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。     

小粒野生稻导入系子粒大小和形状的QTL定位

通过AB-QTL分析法,应用Windows QTL Cartographer 2.5软件,于2009~2010年分别在武昌和南宁对一套小粒野生稻(Oryza minuta)导入系的子粒大小、粒长、粒宽与子粒长宽比进行QTL定位。2009年检测到18个QTLs,其中千粒重、粒长、粒宽和子粒长宽比分别检测到6、4、5和3个QTLs,单个QTL可解释表型贡献率的5.18%~21.33%;2010年检测到12个QTLs,其中千粒重、粒长、粒宽和子粒长宽比分别检测到6、2、2和2个QTLs,单个QTL可解释表型贡献率的6.68%~16.55%。两年均检测到的QTLs共有10个,其中4个新鉴定的QTLs的表型贡献率较大,分别为qTGW-9.2、qTGW-12、qGL-9和qGW-12,其增效基因均来自于小粒野生稻。这些携带有利QTL的小粒野生稻导入系是进行水稻(Oryza sativa)产量和品质改良的优良材料。     

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%。     

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。     

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。     

利用野栽分离群体定位水稻粒型相关QTL

【目的】挖掘水稻粒型相关QTL位点可为水稻的粒型遗传机制研究和优质化分子育种提供理论基础。【方法】以广西普通野生稻高代自交系材料ZY03为父本,栽培稻品种日本晴为母本,通过常规杂交获得包含160个单株的F_2分离群体,并开展粒长、粒宽及粒长宽比等粒型性状的调查。利用分布于水稻12条染色体上的184个SSR标记对F_2群体单株进行分子检测。应用MAPMAKER EXP 3.0软件进行数据分析,构建分子标记连锁图。应用QTLmapping3.0软件,采用复合区间作图法(composite interval mapping,CIM),以LOD=2.5为阈值检测控制粒长、粒宽和粒长宽比等性状的QTL。【结果】在F_2群体中,目标性状呈现连续变异,有明显的双向超亲分离现象。共检测到与粒型相关的QTL 3个,其中1个粒长QTL位于第5染色体RM405~RM548区间内,被命名为qGL5.1,表型贡献率为10.68%,加性效应为0.02;在第1染色体RM5501~RM486区间内检测到1个控制粒宽的QTL,被命名为qGW1.1,表型贡献率为10.56%,加性效应为0.34;在第5号染色体RM405~RM548区间检测到1个控制粒长宽比的QTL,被命名为qLWR5.1,表型贡献率为14.77%,加性效应为0.12。上述所有QTL的增效等位基因均来自于亲本ZY03。其中,粒长QTL qGL5.1与粒长宽比QTL qLWR5.1位于同一标记区间内。【结论】从野栽分离群体挖掘到3个野生稻的粒型QTL位点,定位结果可用于下一步主效QTL的精细定位和分子标记辅助选择育种。     

不同环境下水稻籽粒长宽比的QTL定位分析

【目的】在两种环境条件下对水稻籽粒长宽比进行QTL定位分析,为水稻分子标记育种提供依据。【方法】利用由穗型差异较大的水稻Milyang 46和FJCD建立的一个包含130个株系的F10重组自交系,测定其在福建省武夷山和莆田大田环境条件下水稻籽粒长宽比,并进行QTL定位。【结果】在福建省武夷山和莆田环境下分别获得1和5个与水稻籽粒长宽比相关的加性QTL,即qLWR-7-2和qLWR-4-10、qLWR-5-1、qLWR-5-9、qLWR-7-2、qLWR-10-1,位于第4、5、7、10号染色体上, 加性效应分别为-0.1850和-0.1578、-0.2041、-0.0797、-0.1464、-0.1400,对表型变异贡献率分别为27.78%和14.28%、23.89%、3.64%、12.29%、11.24%。【结论】该水稻群体籽粒长宽比的遗传效应以加性为主,获得的5个主效QTL尤其是qLWR-7-2在育种应用上具有一定潜力。     

