TD70/Kasalath RIL群体定位水稻穗部主要性状的QTL(英文)

利用穗部性状存在明显差异的粳稻TD70和籼稻品种Kasalath杂交,经单粒传法获得的240个重组自交系(RIL)为作图群体,分别于2010和2011年对穗长每穗总粒数和着粒密度进行鉴定,用完备区间作图法,以均匀分布于12条染色体的141个SSR标记对粒型性状进行QTL检测结果表明,共检测到3个性状的QTL23个,其中控制穗长的5个QTL每穗总粒数的8个QTL着粒密度的10个QTL,分布在第2、3、4、6、7、8、9和10染色体上,LOD值范围为2.5~9.3,单个QTL的贡献率介于4.0%~20.8%之间第2染色体的RM5699-RM424第3染色体的RM489-RM1278第4染色体的RM3367-RM1018和第6染色体的RM3343-RM412区间,都检测到同时影响每穗总粒数着粒密度的QTL,2年均被检测到的QTL共有6个QTL,分别是控制穗长的qPL3每穗总粒数的qTSP4、qTSP6-2、qTSP7着粒密度的qGD3-2、qGD7其中qPL3qTSP6-2qGD3-2和qGD7为主效QTL除穗长性状5个位点均有报道外,其余2个性状中均发现新的位点,共有16个QTL可能是新的位点,单个QTL贡献率为4.0%~9.5%本研究为进一步精细定位或克隆这些粒型QTL奠定了基础。     

水稻叶绿素含量的动态QTL剖析

为剖析水稻叶绿素不同时期的发育动态规律及其遗传机制,以沈农265和丽江新团黑谷的粳-粳交重组自交系为材料,对水稻分蘖期、抽穗期和成熟期的叶绿素含量进行动态QTL分析.共检测22个条件QTL和14个非条件 QTL,分布在第5条染色体以外的11条染色体上.控制分蘖期、抽穗期和成熟期叶绿素含量的条件QTL分别有5个、7个和10个;控制分蘖期-抽穗期和抽穗期-成熟期叶绿素含量的非条件QTL各有7个.进一步分析表明,在叶绿素含量动态发育的不同阶段,控制叶绿素含量QTLs的数目、效应及作用方式不同,反映出叶绿素生物合成过程的复杂性.与其他研究比较发现,定位在第1染色体 RM428-RM580区段、第3染色体RM426-RM514区段、第4染色体RM470-RM559区段、第8染色体RM408-RM25区段和第9染色体RM566-RM242区段的位点可以在不同群体和不同环境下稳定表达.其中,第3染色体上 qCT3a、qCH3、qCM3以及第9染色体qCT9、qCH9b和qCH9等区域是提高叶绿素含量的重要功能区.对这些区域开发稳定并易于检测的分子标记,可用于培育高产新品种     

利用2个相关群体定位和比较水稻株高与抽穗期QTL

利用一个共同亲本构建的2个重组自交系群体对控制水稻株高和抽穗期进行基因定位和比较分析。结果表明:2个群体共定位到11个控制抽穗期的数量性状位点(QTLs)和11个株高QTLs。控制抽穗期的主效QTL在珍汕97/南洋占群体内位于第7染色体RM500-RM445标记之间;在珍汕97/德陇208群体内定位于第7染色体RMRG4499-RM445标记之间。而控制株高的主效QTL在2个群体中分别定位于第1染色体RM472-RM104之间和第7染色体MRG4499-RM445之间。比较定位结果发现,抽穗期主效QTL在2个群体内都被定位于第7染色体中部位置并且有共同标记RM445,很有可能是同一个基因。说明抽穗期是由主效QTL控制的数量性状,遗传稳定。株高主效QTL在珍汕97/南洋占群体内被定位于第1染色体接近末端标记RM104附近。在珍汕97/德陇208群体内则定位于第7染色体,与该群体控制抽穗期QTL共享RM445标记。     

