两种供氮水平下玉米穗长QTL定位分析

在玉米M(o17/黄早四R)IL群体中,应用SSR分子标记连锁图谱,运用WinQTLcartographerv2.0对两种供氮水平下的穗长性状进行QTL定位分析。结果表明,在高氮水平下检测到1个控制穗长的QTL,位于第1染色体上;在低氮水平下检测到4个穗长QTLs,第1和第5染色体上各2个,说明穗长QTLs与供氮水平之间可能存在交互效应。基于这种互作效应及研究中观察到的两个供试亲本对低氮胁迫的耐性差异,推测仅在低氮水平下检测到的穗长QTLs可能与玉米对低氮胁迫耐性有一定的关联。     

稻米直链淀粉含量和胶稠度对高温耐性的QTL分析

利用由98个家系组成的Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系群体,以直链淀粉含量耐热指数（高温下直链淀粉含量/适温下直链淀粉含量×100）和胶稠度耐热指数（高温下胶稠度/适温下胶稠度×100）为评价指标,采用混合线性模型的QTL定位方法,在南昌和南京两个试验地点对水稻蒸煮食用品质性状的高温耐性QTL进行了检测。两个性状在两个试验地点共检测到9个QTLs,其中直链淀粉含量高温耐性QTL 3个,胶稠度高温耐性QTL 6个。两个性状中共有3个QTLs在两个地点同时被检测到。其中位于第6染色体上与Wx基因相同的染色体区域和第8染色体G1073-R727区域分别是控制直链淀粉含量和胶稠度高温耐性的重要区域。     

两种供氮水平下玉米穗部性状的QTL定位

以优良杂交种豫玉22两亲本Z3和87-1为基础构建一套F8家系的重组自交系群体为研究材料,在正常供氮和低氮两种氮水平下进行田间试验,利用复合区间作图法对玉米穗长、穗行数、行粒数、百粒重和单穗粒数进行QTL定位分析。两种氮水平下共定位到24个玉米穗部性状的QTL位点,其中正常供氮条件下定位到13个QTL,低氮水平下定位到11个QTL,集中分布在第1(8个QTL)、第5(6个QTL)和第8(5个QTL)染色体上。两种氮水平下共位或紧密连锁的QTL位点较少,表明玉米穗部性状在低氮水平下的遗传机制发生很大改变。研究发现,第1染色体umc1122/bnlg1556位点是一个控制低氮水平下玉米单穗粒数的主效QTL,单个QTL可解释19.7%的表型变异,该位点还同时影响低氮水平下玉米穗长、穗行数和百粒重的表型。与前人定位结果比较发现,该位点所在的染色体区域是一个产量及氮效率相关性状的QTL富集区,对此位点附近进行相关分子标记辅助选择,可能会在玉米氮高效分子育种上有所突破。     

水稻耐光氧化特性的QTL定位

利用由127个株系组成的来源于籼稻品种窄叶青8号和粳稻品种京系17的加倍单倍体群体,以耐性指数和敏感性指数为指标,采用QTL Mapper 1.6统计软件进行水稻耐光氧化反应特性的QTL定位和上位性分析,共检测到控制耐性指数的1个加性效应QTL,位于第3染色体上;控制敏感性指数的加性效应QTL 5个,分别位于第1、1、6、8和9染色体上。还检测到3对影响耐性指数的加性×加性上位性互作效应QTL和5对敏感性指数的上位性QTL。还对41个水稻材料进行了光氧化实验筛选。     

应用东乡野生稻回交重组自交系分析水稻耐低氮产量相关性状QTL

目的 东乡野生稻低氮耐性强,是水稻耐低氮育种的重要资源。鉴定东乡野生稻耐低氮基因对研究耐低氮遗传机制、培育耐低氮水稻品种具有重要意义。方法 利用协青早B//东乡野生稻/协BBC₁F₁₂回交重组自交系及其遗传图谱,应用Windows QTL Cartographer 2.5分析施氮肥和不施氮肥下的株高和产量相关性状QTL。结果 共检测到57个控制株高和产量性状的QTL,分布于10条染色体上的33个区域,单个QTL表型贡献率为3.17%~63.40%,其中32个QTL的增效等位基因来自东乡野生稻。19个QTL在施氮和未施氮条件下均检测到,38个QTL仅在单一环境下检测到显著效应,表明不同施氮水平下水稻性状的遗传机制不同。结论 43个QTL分别聚集于7条染色体上的14个QTL簇,表明不同性状涉及到共同遗传机制,并可通过分子标记辅助选择方法进行耐低氮有利等位基因的聚合育种。     