水稻籽粒大小相关性状QTL定位

【目的】水稻籽粒大小是影响产量和品质的数量性状,籽粒大小相关QTLs的定位是进一步克隆、功能研究以及分子育种的基础。【方法】用1个大粒水稻ZD05321和斯里兰卡的极小粒Suwandel为亲本,创建了1个246个单株的F2群体,用48个SSR标记对控制粒长、粒宽、千粒重和长宽比进行QTLs定位分析。【结果】F2群体粒长、粒宽、千粒重等性状呈现连续分布的数量性状遗传特点,多数植株的表型偏向大粒亲本。粒长、粒宽与千粒重都存在极显著的正相关;随着粒重的增加,粒长对粒重的作用逐渐变小。在第1、4、6、7、8和9号染色体上,共检测到15个与籽粒大小相关的QTL,单个性状QTL为3~5个,可分别解释1.02%~16.52%的相应性状变异。在第9染色体上检测到同时控制粒长、粒宽、千粒重和长宽比等4个性状的4个QTL,它们位于该染色体的RM3609~RM7586和RM6543~RM566区段上。【结论】大粒亲本ZD05321中可能存在控制籽粒大小的效应值较大的QTLs,第9染色体上存在同时控制多个粒形性状区域,为下一步精细定位这些新的粒形相关QTL奠定了基础。     

利用染色体片段置换系定位水稻粒型QTL

水稻粒型是衡量稻米外观品质的重要指标之一,鉴定和定位水稻粒型QTL对开展水稻粒型分子育种具有重要意义.本研究以8个染色体片段置换系为材料,选用分布水稻12条染色体上的153个SSR标记检测染色体片段置换系的置换片段,采用代换作图法对控制水稻粒型的3个主效QTL进行定位.结果表明:153个SSR标记中有104个标记在亲本间具有多态性,多态率为68.0%;8个染色体片段置换系在第3和第5染色体分别有6个和2个置换片段,置换片段长度分别为14.8 cM、16.6 cM、 15.5 cM、18.9 cM、29.1 cM、35.0 cM、17.9 cM 和17.0 cM,平均长度为20.6 cM;8个置换片段上共鉴定出3个粒型QTL,控制粒长的qGL-3-1 和qGL-3-2分别被界定在水稻第3染色体RM5551与RM6832及RM6832与RM3513之间,遗传距离分别为14.8 cM和5.3 cM的范围内,控制粒宽的qGW-5被界定在水稻第5染色体RM267与RM169之间遗传距离约11.7 cM的范围内.利用染色体片段置换系能准确地定位水稻粒型QTL,qGL-3-1、qGL-3-2和qGW-5的鉴定和初步定位为其进一步精细定位及分子标记辅助选择奠定了基础.     

杂交旱稻保持系沪旱1B柱头外露率的QTL定位

本研究利用沪旱1B/Ⅱ-32B杂交的F2群体,对水稻的柱头外露率性状进行了QTL分析,研究其遗传机制,以改良沪旱1B的柱头外露率.试验共检测到10个与柱头外露率有关的QTLs,分布在4条染色体上,加性效应起主要作用.检测到3个影响单边柱头外露率(PSES)的QTLs,分别位于3号、7号和9号染色体上,联合贡献率为21.44%;检测到2个影响双边柱头外露率(PDES)的QTLs,位于3号和9号染色体上,联合贡献率为15.98%;检测到5个影响总柱头外露率(PES)的QTLs,位于3,4,7,9号染色体上,其中3号染色体上有2个QTLs位点,总柱头外露率QTLs的单独贡献率在6.86%～9.73%之间,联合贡献率为39.42%.QTL上位性分析,检测到7对显著互作位点,解释了表型变异的67.39%,检测到的上位性效应主要以加性/加性互作效应为主,部分主效QTLs参与了互作.这些QTLs分子标记为改良沪旱1B的柱头外露率性状进行分子标记辅助选择提供参考.     

