水稻籼粳交F8、F2群体穗长QTL比较分析

【目的】对水稻F8重组自交系群体穗长QTL进行检测,并比较分析相同亲本衍生的不同群体的遗传图谱、QTL位置、QTL效应的异同,鉴定稳定表达的穗长QTL,以期增加对穗长遗传行为的了解,且有助于通过分子聚合育种手段改良穗长性状。【方法】以籼稻品种泸恢99和粳稻品种日本晴（基因组测序）为亲本构建的F8重组自交系群体中的188个家系为研究材料,利用包含207个标记的遗传连锁图谱,采用基于混合线性模型的QTL定位软件QTLNetwork 2.0,对水稻穗长QTL进行定位和效应分析,并比较分析F8、F2群体的QTL定位和遗传图谱异同。【结果】在F8群体中检测到7个与穗长性状相关的QTL,分别位于第2、3、6、7、8、10染色体上,QTL对表型变异的贡献率为3.38%—14.8%,总贡献率为52.5%。F8、F2群体在5条相同染色体上都定位到了穗长QTL,这些QTL所在标记区间物理位置大部分是重叠和包含关系。F8、F2图谱在定位标记数、标记的位置顺序、遗传距离、平均图距等方面发生了变化。【结论】在F8、F2群体检测到一个稳定遗传的主效应QTL位点,位于第6染色体,并发现了4个尚未报道的穗长QTL。     

水稻RIL群体高密度遗传图谱的构建及苗期耐热性QTL定位

【目的】 随着全球气候变暖,高温严重威胁粮食安全,发掘耐热基因资源是培育耐高温新品种和消除高温危害最直接的绿色生态途径,也是阐明耐热生理生化和分子遗传机理的基础。【方法】 构建苗期耐热性鉴定评价方法,以热敏感品种周南稻和强耐热品种赣早籼58号杂交衍生的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL群体进行全基因组测序;依据171个家系的基因型数据,利用滑动窗口法将SNP信息转换成Bin基因型,预测染色体上的重组断点,构建RIL群体高密度BinMap遗传图谱,结合耐热表型数据,运用QTL IciMapping软件完备复合区间ICIM的作图方法,进行高温胁迫下幼苗存活率和耐热等级QTL分析。【结果】 构建了一张包含3 321个Bin标记高密度遗传图谱,各染色体Bin标记数为159—400个,标记间平均物理距离为106 kb;利用逐步高温胁迫方式鉴定亲本和RIL家系幼苗耐热表型,高温胁迫下,幼苗存活率和耐热等级存在极显著负相关性,且幼苗存活率与籼型基因频率存在显著正相关性,籼型基因频率越高,耐热性越好,RIL群体表型性状呈现双峰连续分布,苗期耐热性可能受少数几个主效QTL调控;共检测到12个苗期耐热性相关的QTL,其中,调控幼苗存活率和耐热等级的QTL分别有8和4个,幼苗存活率和耐热等级相关QTL存在遗传重叠现象,形成调控耐热性的主效QTL簇qHTS2、qHTS7和qHTS8,三者在调控苗期高温抗逆中具有重要作用,其中,qHTS7为新发现主效QTL,对增强苗期耐热性具有较强的功效。【结论】 构建了一张包含3 321个Bin标记的高密度分子遗传图谱,解析了耐热品种赣早籼58号苗期耐热基因,鉴定出3个苗期耐热调控关键QTL簇,发掘了一个新主效QTL簇qHTS7,基于高密度遗传图谱高效获取目标区段及候选基因,筛选出8个苗期耐热性调控的关键目标基因。     

水稻RIL群体高密度遗传图谱构建及粒型QTL定位

【目的】水稻粒型是与产量直接相关的重要农艺性状,影响稻米的外观品质和商品价值。挖掘新的水稻粒型相关基因,对揭示水稻粒型调控的遗传机理研究有重要意义,同时可为水稻粒型分子育种提供新的基因资源。【方法】以极端粒型差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath,以及杂交构建的186个家系的重组自交系群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL株系进行深度测序。统计186个RIL基因型数据,利用滑动窗法（SNP/InDel数目为15）,将窗口内SNP/InDel信息转换成窗口的基因型,预测染色体上的重组断点构建RIL群体的BinMap遗传图谱,结合2年的粒长、粒宽、粒厚和千粒重的表型数据,运用QTL IciMapping软件,采用复合区间作图法对RIL群体的4个性状进行QTL定位。【结果】构建了一张包含12 328个Bin标记的高密度遗传图谱,该图谱各染色体Bin标记数为763—1 367个,标记间平均物理距离为30.26 kb。粒长、粒宽、粒厚和千粒重4个性状在RIL群体中呈近正态连续分布,且2年间的变化趋势相似,符合QTL作图要求。2018年对粒长、粒宽、粒厚及千粒重进行QTL分析,共检测到40个粒型QTL,其中,粒长12个,粒宽9个,粒厚8个,千粒重11个,2019年对粒长、粒宽、粒厚及千粒重进行QTL分析,检测到56个籽粒相关的QTL,粒长15个,粒宽11个,粒厚13个,千粒重17个。分析定位到的96个粒型QTL位点,连续2年都能检测到的QTL位点有11个,其中7个为已克隆的粒型基因位点,4个为未知的新位点,分别分布于第1、3、4、5染色体上,分别为粒长qGL-1-2和qGL5-2、粒厚qGT-3-2、粒宽qGW-4-1。【结论】构建了一张包含12 328个Bin标记的分子遗传连锁图谱,解析大粒粳稻资源的粒型基因,获得了qGW-4-1、qGL5-2、qGT-3-2、qGL-1-2等4个新的粒型QTL,可用于后续粒型调控基因的精细定位及克隆研究。     

