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%。     

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。     

利用高代回交导入系定位稻米外观品质性状QTL

利用252个Lemont导入到特青背景的高代回交导入系,研究稻米外观品质性状相关的数量基因定位.共检测到控制垩白度的3个QTL,分别位于第6、7、8染色体上;控制粒长的QTL 3个,分别位于第4、7和11染色体上;控制粒宽的QTL 5个,分别位于第2、4、6、7、11染色体上;控制粒长宽比的QTL 2个,分别位于第2和第6 染色体上;第7 染色体的OSR4-RM505区间是垩白度、粒长和粒宽的共同基因座位,第 6 染色体的RM439-RM340区间同时控制垩白、粒宽和长宽比;影响稻米外观品质相关性状的一些QTL位于同一染色体的相同或者相邻区域上.     

水稻粒形相关性状的QTL分析

利用Nipponbare(粳)/Kasalath(籼)//Nipponbare(粳)的98个BC1F5回交重组自交系群体及其对应的包含245个分子标记的连锁图谱,于2009年和2010年分别在日本筑波和中国沈阳对水稻粒形相关性状(粒长、粒宽和粒厚)进行数量性状基因位点(Quantitative trait loci,QTL)分析。共检测到16个控制粒形相关性状的QTL,包括在日本筑波检测到的13个QTL和在中国沈阳检测到的9个QTL。它们分布在第1,2,3,5,6,9,10和12号染色体上,其中有6个QTL在2个环境下被同时检测到,分别是控制粒长的qSL3-1和qSL12;控制粒宽的qSW5;控制粒厚的qST3、qST5和qST6-1。这些QTL为粒形相关性状在不同环境条件下的相对稳定遗传提供了理论支持,而其余的在特定环境下表达的QTL也反映了粒形相关性状遗传的复杂性。     

应用RFLP图谱定位分析籼稻粒形数量性状基因座位

 用二个籼型杂交组合的F#-2群体，构建了二张分别具有89和93个标记位点的RFLP图谱。在此基础上，应用方差分析法和区间作图法对控制籼稻粒形性状的QTLs进行定位。在特三矮2号/CB1128群体中，定位了14个QTLs，其中5个控制粒长，2个主效基因（分别位于第5、第7染色体）和2个微效基因控制粒宽，1个主效基因和4个微效基因控制粒厚。在外引2号/CB1128群体中，共定位了13个QTLs，其中5个影响粒长，2个主效基因（分别位于第2、第5染色体）和3个微效基因控制粒宽，3个微效基因影响粒厚。此外，估算了每个QTL的贡献率、加性效应和显性效应值，分析某些染色体区间的多效现象，比较分析二群体QTLs定位结果的异同。     

水稻粒厚主效位点qGT8精细定位和候选基因分析

【目的】在已鉴定的稻谷粒长、粒宽和粒厚QTL的基础上,对控制粒厚的主效QTL进行精细定位和候选基因分析,以解析川106B(C-106B)细长粒形的遗传基础,为进一步通过分子技术改良其产量水平提供科学依据。【方法】以细长粒形的优质籼稻保持系川106B与籽粒较宽厚的籼稻保持系川345B(C-345B)杂交,构建包含182个单株的F_2群体,采用QTL Catographer v2.5软件基于复合区间作图法发掘与稻谷粒形性状相关的QTL;进一步从BC_3F_2群体筛选隐性单株(稻谷厚度较薄)对粒厚主效QTL(qGT8)进行精细定位,并对候选基因进行测序和荧光定量PCR分析。分别构建qGT8位点携带川106B等位基因的近等基因系(NIL-gt8~(C-106B))和携带川345B等位基因的近等基因系(NIL-GT8~(C-345B))并调查其稻米外观品质及产量性状。【结果】川106B和川345B的粒长、粒宽和粒厚表型存在显著差异。利用F_2群体检测到2个粒长QTL、3个粒宽QTL和3个粒厚QTL,其中,位于第7染色体区间RM21892—RM3589的粒长主效QTL(qGL7)可解释粒长变异的68.23%,川106B等位基因在该位点可增加粒长0.47 mm。控制稻谷粒宽和粒厚的主效QTL(qGW8和qGT8)位于第8染色体上相同区间RM6070—RM447,分别解释相应表型变异的26.48%和34.89%,增加粒宽或粒厚的等位基因均来自于川345B。利用1 732个BC_3F_2隐性单株,将粒厚主效位点qGT8精细定位在标记SG930和SG950间的11.2 kb区段,该区段仅包含1个注释基因LOC_os08g41940(OsSPL16)。对该基因测序分析发现,川106B和川345B在起始密码子ATG上游2 kb区段存在7个差异位点,在编码区有5个多态性位点,其中,川106B在第3外显子插入2 bp(c.1006_1007插入CT)引起移码突变,且位于qGT8的OsmiR156结合位点,推测为川106B籽粒厚度变薄、宽度变细的关键位点。实时荧光定量PCR分析发现,qGT8在幼穗中表达量较高,且在川106B和川345B中的表达方式相似,表达量在1—8 cm长幼穗发育时期随幼穗发育逐渐增加,8 cm时达到最高,之后随幼穗发育逐渐降低,但2个亲本在各时期的表达水平存在差异。近等基因系NIL-GT8~(C-345B)的粒厚、粒宽、千粒重、单株产量和垩白粒率显著高于NIL-gt8~(C-106B),而粒长、透明度、株高、单株有效穗数、穗长、每穗实粒数、结实率和播抽期与NIL-gt8~(C-106B)相当。【结论】控制粒长的主效QTL(qGL7)位于第7染色体区间RM21892—RM3589,控制粒宽和粒厚的主效QTL位于第8染色体的相同区间RM6070-RM447。粒厚主效QTL(qGT8)被精细定位在仅包含GW8的片段上,是控制粒形和产量的关键基因,但在近等基因系中高粒重与高垩白紧密连锁,表明该位点存在高产与外观品质改良的矛盾。     

