水稻粒形相关性状及千粒重QTL的稳定性分析

以Nipponbare（japonica）／Kasalath（indica）／／NipponbareBC1F10的98个家系为材料,在3种环境下对水稻粒形相关性状及千粒重进行数量性状基因位点（quantitative traitloci,QTL）的定位分析。利用QTLmapper1．6软件在全基因组水平上检测了粒形相关性状及千粒重QTL。结果表明,在3种环境下共检测到4、1、4、5、5个QTL,分别控制粒长、粒厚、粒宽、粒形和千粒重。鉴定了以Nipponbare为背景、Kasalath为置换片段的染色体片段置换系群体在3种环境中的表型值,发现与背景亲本相比,置换片段包含qGL-6的株系NK28、包含qGL-12的株系NK32粒长均明显变长;置换片段包含qGW-1和qGW～7的株系NK9和NK32粒宽均明显变窄;置换片段包含qLWR-5的株系NK22和NK32、包含qLWR-12的株系NK32粒形明显变大;置换片段包含qTGW—1—1的株系NK9千粒重显著降低。上述结果表明,这些QTL是稳定表达的主效QTL。     

水稻粒形性状的QTL分析

为了促进水稻粒形性状分子标记辅助选择育种研究,以籼稻二九南和粳稻龙稻5号杂交衍生的重组自交系群体为材料,对粒长、粒宽和粒厚3个粒形性状进行数量性状基因定位(Quantitative trait loci,QTL)分析。结果表明:采用完备区间作图法(ICIM),共检测到7个控制粒形性状的QTL,包括3个粒宽QTL,4个粒厚QTL,它们分布于第2、3、5、11和12号染色体上,其中4个主效QTL包括1个控制粒宽的qGW5a和3个控制粒厚的qGT2a、qGT11a以及qGT12a,但未检测到控制粒长的QTL位点。进一步分析表明,3个控制粒宽性状的QTL能解释28.44%的表型贡献率,单个表型贡献率为6.61%~13.81%;而4个控制粒厚性状的QTL能解释17.53%的表型贡献率,单个表型贡献率为7.32%~15.30%。     

基于重组自交系群体的水稻粒形QTL定位

以云南省地方籼稻品种扎西玛与江苏省著名优质粳稻品种南粳46杂交获得的水稻重组自交系群体为研究对象,考察了各株系籽粒长度、籽粒宽度、籽粒长宽比和籽粒厚度4个性状,结合利用202个SSR分子标记构建的该群体分子连锁图谱对控制水稻粒形相关性状的QTL进行分析。共检测到17个加性QTL。其中粒长相关的3个,增效等位基因均来自扎西玛;粒宽相关的3个,增效等位基因均来自南粳46;籽粒长宽比相关的6个,其中5个QTL增效等位基因来自扎西玛;粒厚相关的5个,其中4个增效等位基因来自南粳46。经与前人研究结果比对,共发现2个粒形新位点,分别控制粒长和粒宽。     

利用籼粳交RILs群体的水稻粒形QTLs定位

为了深入剖析水稻粒形性状的遗传调控机理,以典型籼稻品种七山占(Qishanzhan)和典型粳稻品种秋光(Akihikari)为亲本构建的重组自交系群体为材料,于2011~2013年分别对各株系的粒长、粒宽和粒厚3个粒形性状进行表型测定,并基于完备区间作图法(ICIM)进行粒形性状基因定位研究。试验结果表明:共检测到27个控制粒形性状的QTLs,包括3个粒长QTLs,11个粒宽QTLs和13个粒厚QTLs,它们分布于第1,2,3,4,5,11和12号染色体上,可分别解释14.45%~38.48%,28.98%~52.36%和38.77%~44.23%的表型变异;进一步分析发现,在第3,5和12号染色体上检测到的粒形性状QTL位点较多,且呈簇分布;此外,检测到q GL12a,q GL12b,q GW1,q GW5a,q GT11a和q GT12b等6个较新的QTLs位点,其中控制粒宽的q GW5a连续3年表达稳定,是一个重演性极好的QTL位点。以上结果将为水稻粒形性状的QTL克隆和遗传改良奠定基础。     