水稻外观品质性状和千粒重的QTLs分析

通过以明恢63和优质泰国香米KDML105两个籼稻品种为亲本杂交的重组自交系(Recombinant inbred line,RIL)群体,构建包含134个简单重复序列标记(SSR)的遗传连锁图谱.2009、2010年对水稻(Oryza sativa L.)的粒长、粒宽、粒形、粒厚、腹白率、心白率和千粒重进行数量性状位点(QTL)定位.2009年检测到16个QTLs,其中粒长、粒宽、粒形、粒厚、腹白率、心白率和千粒重分别检测到2、2、1、1、1、1和8个QTLs,单个QTL可解释表型变异的4.43％～ 13.06％.2010年检测到19个QTLs,其中粒长、粒宽、粒形、粒厚、腹白率、心白率和千粒重分别检测到2、3、3、2、3、3和3个QTLs,单个QTL可解释表型变异的6.04％～24.31％.千粒重qTGW-3和qTGW-6-2在2009、2010年两年中均被重复检测到,qTGW-3在两年中分别可解释表型变异的13.06％和7.12％,qTGW-6-2在两年中分别可解释表型变异的7.66％和14.56％.     

大豆粒形性状与百粒重的QTL定位

文章选用东农46和L-100杂交构建的F2:10、F2:11代大豆重组自交系群体127个家系为作图群体,通过全基因组重测序技术,开发bin标记,构建高密度遗传连锁图谱,结合两年四点的大豆粒形性状和百粒重表型数据,利用IciMapping 4.0软件的完备区间作图法作加性QTLs和QTLs间上位性互作检测。结果表明,经粒形性状和百粒重主效QTLs检测,获得81个与大豆粒长、粒宽、粒厚、粒体积和百粒重相关QTLs,分布于18条染色体,贡献率1.66%～30.70%,其中贡献率最高位点分别为qSL-4-2(23.85%)、qSW-1-1(15.40%)、qST-1-2(17.66%)、qSV-15-1(30.70%)和q100-SW-19-1(15.43%);经相关性状加性×加性上位性互作检测,获得43对大豆粒形性状和百粒重加性×加性上位互作效应QTLs,贡献率1.41%～23.19%。     

基于籼稻RIL群体的剑叶形态QTL定位

从1个高世代的RIL群体(用籼稻冈46B和A232构建)中选取178个重组家系(F12)和亲本间有多态性的142对SSR分子标记构建遗传连锁图谱,RIL群体分别种植于湖北武汉和海南陵水,统计两地水稻抽穗期剑叶长度、剑叶宽度和剑叶长宽比,并用QTL IciMapping4.0软件对其进行QTL定位分析。结果表明:在第1、第2、第4、第6、第7、第10和第12号染色体上共检测到14个QTL位点,包括5个叶宽QTL、6个叶长QTL位点和3个长宽比QTL位点,LOD值为2.52～5.62,解释表型变异率最小为5.56%,最大为21.27%,并且这些QTL表现为加性效应。     

大豆鲜荚籽粒上位性QTL及其互作效应分析

荚粒是大豆主要的收获器官,直接影响鲜食大豆品种审定和产品出口。然而,荚粒性状由多基因控制,目前主要集中在加性数量性状位点（quantitative trait loci,QTL）发掘方面,对上位性QTL及其互作效应报道甚少。鉴于此,通过鉴定大豆重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体2年4种环境条件下鲜荚和籽粒的长度、宽度、重量等相关性状,发掘控制其上位性QTLs,并研究其互作效应,结果发现,8种测试性状共检测到321对“加性×加性”上位性QTLs,涉及所有染色体,构成复杂的上位性QTLs互作网络,其中包括144对正向效应和177对负向效应QTLs,并以13号染色体分布数量最多;进一步分析发现,存在34对“一因多效”加性×加性上位性QTLs,且加性×加性上位性QTLs间的互作贡献率为1.89%~4.85%,高于其与环境互作贡献率,说明遗传因素为主;上述34对QTLs涉及18条染色体,其中包含定位区间一致的23对“一因多效”QTLs,并有6组上位性QTLs以“一对多”方式发挥功能,16组以“一对一”方式发挥作用。上述结果不仅为实现大豆荚粒性状精准分子遗传改良提供了选择标记,并为进一步揭示大豆荚粒性状分子遗传机制提供了依据。     