水稻粒形遗传的研究进展(英文)

水稻籽粒性状是水稻产量构成的重要因子。反映籽粒形状的指标主要有粒长、粒宽、粒厚及长宽比,而尤以粒长最能反映籽粒形状,籽粒大小则多以千粒重计量。其中水稻粒长遗传复杂,研究结果因材料选择的不同而不同,选择籽粒粒形性状差异大的特殊材料进行研究,结论多趋向于质量性状控制,选择籽粒粒形性状差异小的材料进行研究,结论趋向于数量性状控制。关于粒宽的研究,多数研究结果表明,粒宽由多基因所控制,也有研究认为,个别品种的粒宽受单基因或主效基因所控制,显性方向因组合而不同,且存在细胞质效应。长宽比是决定稻米外观品质的重要指标之一,众多研究表明,谷粒长宽比在F2中基本上表现为正态分布。长宽比性状中加性和非加性基因效应都很显著,以加性效应为主。关于粒厚遗传的研究结论相差不大,多数研究表明粒厚受多基因控制。大部分研究认为,粒重在F2代基本上呈正态分布,是由多基因加性效应所控制的数量性状。也有研究认为,粒重的遗传受许多非等位基因的相互作用,存在细胞质效应。在遗传环境中,一般认为粒重是受多基因的加性效应所控制。笔者认为,粒重的遗传不能简单的看作数量性状遗传,粒重的遗传研究结果与研究过程中选择材料的不同而不同。有些特殊材料的粒重遗传就表现为质量性状。随着水稻粒形研究的深入,近年来,越来越多的学者开始研究粒形各性状间的遗传关系。多数研究认为,粒长与长宽比、千粒重以及粒宽与粒厚、千粒重均呈正相关;粒宽与长宽比呈负相关,与粒厚呈正相关;粒厚与千粒重呈正相关。经过多年的遗传研究探索,水稻粒形遗传研究取得了较大的进展,但在某些方面仍有待加强。在水稻粒形遗传中,需拓宽粒形研究面、加强粒形遗传机制研究和对特色资源粒形遗传及潜在价值研究等。     

