效应被重复检测到。     

重组自交系稻米品质性状的相关性分析及QTL定位

[目的]分析重组自交系稻米品质性状的相关性,并对其进行数量性状座位(QTL)定位,为水稻品质性状遗传改良提供理论依据.[方法]以珍汕97B、柳沙油占202及二者杂交构建的174个重组自交系群体为材料,对12个稻米品质性状进行相关性分析和QTL定位.[结果]3个稻米碾磨品质性状(出糙率、精米率和整精米率)间均呈极显著正相关(P<0.01,下同).6个稻米外观品质性状中,除粒长与垩白率、垩白度和透明度间无显著相关性(P>0.05)外,其他性状间均呈极显著正或负相关.3个稻米蒸煮食味品质性状中,胶稠度与直链淀粉含量和碱消值呈极显著负相关.碾磨品质性状、外观品质性状和蒸煮食味品质性状间也存在不同程度相关性,如垩白粒率和垩白度与除粒长外的其他9个性状呈显著(P<0.05,下同)或极显著相关等.在第5和第6染色体上共检测出出糙率、精米率、粒宽、长宽比、垩白率、垩白度、直链淀粉含量、胶稠度和碱消值9个性状的11个QTL,其中9个QTL的表型变异贡献率大于10%,为主效QTL,且显著或极显著相关性状的QTL定位区域存在趋同现象.[结论]重组自交系群体12个稻米品质性状存在互作效应,与QTL定位结果相互印证.鉴定所得主效QTL可用于水稻稻米品质相关性状的遗传改良.     

两系杂交水稻稻米品质性状及相关性研究

选用8个两用核不育系作母本，30个恢复系作父本，共配制两系杂交组合147个，分析了所有杂种一代植株上的F2种子10个品质性状的表现和相关性．结果表明：两系杂交水稻优质率低，10项指标同时达到三等优质稻米标准的组合有16个，占10．2％，同时达到二等优质稻米标准的组合有1个，占0．68％，没有1个组合10项指标同时达到一等优质稻米标准．各品质性状中，垩白粒率和垩白度两项指标达到优质标准比例最低，达到三等优质稻米标准的组合分别占21．09％和18．37％，达二等优质稻米标准组合比例仅为12．24％和12．24％，达一等优质稻米标准的组合仅为4．08％和4．76％．两系杂交水稻品质性状之问存在相关性，出糙率与精米率、垩白粒率、垩自度呈极显著正相关，相关系数分别为0．4317，0．3414，0．3060；精米率与胶稠度呈极显著负相关，相关系数为-0．3048；垩白粒率与直链淀粉含量、千粒重呈极显著正相关，相关系数分别为0．3705和0．3267；垩白度与长宽比呈极显著负相关，相关系数为-0．3081；直链淀粉含量糊化温度和千粒重呈正相关，相关系数分别为0．3217和0．3216．     

QTL mapping of grain appearance quality traits and grain weight using a recombinant inbred population in rice(Oryza sativa L.)

Grain appearance quality traits,measured as grain length(GL),grain width(GW),length to width ratio(LWR),grain thickness(GT) and the percentage of grain with chalkiness(PGWC),as well as 1 000-grain weight(TGW),are very important factors that contribute to rice grain quality and yield.To detect quantitative trait loci(QTLs) affecting these traits,we developed a set of recombinant inbred lines(RILs) derived from Gang46B(G46B) and K1075,a G46 B introgression line with lower PGWC.Based on a linkage map containing 33 simple sequence repeat(SSR) markers,a total of 15 additive QTLs governing six measured traits were identified on 4 chromosomes across two environments.Of these,the five major QTLs which controlled GW,LWR,GT,PGWC,and TGW,each explaining up to 44.30,55.29,62.30,30.94,and 28.78%of the variation,respectively,were found in the same interval of RM18004-RM18068 on chromosome 5.The G46 B alleles contributed to the increase in GW,GT and PGWC at all loci,as well as the increase in TGW at its major QTL locus.Significant interactions between additive QTL and the environment were found at most loci,in which the largest,accounting for15.06%of variation,was observed between qPGWC-5 and the environment.A total of 15 epistasis QTLs were detected for all the traits,and GL,GW and PGWC had significant epistasis QTLs based on environment interactions with minor effects.These results are valuable for future map-based cloning of the QTLs and the collaborative improvement of G46 B in grain appearance quality and yield.     