普通野生稻转育后代稻褐飞虱抗性基因的初步定位

通过BR96与白56构建F2群体,利用均匀分布于水稻全基因组的122对多态性引物标记分析F2群体的基因型,构建遗传连锁图谱,考查F2衍生的F3各家系的褐飞虱苗期抗性等级,检测水稻褐飞虱抗性数量性状位点(QTL)。结果显示:分别在第3、4和6号染色体上各扫描到一个抗褐飞虱QTL位点,QBph3位于第3染色体RM489-RM282之间,LOD值为5.1,解释表型变异率是3.8%;QBph4位于第4号染色体RM16605-RM16717之间,LOD值为28.7,解释表型变异率是29.4%;QBph6位于第6号染色体RM276-RM527之间,LOD值为2.7,解释表型变异率是7.1%;3个QTL的联合贡献率为40.3%。Qbph4可解释表型变异率最大,初步判断Qbph4可能是一个控制褐飞虱抗性的主效基因。     

水稻叶绿素含量和穗部性状的QTL及其相互关系分析

叶绿素是光合作用主要色素,叶绿素含量的高低和动态变化直接影响水稻穗部籽粒产量的形成。以典型直立穗粳稻品系沈农0530-9和大穗型高产籼稻北陆129杂交衍生的F2和F2∶3群体为试材,对不同生育时期叶绿素含量与穗部性状进行QTL(quantitative trait loci)分析。与直立穗粳稻沈农0530-9相比,高产籼稻北陆129不同生育时期均具有较高的叶绿素含量,且生育中后期叶绿素降解较为缓慢;不同生育时期亲本和遗传群体的叶绿素含量存在明显动态变化特征,叶绿素含量与穗部性状存在明显相关性,其中抽穗期和成熟期的叶绿素含量与穗部性状关系最密切。共检测到26和25个控制不同生育时期叶绿素含量和穗部性状相关的QTL,分布在1～11号染色体上;叶绿素含量与穗部性状相关QTL位点具有明显的遗传重叠和相对独立遗传特性,分布于第1、2、3、6和7号染色体上的QTL簇在控制叶绿素含量和穗部性状方面具有明显的遗传重叠效应,5个染色体区域包含22个相关的位点,占QTL总数44.0%,其他QTL位点遗传相对独立,其中位于第3染色体R3M10～RM6676区域和第6染色体RM587～RM19660区域具有明显的遗传多效性,不同生育时期的叶绿素含量和穗粒性状的遗传重叠效应较为明显;第2染色体RM1347～RM6247区域的qCJ2a、qCH2a、qCM2、qCD2、qTGW2、qGN2、qPW2和qSSR2是一个新的影响叶绿素含量和穗粒性状的多效性主效QTL,暂将其命名为qCHY2,该区域来自沈农0530-9的增效等位基因对生育中后期叶绿素含量具有明显的降低效应,具有明显降低穗粒数和籽粒充实性状的效应。研究结果进一步阐明了叶绿素含量和穗部性状间存在相互独立与相互依赖两种遗传关系,也为相关主效QTL簇的精细定位和功能解析奠定基础。     

水稻第6染色体短臂产量性状QTL簇的分解

【目的】将水稻第6染色体短臂上产量性状QTL分解到更小的区间中。【方法】从珍汕97B/密阳46重组自交系群体筛选到针对第6染色体短臂RM587-RM19784区间的剩余杂合体,衍生了一个由221个株系组成的F2:3群体,种植于海南和浙江两地,考察每株穗数、每穗实粒数、每穗总粒数、千粒重、结实率和单株产量,建立SSR标记连锁图,应用Windows QTL Cartographer 2.5检测QTL。【结果】在所分析的6个性状中,除穗数外在第6染色体短臂上的目标区间均检测到QTL,分别座落于目标区域中3个以上的不同区间中,单个QTL对群体性状表型变异的贡献率为6.3%～35.2%;控制产量构成因子的QTL基本以加性作用为主,但3个单株产量QTL的显性度分别为1.65、0.84和0.42。【结论】目标区间存在3个以上的产量性状QTL,且同一区间控制不同性状的QTL、不同区间控制同一个性状的QTL在遗传作用模式、效应方向和效应大小上存在一定差异。     