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。     

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。     

基于高密度遗传图谱定位水稻籽粒大小相关性状QTL

【目的】通过对水稻籽粒大小相关性状进行QTL定位及候选基因的筛选,为水稻籽粒大小相关基因的精细定位、克隆及基因功能等研究奠定基础。【方法】以籼稻品种特华占搭载高空气球空间诱变后产生的特异矮秆突变体CHA-1为母本,以籼稻品种航恢7号搭载"神州八号"飞船经空间诱变后筛选出的突变体H335为父本杂交衍生出的275个RIL群体作为供试材料,利用GBS测序技术构建高密度遗传图谱,RIL群体及亲本分别于2017年早季和2017年晚季在华南农业大学实验教学基地种植。成熟收获后通过扫描仪获取水稻籽粒图像,利用SmartGrain软件获取籽粒大小相关性状表型数据。采用QTL IciMapping v 4.0软件基于完备复合区间作图法,对水稻籽粒大小相关性状进行QTL定位。【结果】构建的高密度遗传图谱包含2 498个Bin标记,总图距2 371.84cM,标记间平均遗传图距为0.95 cM。两季共检测到26个籽粒大小相关QTL,分布于第1、2、3、4、7和9染色体上,单一QTL贡献率为0.16%—14.41%。在第1、2、3、7染色体上检测到5个QTL簇(qGS1、qGS2、qGS3-1、qGS3-2和qGS7)。其中qGS1、qGS3-2和qGS7与前人报道相似,qGS2和qGS3-1是新发现的籽粒大小相关QTL,qGS2在2个季别的不同性状中被检测在同一标记区间附近,LOD值介于4.00—8.08,贡献率为6.67%—11.38%。qGS3-1在2个季别下均检测到与籽粒厚度相关,LOD值介于2.94—8.59,贡献率为4.69%—14.41%。使用的高密度遗传图谱定位区间较小,结合功能注释和CREP数据库表达谱,在qGS2位点筛选到4个潜在的与籽粒大小相关的注释基因LOC_Os02g42310、LOC_Os02g42314、LOC_Os02g42370和LOC_Os02g42380。其中LOC_Os02g42310编码一个丝氨酸羧肽酶;LOC_Os02g42314编码一个泛素E2结合酶;LOC_Os02g42370编码一个类受体蛋白激酶;LOC_Os02g42380编码一个TCP转录因子。在qGS3-1位点筛选到3个潜在的与籽粒大小相关的注释基因LOC_Os03g39020、LOC_Os03g39150和LOC_Os03g39230。其中LOC_Os03g39020编码一个驱动蛋白结构域;LOC_Os03g39150编码一个蛋白激酶结构域;LOC_Os03g39230编码一个具有去蛋白质泛素化功能的OTU-like半胱氨酸肽酶。其中编码泛素E2结合酶的LOC_Os02g42314和编码驱动蛋白结构域的LOC_Os03g39020在幼穗和授粉后的胚乳中表达量较高,推测其为最可能的调控籽粒大小的候选基因。【结论】共检测到26个水稻籽粒大小相关QTL。在第1、2、3和7染色体上检测到5个QTL簇(qGS1、qGS2、qGS3-1、qGS3-2和qGS7),其中qGS2和qGS3-1为新发现的控制籽粒大小QTL,并在该位点筛选到2个可能调控水稻籽粒大小相关的候选基因。     

玉米太空诱变核不育突变体矮化性状的QTL定位及分析

【目的】玉米太空诱变核不育突变体ms39,选自川单9号种子太空诱变后代。该突变体为细胞核遗传,受隐性单基因控制。育性分离群体的不育株往往伴随着植株的矮化,旨在探讨该突变体不育性与矮化之间的遗传关系。【方法】利用太空诱变核不育株(ms39)与自交系B73杂交组配(ms39ms39×B73)F2群体,构建分子标记遗传图谱,对株高、穗位高、雄穗分支数、雄穗长度进行QTL定位。【结果】共定位到9个QTL,4个株高QTL分别位于1、3、4、10号染色体;2个穗位高QTL分别位于3、4号染色体;1个雄穗长度QTL位于3号染色体;2个雄穗分支数QTL分别位于2、4号染色体。【结论】在3号染色体检测到1个主效株高位点qph3-1,该位点恰好位于不育基因定位区段附近,这对解释该核不育材料常常伴随株高降低这一现象具有重要的参考价值。     

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...     

小麦ITMI重组自交系群体的穗长及株高QTL定位研究

【目的】通过对小麦重组自交系群体及其亲本为材料,利用已构建的高密度遗传图谱对该群体株高及穗长进行QTL定位。【方法】利用包含有110个株系的重组自交系群体,利用已构建的高密度遗传连锁图谱对小麦株高和穗长进行了QTL定位。【结果】两个环境下共检测到12个穗长相关QTL位点和8个株高相关的QTL位点。其中,穗长的1个位点(Qsl-1A),株高的3个位点(Qph-1A,Qph-5A-1和Qph-6A-2)在两个环境中都被检测到。【结论】研究为小麦的分子改良育种提供了重要的分子标记信息。     

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。