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。     

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。     

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。     

水稻氮素利用效率相关性状的动态QTL分析

为探讨水稻不同生育时期氮素利用效率的变化动态及遗传机制,以籼稻品种Dasanbye、粳稻品种TR22183及其杂交衍生的166个重组自交系(RILs)群体为材料,对控制水稻氮素利用效率主要性状基因位点(QTL)变化动态进行分析。结果表明,在水稻4个生育时期检测到10个非条件QTL和6个条件QTL,分布在除第1、4、5、6、9号染色体以外的7条染色体上,但没有1个性状能在分析的4个时期都被检测到;氮素吸收总量在最高分蘖期检测到2个非条件QTL,联合变异解释率为15.61%;氮素含量分别在抽穗后15 d和成熟期检测到2个非条件QTLs,变异解释率分别为10.50%、7.93%;干物质产量只在抽穗后15 d检测到1个非条件QTL,变异解释率为6.58%;氮素干物质生理利用效率分别在抽穗后15 d和成熟期检测到5个非条件QTLs,联合变异解释率分别为26.87%、14.73%;控制最高分蘖期至抽穗期后15 d氮素吸收总量的条件QTL有1个;控制抽穗期后25 d至成熟期氮素含量的条件QTL有1个,氮素吸收总量的条件QTLs有2个,氮素干物质生理利用效率的条件QTLs有2个。     

水稻生育前期叶绿素含量QTL分析

采用Nipponbare(粳)/Kasalath(籼)//Nipponbare(粳)杂交衍生的98个株系所组成的回交重组自交系群体(backcross recombinant inbred lines,BILs)为试验材料,在生育前期(苗期-孕穗期),对水稻倒1叶和倒2叶的叶绿素含量进行数量性状基因位点(quantitative trait loci,QTL)分析,结果表明:共检测到12个非条件QTL和3个条件QTL,分布在第1,3,4,5,6和12号染色体上,单个QTL贡献率10.62％～34.41％之间.在苗期检测到的QTL位点相对较多,其中在第4号染色体上检测到一个从苗期到拔节期持续表达的QTL聚集区段,该区域的存在有利于提高水稻叶片叶绿素的含量,增强光合作用.比较分析条件与非条件QTL的表达时期和数量发现,控制叶绿素含量的QTL多分段表达,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.     

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。     

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。     

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、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。     

不同环境下水稻株高和穗长的QTL分析

【目的】水稻株高和穗长是影响水稻产量的2个重要因素,选育长穗大粒和株高适中的品种将对水稻的增产有非常重要的意义。通过对株高和穗长进行多环境QTL分析,鉴定稳定表达的株高和穗长的主效QTL,增加对株高和穗长遗传行为的了解,为水稻株型育种提供参考。【方法】首先,以辽宁省超级粳稻品种沈农265和云南省的地方粳稻品种丽江新团黑谷杂交衍生的粳-粳交重组自交系（recombinant inbredline,RIL）群体为试验材料,采用QTL IciMapping v3.0软件基于完备复合区间作图法在多环境条件下（沈阳,2011;海南,2012年;沈阳,2013年）对株高和穗长进行QTL分析;其次,基于上面定位的结果,结合已发表的文献和水稻数据库中的相关数据,对在3种环境条件下检测到的主效QTL进行比较分析,确定其可靠性;最后,采用主效QTL-BSA法（Bulked Segregant Analysis of Major QTL）对3种环境条件下检测到的主效QTL进行分析,进一步缩小目标QTL的区间范围。【结果】在3种环境条件下,沈农265和丽江新团黑谷的株高和穗长均存在显著差异,在RIL群体中,株高和穗长存在较大幅度变异,呈现双向超亲分离,近似于正态分布,这表明株高和穗长均为多基因控制的数量性状。在3种环境下,共检测到9个与株高和穗长相关的QTL,包括5个株高QTL,分布于第6、7、9和12染色体上,LOD介于2.67-19.39,加性效应值在-17.68-2.90,单个QTL贡献率为4.25%-37.35%;4个穗长QTL,分布于第6、7和9染色体上,LOD介于3.57-23.18,加性效应值在-3.22-1.42,单个QTL贡献率为11.30%-61.62%。有5个QTL被单独检测到,仅有4个QTL能在2个或3个环境中被检测到。其中,位于第9染色体上相同区间的qPL9a和qPH9能在3种环境中被检测到,而位于第7染色体上相同区间的qPH7和qPL7b分别能在2种或3种环境中被检测到,增效等位基因均来自丽江新团黑谷。同时,依据已发表的相关文献和Gramene网站对所定位的主效QTL进行整合分析,在第7染色体上的RM10-RM248区域存在一个油菜素内酯的信号转导调控因子基因OsBZR1和8个控制株高或穗长相关的QTL,在第9染色体上的RM566-RM242区域存在多个赤霉素合成或油菜素内酯合成相关基因和9个控制株高或穗长相关的QTL,进一步验证了所检测到的主效QTL的可靠性。利用主效QTL-BSA分析法将第9染色体上控制株高和穗长的QTL-qPHL9（qPL9a和qPH9）定位在RM1189-RM24457,物理距离522.46 kb,而将新发现的第7染色体QTL-qPHL7（qPL7b和qPH7）定位在RM478-RM429,物理距离为856.49 kb。【结论】3种环境中,在沈农265和丽江新团黑谷的RILs群体分别检测到5个控制株高和4个控制穗长的QTL,其中位于第9染色体上的主效QTL-qPHL9同时影响株高和穗长,在3种环境中均能被检测到,位于第7染色体上的主效QTL-qPHL7同时影响株高和穗长,该位点能在2种环境中被检测到,是一个新的多效性QTL位点。     