利用野栽杂交分离群体定位水稻结实率QTLs

【目的】利用野栽杂交分离群体定位水稻结实率,为能更好地挖掘和利用野生稻中控制穗结实率基因的QTL位点提供参考。【方法】分别以广西普通野生稻资源Y03为父本和栽培稻品种日本晴为母本,经过杂交构建包含142个单株的F2定位群体,然后利用覆盖水稻基因组的184对SSR分子标记,采用复合区间作图法(CIM),以LOD=2.5为阈值检测控制结实率的QTL。【结果】共检测到3个影响结实率的QTL。其中,2个QTL位于第1染色体,1个QTL位于4号染色体上,并分别命名为q SSR1-1,q SSR1-2和q SSR4-1。q SSR1-1位于第1染色体RM486~RM5501,表型贡献率为14.49%;q SSR1-2位于第1染色体RM102~RM315,表型贡献率为8.63%;q SSR4-1位于第4染色体RM252~RM119,表型贡献率为8.27%。对结果进行分析还发现,在3个QTL位点上来源于野生稻亲本Y03的等位基因均有利于提高水稻结实率。随后,根据获得的主效QTL定位信息最终开发出与水稻结实率性状紧密连锁、可用于分子育种的分子标记RM119。【结论】发掘的新QTL和性状连锁标记可为水稻产量性状QTL的发掘和分子标记辅助选择育种提供重要的基因资源和分子选择工具。     

利用岗46B/A232重组自交系群体分析叶绿素含量相关QTL

【目的】本文剖析了水稻叶绿素在不同时期的表达规律。【方法】利用由2个籼稻品种岗46B和A232杂交构建的包含173个株系(F10)的重组自交系群体,其相应的包含130个SSR标记的遗传图谱,采用完备区间作图法,检测2年2个生长阶段(分蘖期和抽穗期)控制顶三叶叶绿素含量的QTL。【结果】2年共检测到30个QTL,分布在第1、2、3、4、5和7染色体上的16个标记区间上,单个QTL对表型的贡献率为5. 91%～38. 69%。位于第3染色体RM231～RM3392区间,2年中共有8次被检测到,说明该区间上的QTLs受环境影响较小,且在不同生长阶段也能稳定表达,有利于提高叶片叶绿素含量,增强光合作用。与其他研究比较发现,定位在第3染色体RM5625～RM1350区段和RM231～RM3392区段、第4染色体RM280～RM1113区段和RM5473～RM303区段和第7染色体RM21253-RM248区段的位点可以在不同群体和不同环境下稳定表达。【结论】这些QTL将为进一步了解水稻叶绿素含量的遗传机制提供理论依据,可用于水稻分子标记辅助育种。     

水稻卷叶性状QTL的初步定位

以水稻平展叶品种Ketan Nangka和剑叶中度卷曲的广超丝苗杂交F1衍生的185个F2单株为定位群体,利用110个微卫星标记(SSR)对卷叶基因进行初步定位.在全基因组内构建分子遗传连锁图谱并进行QTL检测,在第4染色体长臂上定位到1个卷叶QTL(qRL-4-1).它来自广超丝苗,与标记RM5473紧密连锁,加性效应为1.005,显性效应为-0.220,对表型的贡献率为7.27%,可能是一个新发现的QTL.同时在第5染色体长臂上定位到2个卷叶QTLs(qRL-5-9和qRL-5-10),两侧的标记分别为RM291-RM161和RM161-RM294,加性效应分别为1.812和1.347,显性效应分别为0.119 6和0.141 7,对表型的贡献率分别是16.08%和27.98%,其卷叶效应也来自广超丝苗,这2个位点验证了前人的研究结果.广超丝苗生育前期叶片并不表现卷曲,至生育后期才表现卷曲,其叶片卷曲基因在水稻株型育种上可能有较好的实用价值.     