大豆粒形性状主效QTL、环境互作和上位性检测

【目的】定位大豆粒形性状的主效QTL、环境互作和QTL间上位性。【方法】以栽培大豆晋豆23为母本,半野生大豆灰布支黑豆（ZDD2315）为父本所衍生的447个RIL构建的SSR遗传图谱及混合线性模型分析方法,对3年大豆粒形性状进行主效QTL、环境互作和QTL间上位性检测。【结果】共检测到7个与粒长、粒宽、粒厚以及长宽比、长厚比和宽厚比相关的QTL,分别位于D2、C2、J_2和O连锁群上,其中粒长、长厚比和宽厚比均表现为遗传正效应,说明增加其等位基因来源于母本晋豆23。同时,检测到3对影响粒宽和宽厚比的加性×加性上位性互作效应及其与环境互作的QTL。【结论】主效QTL对粒形性状遗传产生的影响最大,上位性次之,环境互作最小,说明加性效应、加性×加性上位性互作是大豆粒形性状的重要遗传基础。     

粳稻粒形性状的数量性状基因座检测

 【目的】通过对粳稻粒形性状的QTL检测,为粳稻粒形性状相关QTL的精细定位和分子标记辅助选择育种提供理论依据。【方法】利用大粒粳稻DL115与小粒粳稻XL005杂交获得的F2代200个个体为作图群体,在北京进行稻谷粒长、粒宽、粒厚、长宽比、千粒重等粒形性状的鉴定。采用复合区间作图法,利用SSR标记对上述粒形性状进行数量性状基因座检测。【结果】上述粒形性状在F2群体均呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。共检测到与粒形性状相关的QTL 16个,分布于第2、3、5和12染色体上。其中qGL3a、qGW2、qGW5、qGT2、qRLW2、qRLW3、qGWT2和qGWT3对表型变异的贡献率分别为15.42%、40.89%、13.54%、33.43%、13.82%、13.61%、12.51%和10.1%,为主效QTL。其中,qGW2、qGT2、qRLW2和qGWT2均位于第2染色体上的RM12776－RM324 区间。在所检测到的16个QTL中,4个QTL的增效等位基因来源于小粒亲本XL005,而其余QTL的增效等位基因均来源于大粒亲本DL115。基因作用方式主要表现为加性或部分显性。【结论】粳稻粒形性状是由多基因控制的数量性状。第2染色体RM12776－RM324区间是分别与粒宽、粒厚、长宽比和千粒重相关的4个主效QTL的共同标记区间,与其相邻的2个标记（RM12776和RM324）应在分子标记辅助选择育种中探讨其利用价值。大粒亲本对稻谷粒长、粒宽、粒厚和千粒重等性状的增效作用显著。     

水稻籼粳亚种分化关联性状的QTL分析

亚洲栽培稻分为籼粳两个亚种,程氏形态指数法已经广泛应用于籼粳分类的研究和生产实践中,但籼粳分化相关性状的遗传基础还多不清楚.本研究以典型粳稻牡丹江8号和典型籼稻明恢63的杂交F2群体为材料,构建遗传连锁图,检测到了11个籼粳分化相关性状(稃毛长、粒长、粒宽、倒一节间长和抽穗期)的QTL.同时定位了13个与这些性状高度相关的株高、穗长和护颖长的QTL.结果表明,检测到5个控制稃毛长的QTL,最大贡献率为25.57%;4个控制穗长的QTL,总贡献率为47.13%;4个控制抽穗期的QTL,分别位于第3、第7染色体上;控制粒长和控制粒长的QTL各检测到1个,贡献率分别为38.03%、20.56%.本研究为相关性状基因的克隆打下了基础,并加深了人们对籼粳分化的认知.     

基于水稻染色体片段代换系的粒形QTL鉴定分析

利用染色体片段代换系材料,在3个环境中共鉴定出了25个与粒形相关的QTL.其中8个粒长QTL,5个粒宽QTL,5个谷粒长宽比QTL和7个粒厚QTL,分布于除第8、11、12的9条染色体上.     