水稻穗芽相关性状的QTL定位

利用305个株系组成的源自籼稻品种中156和谷梅2号的重组自交系群体进行了水稻穗芽性状的QTL检测和遗传效应分析。以穗芽指数及相关指标作为穗芽性状的表型值,采用QTL Mapper 1.01统计软件进行QTL定位和上位性分析,共检测到控制穗芽指数的3个加性效应QTL,分别位于第2、9、11染色体上;控制穗芽速率的加性效应QTL 3个,分别位于第1、3、6染色体上;控制穗穗芽率的加性效应QTL 3个,分别位于第1、9、10染色体上;控制粒穗芽的加性效应QTL 2个,分别位于第9、11染色体上。还检测到3对影响穗芽指数的加性×加性上位性互作效应QTL;3对控制穗芽速率的上位性QTL和3对控制粒穗芽率的上位性QTL。     

不同供氮水平下玉米株型相关性状的QTLs定位和上位性效应分析

用自交系Mo17与黄早四构建的RIL群体239个株系及双亲为研究材料,在高氮(施N300kg/hm2)和低氮(不施N)条件下,测定株高、穗位高、单株总叶数、穗位叶长、穗位叶宽和穗位叶面积等株型相关性状。采用QTLMapper1-6统计软件检测控制这些性状的加性效应QTLs和加性×加性上位性QTLs,共检测到19个加性效应QTLs和14对上位性QTLs,定位在玉米所有染色体上,其中1个加性效应QTL控制株高;3个加性效应QTLs和3对上位性效应控制穗位高;4个加性效应QTLs和3对上位性效应与单株总叶数有关;有4个加性效应QTLs和3对上位性效应影响穗位叶长;2个加性效应QTLs和3对上位性效应控制穗位叶宽;5个加性效应QTLs和2对上位性效应控制穗位叶面积。对应用分子标记辅助育种选育玉米株型的可能性进行了讨论。     

水稻耐金属离子胁迫的QTL分析

【目的】 本研究旨在筛选与水稻苗期耐不同金属离子连锁的分子遗传标记,为探讨水稻耐不同金属离子胁迫的遗传研究提供参考。【方法】 以典型籼粳交(春江06/台中本地1号)双单倍体(DH)群体为材料,系统考查该群体及其双亲耐4种金属离子(Fe²⁺、Cd²⁺、Al³⁺、Na⁺)胁迫的情况,利用业已构建并完善的该群体加密的分子连锁图谱,对耐这4种金属离子胁迫的QTL进行检测分析。另外,利用实时定量PCR技术检测处理前后相关基因的表达变化情况。【结果】 发现耐各种金属离子胁迫的QTL共8个,分别位于水稻第1、2、4、6、9、10和11染色体上,其中Fe²⁺处理后检测到的QTL贡献率最大,达到24.47%(阈值为7.78),位于第1染色体上RM1297–RM1061,同时对该区间与耐胁迫相关基因的表达分析发现这些基因在处理前和处理后表达水平存在不同程度的差异;Cd²⁺处理后检测到1个QTL,位于第1染色体上;Al³⁺处理后检测到QTL共5个,分别位于第2、4、6、10、11染色体上;Na⁺处理后检测到QTL有1个,位于第9染色体上。【结论】 根据不同金属离子胁迫处理后DH群体的表型差异进行QTL分析,发现耐各种金属离子胁迫的QTL共8个,并初步定位于各染色体的遗传标记区间,这为精细定位并克隆相应QTL,进而探明水稻耐金属离子胁迫QTL的分子调控机制奠定了基础。     

两种磷水平下玉米苗期根系性状的QTL定位

以耐低磷性状具有明显差异的玉米自交系X178和9782为亲本构建的重组自交系为研究材料,在正常供磷与低磷胁迫下对玉米苗期根系和地上部分干重等性状进行表型鉴定和QTL定位分析。结果表明,低磷胁迫下重组自交系地上部分干重下降最多,显示低磷胁迫下玉米苗期优先确保根系生长发育。两种磷水平下共检测到9个性状的16个QTL,主要位于第1染色体上,其中,正常磷水平下富集了5个QTL的bin1.06区域、低磷胁迫下集中了3个QTL的bin1.03区域可能是含有控制根系或磷利用相关性状基因的重要染色体区域。在定位的16个QTL中,位于第7染色体的根冠比QTLqRRS7_LP可解释表型贡献率高达14.06%,且增效等位基因来源耐低磷亲本X178,表明若对该位点进行分子标记辅助选择,可能会对耐低磷性状改良具有明显的选择效果。     