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。     

水稻株高QTL Qph1的精细定位

利用珍汕97B与南阳占的重组自交系(recombinant inbred line,RILs)构建了以珍汕97B为背景的近等基因系(near isogenic line,NILs)BC3F2,通过对其320株随机分离小群体的研究,发现Qph1同时具有加性效应和显性效应,其可解释的遗传变异达71.28%,局部QTL连锁分析把该QTL定位于2.1cM、180.2kb的RM6333-RM11961区间内;进一步发展6 000株大群体,筛选出230株极端隐性重组单株,利用重叠作图法将Qph1进一步精细定位于距离约为90kb的SSR标记SHL4和InDel(Insertl Deletion)标记HL13间,通过与已克隆的sd1基因比较,发现二者并不在同一个区域,这为进一步克隆该QTL和分子标记辅助选择培育矮秆水稻新品种奠定了基础。     

水稻紫色叶鞘基因的遗传分析

紫色叶鞘是水稻重要的农艺性状。本研究利用带有紫色叶鞘的水稻染色体单片段代换系W23—07—6—02—14与受体亲本华粳籼74杂交,发展17：次级分离群体,对水稻紫叶鞘基因进行鉴定。该代换系的代换区间为RM190-RM204-RM225-RM217-RM253-RN50-RM402-RM539-RM136-PSM388-RM3-RM541-RMl62-RM275-RM340,在第6染色体上,叶色基因暂时被命名为PSH（t）。研究发现F1代单株表现为紫色,F2代单株紫色与绿色分离比例符合3：1,证明紫色是由一对显性基因控制的。本研究为叶色基因的精细定位和克隆奠定了基础。     

水、旱稻氮高效QTL定位及其表达的遗传背景效应研究

【目的】挖掘不同来源水、旱稻亲本的氮高效优良等位变异,研究氮高效QTL表达的遗传背景效应,为水稻氮高效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】以旱稻IAPAR-9分别与水稻辽盐241和秋光杂交而创制的2个F7粳粳交重组自交系群体为试验材料,进行了水稻全生育期氮素利用率及其相关性状的QTL定位分析。【结果】在"IAPAR-9/辽盐241"重组自交系群体中检测出31个氮素利用率相关性状的QTL,分布于除第6、第7和第10染色体外的9条染色体上,氮素利用率相关QTL成簇分布区间有9个;在"IAPAR-9/秋光"重组自交系群体中检测出33个氮素利用率相关性状的QTL,分布于除第4和第10染色体外的10条染色体上,氮素利用率相关QTL成簇分布区间有7个。【结论】氮素利用率相关性状QTL的表达,受遗传背景影响较大。2个群体均检测到的氮素利用率相关性状QTL的成簇分布区间,即第2染色体上的RM3421—RM5404区间以及第8染色体上RM8264所在的相邻区间,可能对水稻氮高效分子标记辅助选择育种有重要利用价值。     

Quantitative Trait Loci for Panicle Size and Grain Yield Detected in Interval RM111-RM19 784 on the Short Arm of Rice Chromosome 6

A rice residual heterozygous line （RHL） carrying a heterozygous segment extending from RM111 to RM19784 on the short arm of rice chromosome 6 was selected from a RHL-derived population used previously. The resultant F2：3 population was used to detect quantitative trait loci （QTLs） for three yield traits, the number of spikelets per panicle （NSP）, the number of grains per panicle （NGP） and grain yield per plant （GY）. Two QTLs for NSP, one QTL for NGP and one QTL for GY were detected, all of which were partially dominant and had the enhancing alleles from the maternal line Zhenshan 97B. Analysis based on the genotypic groups of the markers closely linked to the two QTLs for NSP indicated that they did not interact with each other. Two F2 populations and two near isogenic line （NIL） sets segregating in two sub-regions of interval RM111-RM19784 were developed. The two QTLs for NSP were validated, of which one had major effect and was co-segregated with heading date gene Hdl, and the other had smaller effect and was located in an upper region linked to Hdl. The two regions also showed significant effects on the number of filled grain and grain yield, although the effect on the number of filled grain was less consistent.     