6种大豆粒形性状的QTL定位

利用晋豆23和灰布支杂交构建的F13代大豆重组自交系群体的474个家系为作图群体,构建了一个含有231个SSR标记的SSR图谱。通过一年两点的随机区组田间试验和分子标记分析,研究了大豆粒长、粒宽、粒厚、长宽比、长厚比和宽厚比6个重要粒形性状。相关分析表明,同一性状两地点间呈极显著正相关,粒长与粒宽、粒宽与粒厚、长宽比与长厚比、长厚比与宽厚比之间呈极显著正相关,粒长与长宽比和粒长与长厚比呈显著正相关,粒厚与长厚比和粒厚与宽厚比呈极显著负相关、粒厚与长宽比呈显著或极显著负相关。采用复合区间作图法,通过500次排列测验分别确定各性状的LOD阈值,在汾阳和郑州2种环境条件下共定位了33个QTLs,其中粒长共检测到7个QTLs,粒宽共检测到3个QTLs,粒厚共检测到3个QTLs,长宽比共检测到6个QTLs,长厚比共检测到9个QTLs,宽厚比共检测到5个QTLs。这些QTLs在染色体上分布不均匀,具有集中分布的特点,分别位于A1,B1,B2,D1a,D2,F_2,G,I,J_2和O染色体上。研究表明,大豆粒形性状间的表型相关可能源于控制数量性状的QTLs位点间的相关。     

水稻穗型相关性状的QTLs定位

稻穗大小是决定水稻产量的重要性状,为了挖掘与穗型相关的基因,为水稻产量遗传育种研究提供理论基础和应用价值,以大穗籼稻地方品种宝大粒(BDL)和小穗粳稻品种矮格拉(AGL)为亲本,构建F_2代群体,对穗型性状进行数量性状座位(QTL)初步分析;根据F_2群体定位结果,标记选择区间杂合体,自交构建F_4分离群体,验证QTL位点。结果表明,在F_2群体中共检测到与5个穗型相关性状的6个QTLs,分别位于第2、6、7染色体上。二次枝梗数QTL qNSB7和一次枝梗数QTL qNPB7定位于第7染色体的RM542～A83区间,LOD值(表示连锁可能性的大小)分别为10.84和5.03,分别解释30.74%和12.34%的表型变异,并且在其相邻的A85～A28和A83～A85区间分别检测到每穗颖花数QTL qSNP7和穗长QTL qPL7,LOD值分别为5.31和4.12,表型贡献率分别为14.80%和11.82%。另外,在第2染色体上检测到1个穗长QTL qPL2,LOD值为3.76,表型贡献率为9.12%;在第6染色体上检测到1个结实率QTL qSSR6,LOD值为4.34,表型贡献率为11.26%。以qNSB7为目标QTL,在F_4分离群体中进行验证,结果表明,qNSB7仍位于RM542和A83标记之间,LOD值为9.84,解释了30.74%的表型变异,且其他3个QTLs qSNP7、qPL7和qNPB7都聚集在这317 kb的区间,解释了17.2%～24.6%的表型变异。由结果可知,qNSB7是1个通过增加二次枝梗数,影响每穗颖花数、一次枝梗数和穗长的一因多效新位点。     

小麦粒长和粒宽的QTL定位分析

【目的】粒长、粒宽是小麦种子重要的形态性状,该性状对籽粒的外观商品品质、产量及磨粉品质均至关重要,研究不同环境条件下小麦粒长、粒宽的单个标记和复合区间作图的QTL定位,对小麦粒长、粒宽的分子标记辅助选择具有重要参考作用。【方法】应用一个由115个系组成的W7984/Opata 85重组自交系(RIL)群体,建立了由394个DNA分子标记组成的遗传连锁图,在2种不同环境条件下对小麦粒长、粒宽进行了单个标记的回归分析和复合区间作图的QTL定位。【结果】在单个标记的回归分析中检测到5个粒长的QTLs、3个粒宽的QTLs;复合区间作图分析结果表明,控制粒长的QTLs分别位于5BL和7DS上,在5BL上的贡献率为20.20%~20.81%,LOD值为4.50~4.55;在7DS上的贡献率为13.54%~13.91%,LOD值为2.94~3.20。控制粒宽的QTL位于2B上,贡献率为13.71%~19.30%,LOD值为2.98~4.18。【结论】位于5B和7D上的控制粒长的QTL和位于2B上的控制粒宽的QTL在2种条件下均能检测到。     