水稻遗传图谱构建及粒形相关性状的QTL定位

[目的]构建水稻遗传连锁图谱,并对水稻粒形相关性状进行QTL分析,为水稻高效育种提供理论依据和育种材料.[方法]对具有极端粒形差异的两份水稻材料K1561和G1025进行杂交、自交获得F2分离群体,通过软件Map-maker/Exp 3.0构建水稻遗传连锁图谱,并利用软件QTLNetwork-2.0对2011年F2群体、2012年F2∶3家系群体的粒形相关性状数据进行相关性状的QTL定位.[结果]两个亲本的粒形性状指标差异明显,以千粒重相差最大;F2、F2∶3两个群体的相关粒形指标基本上呈连续分布状态且分布频率范围广.与F2单株相比,F2∶3家系的千粒重、粒长和粒宽的平均值更偏向于大粒亲本K1561.构建了含161对SSR标记的水稻遗传连锁图谱;共检测到18个粒形相关性状的QTL,分别分布于第1、2、3、7、9和12染色体上.其中,控制千粒重、粒长、粒宽和长宽比的QTL分别有7、5、5和1个,除qGL/GW12外,其他增效等位基因均来源于大粒亲本K1561.两个群体均能检测到的QTL有8个,分别为qTGW3、qTGW7、qTGW9.2、qTGW12、qG L1、qGL9、qGW12和qGL/GW12,其平均加性遗传力为6.04％、12.59％、6.29％、22.08％、4.86％、15.39％、22.12％和10.83％.[结论]定位获得3个效应值较大的新QTL位点qTGW12、qGL9和qGW12,为进一步定位并克隆这些粒形相关基因、阐明水稻产量和品质的控制机理提供了较好的遗传材料.     

玉米籽粒构型与产量性状的关系及QTL作图

 【目的】探讨玉米籽粒构型性状（粒长、粒宽、粒厚、粒形等）与产量性状间的相互关系,进行籽粒构型性状相关QTL的检测与定位。【方法】以自交系齐319和黄早四构建的226个F2:3家系为试验材料,利用相关分析、主成分分析、出籽率模拟运算及QTL定位等方法,对在不同生态环境下（北京春播和河南夏播）玉米籽粒构型与产量性状间相关性进行探讨,并初步分析籽粒构型性状遗传基础。【结果】单穗产量与绝大多数籽粒构型性状显著相关,特别是与粒长的相关系数最高。主成分分析结果表明,对单穗产量影响较大的性状有粒长、粒厚、穗长、出籽率和粒长/穗半径。出籽率是影响果穗同化产物分配状况的衡量指标,受到粒长、粒长/穗半径、穗长和粒宽的显著影响。模拟运算亦表明粒长/穗半径与出籽率具有十分紧密的关系。对在两个生态环境下籽粒构型性状和产量性状的相关QTL进行了检测,共检测到了36个QTL。进一步分析发现,在不同生态环境下的部分QTL定位在相同的染色体区域;同时,还有不同性状的QTL定位在相同或临近的染色体区域。【结论】玉米籽粒构型性状与产量性状具有较高的相关关系,籽粒构型QTL与产量相关QTL的重叠区域对剖析玉米产量形成遗传机制可能具有重要的研究价值。     

控制水稻种子休眠和抽穗期的数量基因位点

以Nipponbare（japonica）／Kasalath（indica）／／Nipponbare BC1F10的98个家系为材料，连续2年进行了水稻种子休眠和抽穗期基因的定位分析。用WinQTLCart 1．13a软件从全基因组角度检测了休眠性数量性状基因位点（QTLs）。检测结果显示，2003年分别在第5、6和7染色体上，2004年则分别在第4、5、7和11染色体上检测到控制种子休眠性的QTLs位点；贡献率分别介于8．91％-11．09％和8．70％-11．80％。表明第7染色体上位于标记R1357～R1245之间的种子休眠性QTL位点是一个在年度之间稳定表达的控制种子休眠性的基因位点。抽穗期的QTL定位分析表明，4个控制抽穗期的基因位点能在不同年份稳定表达，其他位点受年度间的环境条件影响较大。此外，除第6染色体R2171-R2123间的位点延长抽穗期的基因效应来源于亲本Nipponbare外，其余稳定表达位点的延长抽穗期的基因效应皆来自亲本Kasalath。分析表明，种子休眠与抽穗期没有直接关系，它们分别为不同的基因所控制。     