Validation of qGSIO,a quantitative trait locus for grain size on the long arm of chromosome 10 in rice (Oryza sativa L.)

Grain size is a major determinant of grain weight and a trait having important impact on grain quality in rice.The objective of this study is to detect QTLs for grain size in rice and identify important QTLs that have not been well characterized before.The QTL mapping was first performed using three recombinant inbred line populations derived from indica rice crosses Teqing/IRBB lines,Zhenshan 97/Milyang 46,Xieqingzao/Milyang 46.Fourteen QTLs for grain length and 10 QTLs for grain width were detected,including seven shared by two populations and 17 found in one population.Three of the seven common QTLs were found to coincide in position with those that have been cloned and the four others remained to be clarified.One of them,qGS10 located in the interval RM6100-RM228 on the long arm of chromosome 10,was validated using F_(2:3) populations and near isogenic lines derived from residual heterozygotes for the interval RM6100-RM228.The QTL was found to have a considerable effect on grain size and grain weight,and a small effect on grain number.This region was also previously detected for quality traits in rice in a number of studies,providing a good candidate for functional analysis and breeding utilization.     

Identification of Quantitative Trait Loci for Grain Traits in Japonica Rice

Quantitative trait loci（QTLs） of grain traits were detected to provide theoretical basis for fine mapping and molecular marker-assisted breeding of grain traits in japonica rice.Using an F2 population including 200 individuals derived from a cross combination between two japonica rice DL115 with large grain and XL005 with small grain,the grain length,grain width,grain thickness,ratio of grain length to width and 1 000-grain weight were evaluated in Beijing;and the quantitative trait loci for above five grain traits were identified by composite interval mapping using SSR markers.The results showed that the five grain traits exhibited a normal continuous distribution in F2 population,indicating they were quantitative traits controlled by multiple genes.A total of 16 QTLs conferring the five grain traits were detected on chromosomes 2,3,5 and 12,respectively.Eight QTLs,namely qGL3a,qGW2,qGW5,qGT2,qRLW2,qRLW3,qGWT2 and qGWT3,were major QTLs and explained 15.42,40.89,13.54,33.43,13.82,13.61,12.51 and 10.1% of the observed phenotypic variance,respectively.Among them,qGW2,qGT2,qRLW2 and qGWT2 were mapped in same interval RM12776-RM324 on chromosome 2.The marker interval RM12776-RM324 on chromosome 2 was common marker intervals of four major QTLs,and the two SSR markers RM12776 and RM324 would be used in molecular markerassisted breeding in japonica rice.The modes of gene action were mainly additive and partial dominance.Four QTLs＇ alleles were derived from small grain parent XL005,and other 12 QTLs＇ alleles were derived from large grain parent DL115.The alleles from larger parent were showed significant effects to grain length,grain width,grain thickness and 1 000-grain weight.     

Dissection of QTLs for Yield Traits on the Short Arm of Rice Chromosome 6

This study was undertaken to dissect quantitative trait loci （QTLs） controlling yield traits on the short arm of rice chromosome 6. A residual heterozygous line that carries a heterozygous segment extending from RM587 to RM19784 on the short arm of rice chromosome 6 was selected from an F7 population of the indica rice cross Zhenshan 97B/Milyang 46. An F2：3 population consisting of 221 lines was derived and grown in two trial sites. Six yield traits including number of panicles per plant, number of filled grains per panicle, total number of spikelets per panicle, spikelet fertility, 1 000-grain weight, and grain yield per plant were measured. An SSR marker linkage map was constructed and employed to determine QTLs for yield traits with Windows QTL Cartographer 2.5. QTLs were detected in the target interval for all the traits analyzed except NP, with phenotypic variance explained by a single QTL ranging between 6.3% and 35.2%. Most of the QTLs for yield components acted as additive QTLs, while the three QTLs for grain yield had dominance degrees of 1.65, 0.84, and -0.42, respectively. It was indicated that three or more QTLs for yield traits were located in the target region. The genetic action mode, the direction of the QTL effect, and the magnitude of the QTL effect varied among different QTLs for a given trait, and among QTLs for different traits that were located in the same interval.     