水稻高代回交导入系优良株系抽穗扬花期耐冷性鉴定

[目的]从水稻高代回交导入系优良株系中筛选在抽穗扬花期耐冷性强或极强的株系,为抽穗扬花期耐冷水稻品种的育成打下基础.[方法]利用人工气候室控制的低温条件,测定146份水稻高代回交导入系优良株系在抽穗扬花期经平均温度18℃低温连续处理5d后的结实率,以相对结实率为鉴定指标进行耐冷性评价.[结果]从146份高代回交导入系优良株系中鉴定出在抽穗扬花期耐冷性极强(1级)、强(3级)、中(5级)和弱(7级)的株系材料分别有3、19、89和35份,分别占供试株系材料的2.06%、13.01%、60.96%和23.97%,无耐冷性极弱(9级)的株系材料.供试材料中,以籼稻优异种质为供体的高代回交导入系材料蕴含更多抽穗扬花期耐冷基因,以桂649为背景的株系材料耐冷性强于以测253为背景的株系材料,以中农127、中农128、中农139、中农143、中农145和中农146为供体的高代回交导入系出现耐冷性强或极强株系材料的频率较高.[结论]筛选出22份具有强恢复系遗传背景且耐冷性强或极强的优良株系,可作为优良耐冷亲本在水稻耐冷育种中应用.     

旱稻渗入系拔节期根系性状QTL定位

研究稻作抗旱的根系特征及其遗传机理,在作物育种程序上改良作物根系性状,提高作物抗旱性,为水旱稻杂交选育抗旱高产品种提供理论依据。本研究利用187个SSR标记和1套具有180个家系的旱稻渗入系群体BC3F7构建遗传连锁图,采用单标记分析法,对拔节期根系的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。拔节期检测到QTL共56个,其中影响上述6个性状的QTL数目分别是9、10、3、12、9和13,其总贡献率分别为43%、44%、19%、70%、39%和68%。另外,在检测到的QTL中除与总根数有关的有2个来自毫格劳的等位基因降低性状值以外,其位点毫格劳的等位基因均增加性状值。92.8%的渗入位点对以沈农265为遗传背景的渗入系的根系6个性状有促进作用;定位到的影响不同根系性状的QTL多数成簇排列;在RM1261附近定位到影响3个性状的QTL,推测是一个与根系抗旱性状密切相关的基因区域。     

水稻产量性状QTL定位研究进展

水稻许多重要的性状是由多基因控制的数量性状.分子生物技术的迅速发展和QTL定位方法的日趋完善,为水稻数量性状基因(QTL)的研究提供了基础.综述了数量性状基因座QTL(quantitative trait locus)定位的原理、定位群体和常用方法及分子标记在水稻产量性状基因定位中的研究现状,并对目前水稻产量性状QTL定位存在的问题和发展前景进行了探讨.     

旱稻渗入系抽穗期根系性状定位

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.以强抗旱的旱稻毫格劳为供体亲本,超高产水稻品种沈农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,对抽穗期根系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OTL定位.抽穗期共检测到QTL38个,其中影响上述6个性状的QTL数目分别是6、6、4、6、4和12个,它们的总贡献率分别为29%、27%、21%、33%、23%和61%.此外,在粗根数和总根数中分别检测到3个和1个来自毫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,其他5个性状的加性效应都较大.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4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或基因簇.     

籼型杂交稻亲本米质性状的遗传效应对比分析

选用3个不同米质类型的不育系粤丰A、Y华农A和珍汕97A及其相应的保持系,分别与3个恢复系广恢998、广恢128和广恢96杂交构建27个正、反交F1,并以这些亲本与杂种F1为供试材料,对主要稻米品质性状进行了多重比较分析。结果表明,不育细胞质效应和母体效应均对杂种F1的米粒长宽比、垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量(AC)有显著影响,且因质核互作效应的不同,存在组合的特异性;但对糙米率、整精米率和胶稠度的影响不显著;低垩白米率和低垩白度对高垩白米率和高垩白度具有部分显性作用,利用低垩白米率和低垩白度的不育系/保持系和恢复系(如广恢998)组配,可获得垩白米率和垩白度较低的杂种F1。亲本的整精米率高低直接影响其所配杂种F1的整精米率;低AC与低AC的双亲杂交,其F1的AC与低值亲本相同,高AC与低AC亲本或高AC与中等AC的亲本杂交,其F1的AC往往偏向高值亲本;在胶稠度方面,只有软胶稠度与软胶稠度亲本杂交,才能组配出软胶稠度的杂交稻。     