水稻抽穗期4个异交相关性状对外源GA3的敏感性及其QTLs定位

以98个家系组成的Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(BIL)及其亲本为遗传材料,利用复合区间作图方法(CIM)在两个环境下研究了水稻抽穗期4个异交性状对外源GA3处理的敏感性及其QTLs定位。结果表明:两个环境下BIL群体4个异交性状GA3处理值较对照显著增加。最上节间长度反应指数在两个生长环境中共检测到3个QTLs,分别位于第1、3、11染色体上,对GA3敏感的等位基因分别来自Kasalath、Kasalath、Nipponbare,解释表型变异的7.70%～13.77%。柱头外露率反应指数共检测到2个QTLs,分别位于第2和第7染色体上,对GA3敏感的等位基因分别来自Nipponbare和Kasalath,解释表型变异的14.17%和20.58%。小花开花历时反应指数在两个生长环境中检测到1个QTL,位于第11染色体上,对GA3敏感的等位基因来自Kasalath,解释表型变异的10.76%。开颖角度反应指数共检测到2个QTLs,分别位于第1和第7染色体上,对GA3敏感的等位基因分别来自Nipponbare和Kasalath,解释表型变异的9.42%和14.17%...     

水稻4个异交相关性状的QTL定位研究

利用由98个家系组成的Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(backcross inbred lines,BIL)作图群体(BC1F12),用复合区间作图方法(CIM),对水稻4个异交相关性状进行了QTL分析.结果表明,开颖角度检测到2个QTL,分别位于第 12 染色体的C1069-R1709和R270-G2140区间,共解释性状变异的18.51%,2个位点的增效等位基因均来自Kasalath.柱头外露率检测到1个QTL,位于第 3 染色体的C63-C563区间,解释性状变异的15.99%,增效等位基因来自Kasalath.单花开花历时检测到1个QTL,位于第9染色体的G385-R2272区间,解释性状变异的10.75%,增效等位基因来自Kasalath.包颈长检测到3个QTL,分别位于第3染色体的C136-R250、第5染色体的R521-C1230和第10染色体的R2194-R1629区间,共解释性状变异的39.40%,qPEL-5位点的增效等位基因来自Nipponbare,qPEL-3和qPEL-10位点的增效等位基因均来自Kasalath.     

利用基础导入系分析粳稻基因的遗传效应

 【目的】为了有效地评价粳稻等位基因在籼稻遗传背景中的遗传效应，为籼粳亚种间优良基因的利用提供理论和实践依据。【方法】以粳稻品种日本晴（Nipponbare）为供体亲本、籼稻品种珍汕97B（Zhenshan 97B）为受体亲本，经过杂交、回交，结合分子标记辅助选择，构建了88个基础导入系, 每个导入系具有相同的籼稻遗传背景，且只含有一个或少数粳稻的导入片段，每个导入系的导入片段叠加起来能覆盖整个粳稻的染色体。利用基础导入系群体进行单株产量、有效分蘖数、千粒重和每穗实粒数的数量性状基因（QTLs）定位和遗传效应分析。【结果】共检测到29个具有显著遗传效应的位点（QTLs）。其中6个QTL具有正向的加性效应和超显性效应，其余23个QTL具有负向的加性效应和超显性效应。【结论】一些粳稻基因导入到籼稻中能表现出不同程度的增产效应；超显性效应对水稻籼粳杂种优势起重要作用。     

Construction of a high-density adzuki bean genetic map and evaluation of its utility based on a QTL analysis of seed size