盐、碱胁迫条件下粳稻Na~+、K~+浓度的QTL分析

【目的】水稻栽培区土壤的盐、碱化日趋严重,植物体内Na+、K+浓度及Na+/K+是植物耐盐、碱性重要指标。在盐、碱胁迫条件下检测水稻苗期地上部和根部的Na+、K+浓度及Na+/K+的QTL位点,为水稻的耐盐、碱性遗传机制及分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以优质高产水稻品种东农425与耐盐、碱水稻品种长白10为亲本构建重组自交系(RIL)为作图群体,利用102对SSR标记构建遗传连锁图谱,该图谱覆盖水稻基因组约1 915.05 c M,标记间平均距离为18.77 c M;在140 mmol·L-1 Na Cl盐胁迫和0.15%Na2CO3碱胁迫处理条件下,对水稻苗期地上部和根部的Na+、K+浓度及Na+/K+等性状进行测定,利用SPSS v19.0对各性状进行相关分析,并采用QTL Ici Mapping v3.3的完备区间作图法(ICIM)进行QTL定位。【结果】盐、碱胁迫条件下,亲本及RIL群体地上部Na+、K+浓度均高于地下部Na+、K+浓度,各性状在RIL群体中基本符合正态分布,表现出典型的数量性状遗传特征,符合QTL定位要求。相关分析结果表明,盐、碱胁迫条件下,地上部Na+与K+及根部Na+与K+均呈极显著正相关,2种胁迫条件下的各性状相关性不显著。盐、碱胁迫条件下共检测到15个与Na+、K+浓度和Na+/K+相关的QTL,2种条件下所检测到的QTL位于不同染色体区域。在盐胁迫下共检测到5个QTL,包括1个与地上部K+浓度相关QTL,位于第8染色体的RM1308—RM281区间内,贡献率为6.83%;3个与根部Na+浓度相关QTL,位于第3和第8染色体上,其中q SRNC3-1贡献率最大,为16.41%;1个与根部K+浓度相关QTL,贡献率为3.52%;未检测到与地上部Na+浓度、Na+/K+及根部Na+/K+相关的QTL。在碱胁迫下共检测到10个QTL,包括1个与地上部Na+浓度相关的QTL,位于第2染色体的RM1347—RM48区间内,贡献率为14.41%;1个与地上部K+浓度相关QTL,位于第2染色体的RM1255—RM213区间内;3个与地上部Na+/K+相关QTL,分别位于第2、7、10染色体上,其中q ASNK2贡献率最大,为7.57%;1个与根部Na+浓度相关QTL,位于第3染色体的RM293—RM232区间内,贡献率为13.71%;2个与根部K+含量相关QTL,分别位于第1染色体的RM5—RM9和第2染色体的RM12865—RM12941区间内;2个与根部Na+/K+相关QTL,分别位于在第3和第4染色体上,其中q ARNK3贡献率较大,为10.48%。通过比较图谱发现,本研究中的大部分QTL与以往不同群体中影响耐盐、碱相关性状的QTL定位在同一或相邻的染色体区域,另外在碱胁迫下所检测到的q ASKC2和q ARKC2在前人研究中未见报道,可能存在新的耐碱性位点。【结论】在盐、碱胁迫条件下,Na+、K+的吸收和运输均是平行而独立的过程,且根部对Na+和K+的吸收与向地上部运输存在不同的遗传机制;盐、碱胁迫条件下,水稻Na+、K+浓度的遗传是相互独立的。