基于SNP芯片玉米抗倒性状的QTL定位

利用10K SNP芯片和玉米F_2∶3家系,共定位到18个与茎秆穿刺强度、茎粗和穗位高性状相关的QTL。结果表明,5个茎秆穿刺强度QTL分别位于第1、3、4、6、7染色体,4个茎粗QTL分别位于第1、2、4、8染色体上,9个穗位高QTL分别位于第1、2、3、4、6、7、8、9染色体上。在第4染色体2.2～11.7 Mb区段上检测到同时控制地上第3节茎秆穿刺强度、茎粗和穗位高3个性状的QTL;在第8染色体C8M179标记（物理位置118 050 940 bp）附近检测到同时控制地上第3节茎粗和穗位高2个性状的QTL。     

利用染色体片段置换系群体检测水稻叶片形态QTL

 水稻叶片的形态改良是水稻株型育种和产量育种的重要目标之一。以9311/日本晴染色体片段置换系（CSSLs）群体为材料,定位了上3叶叶片长、宽、叶面积共9个性状QTL,分析了叶片性状与产量性状之间的相关性,同时定位了主穗重及产量构成因素（颖花数、千粒重、结实率）相关QTL。结果表明,CSSLs群体的叶片性状之间存在显著或极显著相关性;叶片性状与主穗重呈显著或极显著正相关,与主穗颖花数呈极显著正相关;叶片形态多数性状与结实率、千粒重没有显著相关性。两年共定位到20个叶片性状QTL,分布于第1、3、4、5、6、9、11共7条染色体的10个区间,贡献率为3.82%~14.61%,其中贡献率大于10%有6个,多个QTL成簇分布在相同区间,3个QTL在两年间重复检测到,8个QTL为前人未报道的新位点。两年共检测到16个与控制主穗产量相关的QTL,分布于第1、2、3、5、7、8、10共7条染色体13个区间,其中有7个主穗产量相关QTL所在5个区间与叶片形态14个QTL所在区间一致。     

水稻籼粳交DH群体幼苗中胚轴长度的QTLs定位和上位性分析

应用籼粳交IR64/Azucena的DH群体及其构建的分子标记遗传图谱,在遮光条件下,通过适温和低温逆境下发芽,测定中胚轴长度。采用QTL Mapper 基因定位软件检测控制中胚轴长度的加性效应QTLs和加性×加性上位性QTLs,在第1、3、6、7、8、12等6条染色体上定位了8个控制中胚轴长度的QTLs,其中在第1、3、7、8染色体上定位了4个具有加性效应的QTLs,位于第7染色体的1个加性效应QTL的增长等位基因来自于父本Azucena,它能使中胚轴伸长0.26 cm,其贡献率达17.5%,其余3个加性效应QTLs的增长等位基因来自于母本IR64,能使中胚轴伸长0.10～0.21 cm,在第3、7、12等3条染色体中共检测到2对加性×加性上位性效应,其贡献率分别为21.62%和2.27%,同时各检测到2对加性效应×环境的互作效应和上位性与环境的互作效应。对应用分子标记辅助育种选育中胚轴伸长的矮秆水稻的可能性进行了讨论。     

QTL analysis of panicle morphology response to irrigation regime in aerobic rice culture

In water-efficient rice production, grain yield is often constrained by panicle size. The objective of this study was to genetically dissect the response of panicle morphology to irrigation regimes in aerobic rice culture. We grew ‘Akihikari’ (a lowland japonica cultivar) × ‘IRAT109’ (an upland japonica cultivar) backcross inbred lines in aerobic soils with full or limited irrigation for 2 years, and examined 4 panicle traits—number of florets per panicle (FPP), number of primary branches per panicle (BPP), number of florets per primary branch (FPB), and frequency of pre-flowering floret abortion (%FA)—and grain yield. QTLs for BPP were detected in both the irrigation regimes but QTLs for FPB and %FA were detected mostly only in either of the irrigation regimes. The QTL for FPP on chromosome 2 (RM3421–RM213) coincided with that for yield under full irrigation, showing that this QTL is related to sink capacity and yield potential in aerobic rice culture. On the other hand, the QTL for FPB on chromosome 1 (RM3148–RM243) coincided with that for yield under limited irrigation, when water deficit was moderate. The QTL for root axis length at vegetative stage, previously identified in the same mapping population, was located near this region. This study unravelled the complicated genetic control on panicle morphology in aerobic rice culture, and suggested the positive roles of the dehydration avoidance mechanism by vigorous root growth on panicle size and yield under dry soil conditions.     