Adzuki bean(Vigna angularis(Willd.) Ohwi Ohashi) is an annual cultivated leguminous crop commonly grown in Asia and consumed worldwide. However, there has been limited research regarding adzuki bean genetics, which has prevented the efficient application of genes during breeding. In the present study, we constructed a high-density genetic map based on whole genome re-sequencing technology and validated its utility by mining QTLs related to seed size. Moreover, we analyzed the sequences flanking insertions/deletions(In Dels) to develop a set of PCR-based markers useful for characterizing adzuki bean genetics. A total of 2 904 markers were mapped to 11 linkage groups(LGs). The total length of the map was 1 365.0 cM, with an average distance between markers of 0.47 cM. Among the LGs, the number of markers ranged from 208(LG7) to 397(LG1) and the total distance ranged from 97.4 cM(LG9) to 155.6 cM(LG1). Twelve QTLs related to seed size were identified using the constructed map. The two major QTLs in LG2 and LG9 explained 22.1 and 18.8% of the total phenotypic variation, respectively. Ten minor QTLs in LG4, LG5 and LG6 explained 3.0–10.4% of the total phenotypic variation. A total of 9 718 primer pairs were designed based on the sequences flanking In Dels. Among the 200 selected primer pairs, 75 revealed polymorphisms in 24 adzuki bean germplasms. The genetic map constructed in this study will be useful for screening genes related to other traits. Furthermore, the QTL analysis of seed size and the novel markers described herein may be relevant for future molecular investigations of adzuki bean and will be useful for exploiting the mechanisms underlying legume seed development.     

Identification of quantitative trait loci and candidate genes controlling seed pigments of rapeseed

Rapeseed (Brassica napus L.) is an important source of edible vegetable oil and feed protein; however, seed pigments affect the quality of rapeseed oil and the feed value of the residue from oil pressing. Here, we used a population of rapeseed recombinant inbred lines (RILs) derived from the black-seeded male parent cultivar Zhongyou 821 and the yellow-seeded female parent line GH06 to map candidate genes controlling seed pigments in embryos and the seed coat. We detected 94 quantitative trait loci (QTLs) for seed pigments (44 for embryos and 50 for seed coat), distributed over 15 of the 19 rapeseed chromosomes. These included 28 QTLs for anthocyanidin content, explaining 2.41–44.66% of phenotypic variation; 24 QTLs for flavonoid content, explaining 2.41–20.26% of phenotypic variation; 16 QTLs for total phenol content, accounting for 2.74–23.68% of phenotypic variation; and 26 QTLs for melanin content, accounting for 2.37–24.82% of phenotypic variation, indicating that these traits are under multigenic control. Consensus regions on chromosomes A06, A09 and C08 were associated with multiple seed pigment traits, including 15, 19 and 10 QTLs, respectively, most of which were major QTLs explaining >10% of the phenotypic variation. Based on the annotation of the B. napus “Darmor-bzh” reference genome, 67 candidate genes were predicted from these consensus QTLs regions, and 12 candidate genes were identified as potentially involved in pigment accumulation by RNA-seq and qRT-PCR analysis. These preliminary results provide insight into the genetic architecture of pigment biosynthesis and lay a foundation for exploring the molecular mechanisms underlying seed coat color in B. napus.     