大粒型水稻材料千粒质量的QTL检测

为挖掘控制水稻千粒质量的数量性状位点(QTL),同时为水稻超高产育种提供重要的育种材料,利用大粒型水稻材料lg1与常规籼稻品种9311构建的F2代遗传分离群体,采用完备区间作图法(ICIM),以LOD值2.5为阀值,对水稻千粒质量QTLs进行检测、分析。结果表明,F2代群体中千粒质量性状呈连续变异的单峰分布,为多基因控制的数量性状;共检测到千粒质量QTLs 5个,分布于第2、5、9号染色体上,LOD值介于2.65~11.77之间,表型贡献率变异范围为4.62%~52.78%,其中表型贡献率大于10%的主效QTLs共有3个;除q TGW-2-1等位基因来源于9311外,其余4个QTLs增效等位基因均来自大粒材料lg1。定位的QTLs所在区间均有相关QTLs或基因被报道,是否为等位基因则需进一步试验验证。研究结果为大粒材料lg1千粒质量QTLs的精细定位及其在水稻超高产育种中的应用奠定了基础。     

玉米QR-001/QS-001组合抗粗缩病QTL初步分析

本研究以QR-001/QS-001组合衍生的281个F2∶3家系为定位群体,在青岛和枣庄两个环境下进行非接种条件下玉米粗缩病抗性鉴定。应用完备区间作图法(ICIM)进行QTL分析,结果表明:在青岛环境下共检测到8个QTLs,分布在第1、2、3、4、6(2个)和8(2个)染色体上,单个QTL可以解释的表型变异在0.08%~32.25%之间;在枣庄环境下共检测到13个QTLs,分布在第1(3个)、2、3、4、5、6(2个)、7(2个)和8(2个)染色体上,单个QTL可以解释的表型变异在0.06%~35.61%之间。两环境下检测到2个通用主效QTLs,分别位于第1染色体umc2236-umc1278标记区间和第6染色体phi299852-umc1490标记区间,其在青岛环境下解释的表型变异分别为27.11%和32.25%,在枣庄环境下解释的表型变异分别为35.61%和27.77%。这两个区间可作为抗粗缩病候选基因的重要遗传位点开展精细定位。     

水稻粒质量和粒形QTL定位及粒长位点qGL3.2的鉴定

[目的]通过水稻粒质量和粒形相关基因的QTL分析,挖掘普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)中优异基因,为高产水稻资源的鉴定与品种改良提供研究基础和创新材料。[方法]以籼稻品种‘9311’为受体亲本,普通野生稻为供体亲本构建的染色体片段置换系群体为研究材料,考察2015、2016和2017年水稻种子千粒质量、粒长、粒宽和长宽比等性状,利用QTL IciMapping 4.1软件对控制籽粒大小的QTL进行定位分析。并利用‘9311’与小粒家系Q8衍生的次级F_2群体验证第3染色体1个效应明显的QTL(qGL3.2)。[结果]3年共定位到16个QTL,分布于第2、3、6、8和11染色体上,解释遗传变异的4.52%～13.08%。‘9311’与Q8家系衍生的次级F_2群体验证了标记Indel3-17和RM3646之间qGL3.2位点的真实性,其对千粒质量、粒宽和长宽比的贡献率分别为33.18%、8.76%和59.92%;对粒长的效应尤为明显,LOD值高达39.29,可解释表型变异的贡献率达61.43%。精细定位和测序分析表明qGL3.2在基因Os03g0407400编码区发生1个C-A的替换,导致蛋白翻译提前终止。对130份种质资源等位变异类型和籽粒长度的分析表明C-A等位变异与粒长高度相关。[结论]qGL3.2位点Os03g0407400基因C-A突变对水稻粒质量和粒形有重要影响,这为该基因的进一步育种利用和分子标记辅助选择提供依据。