水稻粒形遗传的研究进展

水稻籽粒性状是水稻产量构成的重要因子。反映籽粒形状的指标主要有粒长、粒宽、粒厚及长宽比，而尤以粒长最能反映籽粒形状，籽粒大小则多以千粒重计量。其中水稻粒长遗传复杂，研究结果因材料选择的不同而不同，选择籽粒粒形性状差异大的特殊材料进行研究，结论多趋向于质量性状控制，选择籽粒粒形性状差异小的材料进行研究，结论趋向于数量性状控制。关于粒宽的研究，多数研究结果表明，粒宽由多基因所控制，也有研究认为，个别品种的粒宽受单基因或主效基因所控制，显性方向因组合而不同，且存在细胞质效应。长宽比是决定稻米外观品质的重要指标之一，众多研究表明，谷粒长宽比在F1中基本上表现为正态分布。长宽比性状中加性和非加性基因效应都很显著，以加性效应为主。关于粒厚遗传的研究结论相差不大，多数研究表明粒厚受多基因控制。大部分研究认为，粒重在F2代基本上呈正态分布，是由多基因加性效应所控制的数量性状。也有研究认为，粒重的遗传受许多非等位基因的相互作用，存在细胞质效应。在遗传环境中，一般认为粒重是受多基因的加性效应所控制。笔者认为，粒重的遗传不能简单的看作数量性状遗传，粒重的遗传研究结果与研究过程中选择材料的不同而不同。有些特殊材料的粒重遗传就表现为质量性状。随着水稻粒形研究的深入，近年来，越来越多的学者开始研究粒形各性状间的遗传关系。多数研究认为，粒长与长宽比、千粒重以及粒宽与粒厚、千粒重均呈正相关；粒宽与长宽比呈负相关，与粒厚呈正相关；粒厚与千粒重呈正相关。经过多年的遗传研究探索，水稻粒形遗传研究取得了较大的进展，但在某些方面仍有待加强。在水稻粒形遗传中，需拓宽粒形研究面、加强粒形遗传机制研究和对特色资源粒形遗传及潜在价值研究等。     

水稻粒形与千粒质量的QTL分析

【目的】挖掘控制水稻粒形和千粒质量的QTL位点,为水稻高产育种提供有利资源。【方法】以水稻大粒品种大粒稻和小粒品种东北小粒种杂交获得的256个单株F2群体为材料,利用124对亲本间多态性SSR标记对控制粒长、粒宽、长宽比和千粒质量等性状进行QTL分析。【结果】F₂群体粒形性状均呈现连续变异的双峰分布,且粒长、长宽比和千粒质量分布均偏向于大粒亲本。相关分析表明,粒长、粒宽和千粒质量性状间均呈极显著正相关。共检测到17个QTL位点,与粒长、粒宽、长宽比和千粒质量有关的QTL位点分别为6,3,5和3个,分布于水稻第2、3、4、5、9、10号染色体上,贡献率为4％~18％。贡献率大于10％的主效QTL位点有4个,分别为qGL-2-1、qGW-2-2、qGW-2-3和qL/W-2-1,其中qGW-2-2、qGW-2-3和qL/W-2-1与克隆的粒宽基因GW2在同一区间内,可能为同一基因,qGL-2-1可能是新的控制粒形的主效QTL位点;其余贡献率小于10％的位点也可能有新位点。【结论】检测到的QTLs具有稳定性,可用于控制水稻粒形性状表现的基因精细定位及克隆。     

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。     

粳稻籽粒性状遗传分析

[目的]对籽粒相关性状进行遗传分析,为水稻高产改良提供指导。[方法]以秀水79和C堡构建的247个株系粳粳交重组自交系群体为试验材料,测定了籽粒相关性状(粒长、粒宽、粒重及长宽比)的表型值,利用主基因+多基因混合遗传模型对其进行遗传分析。[结果]粳稻粒长和粒重都受到3对主基因控制,二者均无多基因控制。粒宽为2对主基因控制无多基因的作用方式,粒长、粒宽和粒重主基因的遗传率均在99%以上。籽粒长宽比由多基因控制。[结论]粳稻粒长、粒重和粒宽受到主基因控制。     

多环境下水稻品质性状的遗传分析

稻米品质性状的遗传分析表明 :三套遗传控制体系对各品质性状具有不同的遗传效应。胚乳核基因主要以加性方式作用于直链淀粉含量、碱消值和粒长 ,以显性方式作用于胶稠度和蛋白质含量 ,粒重的直接加性效应和直接显性效应几乎同等重要 ;而母体植株核基因主要以显性方式作用于直链淀粉含量、胶稠度、碱消值、粒长、粒宽和粒重 ,长宽比的母体加性效应与母体显性效应差异不大。基因型×环境互作对稻米品质性状的影响一般为母体效应×环境互作和细胞质×环境互作 ,但胶稠度、蛋白质含量和粒重三性状还存在直接加性×环境的互作。不同品质性状的遗传率大小、来源均有一定差异 ,直链淀粉含量、碱消值和粒重以直接遗传率为主 ,而胶稠度、蛋白质含量和长宽比以及粒重的互作遗传率主要表现为母体互作遗传率 ,胶稠度主要表现为直接互作遗传率。稻米品质性状的杂种优势包括胚乳直接杂种优势 (简称胚乳杂种优势 )和母体杂种优势。直链淀粉含量、胶稠度、碱消值和粒重既具有胚乳杂种优势 ,又具有母体杂种优势 ;蛋白质含量仅存在胚乳杂种优势 ,而粒长、粒重和长宽比只有母体杂种优势。此外 ,环境对直链淀粉含量、胶稠度和长宽比的杂种优势有较大的影响。     