日本晴/中嘉早17重组自交系产量性状QTL定位

【目的】对产量相关性状进行多年、多环境的QTL分析,寻找能够稳定遗传的产量性状主效QTL,剖析超级早籼稻中嘉早17的高产机理,为选育高产新品种提供有用信息。【方法】以日本晴×中嘉早17构建的重组自交系群体为研究材料。筛选亲本间多态性SSR标记,对群体各家系进行基因型分析,利用Mapmarker/exp 3.0构建分子遗传连锁图谱。群体于2015—2016年,两地三季种植于杭州、海南和杭州,成熟期考察有效穗数、每穗粒数、单株产量、结实率、千粒重、粒长、粒宽和粒厚等产量相关性状。运用Windows QTL Cartographer 2.5检测产量相关性状QTL,运用QTL Network 2.2检测QTL与环境互作效应。【结果】构建的连锁图谱共包含163对SSR标记,73%的标记父母本基因型比例符合1﹕1理论分离比,23%标记显著偏分离,主要偏向父本中嘉早17,图谱总图距约1 479.4 cM,标记间平均距离约为9.08 c M。3个环境下共检测到46个QTL,分布于除第11染色体外的其他染色体上,贡献率变幅为3.78%—25.45%。共有10个QTL在3个环境下能被重复检测到,分别是控制有效穗数的qEP1、qEP2、qEP4a,控制每穗粒数的qNGPE1、qNGPE7,控制结实率的q SRT7,控制千粒重的q TGW2,控制粒长的qGL3和qGL9,控制粒宽的q GW2b;其中qEP1、qEP2、qNGPE7、qTGW2和q GW2b的增效等位来自亲本日本晴;而qEP4a、qNGPE1、qSRT7、qGL3和qGL9的增效等位来自亲本中嘉早17;除此之外,所检测到的每穗粒数、结实率、粒长和单株产量QTL中大部分增效等位基因均来自中嘉早17。产量性状与环境互作分析显示,控制每穗粒数qNGPE1和qNGPE7、控制结实率的q SRT1a和q SRT7、控制单株产量的q YPP1和q YPP7等6个QTL与环境互作效应显著或极显著。此外,在第1、2、7染色体某区段多个与产量相关的QTL成簇分布。【结论】以日本晴×中嘉早17构建的重组自交系群体连锁图谱具有丰富的多态性标记,覆盖水稻基因组的93.64%,可较好地满足水稻重要农艺性状QTL定位要求。利用该套群体检测到多个产量相关性状QTL,其中,多数控制每穗粒数、结实率、粒长和单株产量的QTL的增效等位基因均来自中嘉早17。该结果与中嘉早17的每穗粒数、结实率、单株产量、千粒重和粒长等性状显著明显优于日本晴的结果一致,这些产量增效QTL可能是中嘉早17高产、稳产的遗传基础。     

利用水、旱稻DH系定位产量性状的QTL及其环境互作分析

 为研究水、旱栽培条件对水稻产量及其构成因素QTL表达的影响，以粳型陆稻IRAT109和粳型水稻越富杂交的116个株系的DH群体为材料，利用已构建的水稻分子连锁图（其中94个RFLP标记和71个SSR标记），在水田、旱田栽培条件下，定位了千粒重、结实率、有效穗数、穗粒数及单株产量等性状的QTL。结果表明，水田条件共检测到11个加性QTL和13对上位性QTL，旱田条件下检测到18个加性QTL和17对上位性QTL，其中控制千粒重的2个加性QTL和1对上位性QTL及控制有效穗数的1个加性QTL在水田、旱田条件下都检测到。 检测到11个控制产量性状QTL区域存在一因多效或紧密连锁,其中3个区域也是控制根系性状QTL的热点区。 发现8个加性QTL和8对上位性QTL对表型变异贡献率（以下简称贡献率）大于10％（其中4个加性QTL和5对上位性QTL为旱田条件下检测到），这些高贡献率QTL特别是旱田条件下的高贡献率QTL对旱稻产量性状分子育种具有一定的指导作用。     

水稻籽粒酚反应基因的QTL分析和定位

以籼粳交组合（Balilla／Nanjing 11）的DH群体及其构建的遗传图谱为基础,对籽粒酚反应基因进行初步QTL定位,共检测到2个加性效应和2对上位性效应的QTLs,其中qPH4-3的贡献率为47．48％,表现出主效基因的特点。然后结合Balilla／南京11／／Balilla的BC1群体对qPH4-3进行进一步定位,最终将其定位于4号染色体分子标记RM5611与F17之间,物理距离为534kb,其中RM348标记与qPH4-3表现为共分离。     

不同环境条件下水稻株高的QTL定位分析

用水稻测序品种培矮64s和Nipponbare为亲本构建的含137个SSR标记的连锁遗传图谱和(培矮64s/Nipponbare)F2、F2∶3群体的180个单株(株系)对水稻的株高性状进行了2年2点的QTL定位分析。2年2点共检测到8个QTL分别位于第1、2、3、4、5、7、10染色体,表型贡献率6.9%～47.7%。F2群体(成都试点)共检测到6个QTL,分布在第1、1、3、4、5、7染色体上,F2∶3群体(海南试点)共检测到4个QTL,分布在第1、2、4、10染色体上,其中位于第1、4染色体上的qPH1-2和qPH4为重复检测到的QTL。对所定位QTL的价值、用QTL定位预测基因的功能等进行了探讨。