籼稻不同定位群体的抽穗期和株高QTL比较研究

 【目的】通过分析控制不同定位群体水稻抽穗期、株高和产量性状表现的QTL,挖掘同时控制株高与产量性状且对抽穗期影响小的QTL区间,为水稻高产育种提供参考。【方法】以杂交稻恢复系密阳46作为共同父本,分别与保持系协青早B和珍汕97B配组,构建2个籼籼交重组自交系群体,在同一地点多年种植,对不同群体抽穗期和株高相关的QTL定位结果进行比较。【结果】共定位到12个抽穗期QTL和11个株高QTL,其中2个抽穗期QTL在2个群体中都能检测到,分别位于第6染色体短臂和第7染色体长臂近着丝粒区域。通过与前期相同群体产量性状QTL定位结果比较,发现6个多效性区间,其中,1个同时控制抽穗期、株高和产量性状,3个同时控制抽穗期和产量性状,2个同时控制株高和产量性状。【结论】相对于共同的父本密阳46,水稻矮败型保持系协青早B与野败型保持系珍汕97B对抽穗期和株高的遗传控制存在较大差异,并以株高更为明显。第2染色体长臂RM6—RM240的QTL作用较稳定,对株高和产量性状作用方向一致,且对抽穗期无显著影响,对于通过“矮中求高”实现水稻高产育种具有重要的应用价值。     

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.     

不同薏苡品种光合特性及其与氮素利用效率的关系

为明确薏苡品种的光合特性及与氮素利用效率间的关系。2015年早季和晚季,分别以从大田试验中筛选出来的氮素利用效率较高和较低品种各2个为材料进行盆栽试验,在分蘖期、抽穗期和成熟期测定功能叶片光合速率及叶绿素荧光参数,抽穗期测定顶部4片功能叶的光合速率,成熟期测定氮素积累量和氮素利用效率。结果表明,氮高效品种西林1号(XL)与黔饮1号(QL)早季和晚季成熟期单株氮素吸收量平均分别比氮低效品种隆林1号(LL)与品种10号(CU)高125.5%和96.0%,其氮素利用效率平均比品种LL与CU分别高出17.7%和18.0%,品种间差异显著。氮高效品种在分蘖期、抽穗期和成熟期功能叶片的光合速率和叶绿素含量均明显高于氮低效品种。同时,氮高效品种在分蘖期后的光合速率、叶绿素含量衰减速率比氮低效品种小。不同品种在分蘖期、抽穗期和成熟期功能叶片的叶绿素荧光参数及抽穗期顶部4片功能叶光合速率也存在一定的差异,但品种间的变化规律不明显。综上所述,氮高效薏苡品种各生育期功能叶片的光合速率和叶绿素含量较高,其中后期光合速率及叶绿素含量衰减较慢。薏苡品种氮素利用效率与功能叶片的叶绿素荧光参数及顶部4片功能叶光合速率的变化没有显著的相关关系。     

利用高密度Bin图谱定位水稻抽穗期剑叶叶绿素含量QTL

[目的]挖掘新的控制水稻叶绿素含量的相关位点和基因,为水稻叶绿素含量的遗传机制研究提供理论基础.[方法]利用剑叶叶色存在明显差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath杂交构建的包含186个株系的重组自交系群体为供试材料,通过对两亲本及RIL群体重测序,构建了包含12 328个Bin标记的高密度遗传图谱.RIL群体及亲本分...     

粳稻幼苗前期耐碱性的QTL检测

以粳粳交优质高产的东农425/长白10号F2:3代180个家系为作图群体,在25 mmol·L-1NaHCO3溶液碱环境胁迫下,对水稻进行耐碱性鉴定,并依据SSR标记构建的分子连锁图谱,对水稻幼苗前期的根数、根长和叶绿素含量及其相对碱害率进行数量性状基因座(QTLs)的检测。结果表明,在F2 3株系群中,水稻的根数、根长和叶绿素含量及其相对碱害率均呈单峰连续的正态分布。共检测到在碱胁迫下与水稻幼苗前期根数、根长、叶绿素含量及其相对碱害率相关的16个QTLs,分别位于第1、3、6、7、8、9、10、11和12染色体上。其中与根数相关的QTL 3个;与根数相对碱害率相关的QTL 1个;与根长相关的QTL 2个,与根长相对碱害率相关的QTL 2个;与叶绿素含量相关的QTL 2个;与叶绿素含量相对碱害率相关的QTL 6个。研究结果可作为水稻耐碱性QTL精细定位和分子辅助选择育种的理论基础和科学依据。     

冷水胁迫下水稻分蘖期耐冷性状QTL定位研究

以黑龙江地区高产优质水稻品种东农422和耐冷性强水稻品种空育131为亲本,构建F2 3代180个家系为作图群体.在分蘖期17℃人工冷水胁迫下,进行水稻耐冷性鉴定.以SSR标记构建分子连锁图谱为基础,根据微卫星标记间的距离和顺序绘制一个包含75个SSR标记的遗传连锁图谱.构建的连锁图谱总共覆盖水稻基因组约1351.7 cM,标记间平均距离为19.04 cM.对水稻分蘖期的苗高、分蘖数、地上部生长量、叶绿素含量及其冷水反应指数(CRI)进行数量性状基因座(QTLs)的定位研究.结果表明,上述性状经冷水胁迫后,在F3家系群中均表现为单峰的连续分布,推断分蘖期耐冷性是由主效基因和微效基因共同控制的数量性状.共检测到与冷水胁迫下分蘖期苗高、分蘖数、地上部生长量和叶绿素含量及其冷水反应指数相关的QTL 21个,分布于第2、3、5、6、7、8和12条染色体上.     

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.