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.     

粳稻谷粒性状遗传效应分析

以489A等6个不育系和94FR 30等6个恢复系配制不完全双列杂交组合,采用数量性状加性-显性遗传模型(AD),对粳稻谷粒性状进行了遗传分析。结果表明,粳稻谷粒的粒长、粒宽、粒厚、长宽比、长厚比等性状主要受基因的显性效应控制;显性方差比率(VD/Vp)约为加性方差比率(VA/Vp)的2倍,宽厚比和千粒重主要受基因的加性效应控制;在谷粒性状F1代的超亲优势(Hpb)预测中,各性状都有正向超亲优势的群体出现。     

水稻大粒型材料lg1的生理特性与遗传分析

对一个大粒型水稻材料lg1表型、光合、灌浆等生理与遗传特性进行分析。结果表明,大粒材料lg1田间表现为植株高大,穗长粒大,千粒质量达47.58 g;光合能力较强,但气孔导度、胞间CO2浓度较对照9311分别小32.1%,3.94%;lg1为同步灌浆,强、弱势粒早、中、后期灌浆贡献率相差不大,强势粒灌浆时间比弱势粒长;遗传分析表明,F2群体的粒长、粒宽、长宽比、粒厚和千粒质量均呈连续变异的正态分布,为多基因控制的数量性状;相关分析表明,粒宽与粒长呈极显著正相关,粒长、粒宽和粒厚与千粒质量呈极显著正相关,与长宽比均呈极显著负相关,推测粒宽、粒长、长宽比、粒厚和千粒质量性状同时受一个或多个共同的QTL控制。研究结果为大粒型材料lg1在超高产育种应用提供理论依据。     

寒地粳稻粒宽在DH群体中遗传变异研究

以2个组合的DH群体，应用Choo和 Reibergs提出的模型及公式，研究了粒宽在寒地水稻在DH群体的遗传变异。结果表明，水稻粒宽的遗传变异分为两种遗传模式，第一种遗传模式为主效基因加微效多基因混合数量遗传；无主效基因互作。第二种遗传模式为多个主效基因加微效多基因混合数量遗传，主效基因间存在互作，为互补作用；粒宽在DH群体的遗传力为0.61；控制粒宽的基因为7.8-12.3对、平均9.9对。因此，在寒地花培品质育种中有目的对粒宽进行低世代严格选择，对提高粒重及选育适宜粒型的优异种质是十分有效的。     

Subspecific Characteristics and Classification of Rice Varieties Developed Through Indica and Japonica Crossing

Six characteristics, i.e., hull color, chaff and leaf pubescences, length of 1st and 2nd rachis, grain length/width ratio and phenol reaction, of rice progenies from indica and japonica crossing were studied using the Cheng's index classification method. The results indicated that F1 generations performed more like indica, while F2 generations were approximately in a normal distribution. Both of the rice progenies were more affected by indica and female parents than by japonica and male parents. Among the six Cheng's index traits of the parents and F1 generations, and between the traits and Cheng's indexes, significant correlations (both at α=0.05 and α=0.01) were found in most cases. No significant correlations were found among the 6 Cheng's index traits of F2 generations in most cases, but significant correlations (α=0.01) existed between these traits and Cheng's indexes. The six Cheng's index traits of F2 ranged successively, and many individuals showed over-parent genetics, with the same trends in both direct cross and reciprocal cross. Among the 6 index traits,chaff and leaf pubescences almost presented in a two-peak value, while the others in a mono-peak value. The hull color,phenol reaction and length of 1 st and 2nd rachis were distributed in deviation, with the first two traits presented more in japonica individuals and the last trait more in indica. The grain length/width ratios were nearly in a normal distribution.     

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.