不同授粉方式下玉米籽粒品质性状的QTL定位

【目的】对不同授粉方式下玉米籽粒品质性状进行QTL定位,揭示授粉方式对玉米籽粒品质性状的影响,为玉米籽粒品质遗传改良和分子育种提供理论基础。【方法】以优良玉米自交系KA105和KB020及用其构建的201个F_5∶6重组自交系（RILs）群体为试验材料,于2019年在陕西榆林、汉中和杨凌3个地点种植。收集榆林、汉中的开放授粉果穗和汉中、杨凌的自交授粉果穗,开展玉米蛋白质、油分、淀粉、纤维等籽粒品质性状遗传分析,采用完备区间作图法（ICIM）对品质性状进行QTL检测。【结果】玉米RILs群体的蛋白质、油分、淀粉和纤维含量在两种授粉方式下存在差异,开放授粉下的蛋白质和纤维含量极显著低于自交授粉,油分和淀粉含量极显著高于自交授粉。方差分析结果显示,两种授粉方式下各品质性状在不同家系和环境间整体差异显著。相关性分析表明,开放授粉下玉米RILs群体籽粒品质性状含量与其对应的自交授粉下籽粒品质性状含量表现出极显著正相关,且蛋白质含量与淀粉含量呈极显著负相关,与纤维含量呈极显著正相关。共检测到16个QTL,其中开放授粉条件下检测到6个QTL,单个QTL解释的表型变异介于5.84%～14.56%;自交授粉条件下检测到 10个QTL位点,可解释5.69%～14.70%的表型变异。【结论】在两种授粉方式下能同时检测到2个与蛋白质含量相关的QTL（qPro9-1和qPro10）,两种授粉方式下在10号染色体上的临近位置各检测到1个淀粉含量相关QTL（qOSta10-1和qSSta10-2）,在开放授粉和自交授粉条件下各检测到1个纤维素含量相关特异QTL,分别检测到2个和3个与油分含量相关的QTL。     

Diallel analysis of grain quality traits in inbred winter rye lines

The results of a diallel analysis of five inbred winter rye lines for grain quality traits (grain test weight, falling number, protein content, water extract viscosity, hearth bread form ratio, and pan loaf volume) are given. For all traits except bread volume, F₁ hybrids displayed hypothetical heterosis. A substantial contribution to genotypic variance was made both by general (GCA) and specific (SCA) combining ability; however, the proportion of dominance effects was 1.7–3.5 times higher than direct additive effects. The high potential of the grain test weight, falling number, water extract viscosity, hearth bread form ratio, and loaf volume traits determined the effects of dominant genes, and the protein content, the effects of recessive genes. Lines with high GCA estimates for individual traits (H-649, H-451, H-842, and H-1078) were identified. The importance of breeding inbred lines for combinability of high falling number and higher water extract viscosity traits is shown. The possibility of predicting the combining ability on the basis of the value of quality traits in inbred lines per se is concluded.     

Improving grain appearance of erect-panicle japonica rice cultivars by introgression of the null gs9 allele

The panicle architecture and grain size of rice affect not only grain yield but also grain quality, especially grain appearance. The erect-panicle(EP) trait controlled by the qpe9-1/dep1 allele has been widely used in high-yielding japonica rice breeding, but usually accompanied with moderate appearance of milled rice. The null gs9 allele shows a good potential for improving grain shape and appearance. However, GS9 and qPE9-1/DEP1 loci are tightly linked, and their interaction is unclear, which obviously restricts their utilization in modern rice breeding. In the present study, comparative analyses of protein and mRNA levels revealed that GS9 and qPE9-1 function independently. Three nearisogenic lines(NILs) carrying various allelic combinations of these two loci, NIL(gs9/qpe9-1), NIL(GS9/qPE9-1) and NIL(gs9/q PE9-1), in the EP japonica cultivar 2661(GS9/qpe9-1) background were developed for genetic interaction analysis. GS9 and qPE9-1 had additive effects on determining grain size, and the null gs9 allele could decrease grain chalkiness and improve grain appearance without affecting plant and panicle architecture in EP japonica cultivars. Additionally, introgression lines(ILs) developed in another released EP japonica cultivar Wuyujing 27(WYJ27) background showed the same additive effect and the feasibility of utilizing the gs9 allele to improve grain appearance quality in high-yielding EP cultivars. This study provides an effective strategy for rice breeders to improve rice grain appearance in EP japonica and related cultivars.