不同年份水稻产量性状的QTL分析

分别于2005年和2006年利用热研2号（粳稻）和密阳23（籼稻）为亲本构建的含111个家系的F6和F7重组自交系群体,对单株穗数、每穗颖花数、每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量6个性状进行了QTL分析。两年共检测到分布于7条染色体上的19个QTL,其中2005年检测到10个,2006年检测到14个,两年相同的QTL 5个。大多数性状之间具有显著的表型相关性,相关性较强的性状之间具有较多共同或紧密连锁的QTL。检测到3个控制产量性状的QTL区域存在一因多效或紧密连锁,其中第8染色体上RM5556-RM331区域两年同时检测到控制每穗颖花数、每穗实粒数以及单株产量的QTL。这些QTL为通过分子标记辅助选择提高水稻产量提供了有用信息。     

利用选择导入系进行水稻耐低磷鉴定与QTL定位分析

选取我国当前生产上大面积推广应用的籼稻恢复系明恢86和蜀恢527作为轮回亲本,以籼稻品种爷驼崽为供体亲本构建了2个BC2F4群体,在河北廊坊田间正常土壤正常施肥(对照)、贫瘠土壤正常施肥和贫瘠土壤低磷胁迫这三种处理下进行产量及相关性状的表型评价。同时,在北京温室采用水培法进行苗期耐低磷鉴定。在廊坊检测到49个产量及相关性状主效QTL,这些QTL对表型变异的贡献率为6.7%~16.5%;其中有25个(51.0%)QTL的有利等位基因来自供体亲本爷驼崽。在北京检测到影响耐低磷相关性状(根长、根系干质量、根冠比、地上部分干质量和总干质量)的主效QTL 48个,这些QTL对表型变异的贡献率为7.7%~16.6%;其中有21个(43.8%)QTL的有利等位基因来自供体亲本爷驼崽。多达79.6%的QTL能在廊坊环境两个或两个以上处理下被检测到,特别是与每穗总粒数、结实率和千粒重有关的QTL,不仅能稳定的表达,并且它们在不同处理下具有比较一致的效应。在检测到的所有QTL中,有8个染色体区段在两种环境的低磷胁迫条件下被同时检测到,其中与第12染色体RM511(Bin12.4)紧密连锁的位点,同时控制每穗实粒数、每穗总粒数、根长、根系干质量、地上部分干质量和总干质量等6个性状。     

水稻顶部三叶与穗重的关系及其QTL分析

 摘要: 对水稻汕优63重组自交系群体顶部3张叶片的长、宽、重和单穗重等10个性状进行了相关分析和QTL定位。穗重与9个叶片性状存在极显著的正相关，其中与倒2叶重的相关系数最大，剑叶重次之。所有性状在重组自交系群体中均存在双向超亲分离，接近正态分布。共检测到44个主效QTL和43对双位点互作影响上述10个性状。主效QTL分布于水稻的除第8染色体外的其余11条染色体上，贡献率介于3.19%~26.23%；互作分布于水稻的12条染色体上，贡献率变幅为2.03%~8.93%。第2染色体的R2510-RM211标记区间同时检测到控制单穗重和倒2叶重的QTL，该QTL对超级稻株型育种具有应用价值。     

不同生态环境下水稻穗部性状QTL鉴定

【目的】发掘与产量相关的穗粒性状QTL对进一步克隆和利用高产基因具有重要意义。【方法】以超级粳稻龙稻5号和典型高产籼稻中优早8号杂交衍生的重组自交系群体为试材,在4种环境下对穗部性状进行比较和QTL分析。【结果】共检测到63个穗部性状QTL,分布于除第9染色体外的11条染色体上。在4个环境下分别检测到27、27、18和35个QTL。其中,16个QTL能在2个环境下被检测到,12个在3个以上环境下稳定表达,分别占QTL总数的25.40%和19.05%;第1、3、4和5染色体的多效QTL簇能在不同环境下稳定表达,对穗部性状具有明显的调控作用。【结论】第3染色体STS3.3-STS3.6区间的qSNP3、第4染色体RM5688-RM1359区间的qSNP4.1是2个新的稳定表达的多效性QTL簇。此外,上位性效应是调控穗部性状的重要组分。     

用培矮64S/日本晴F2群体对水稻6个农艺性状的QTL定位

 用水稻测序品种培矮64S和日本晴配组建立了由180个单株组成的F2群体，构建了含137个SSR标记的连锁遗传图谱，对水稻的分蘖数、有效分蘖数、分蘖率、株高、剑叶长和穗长等6个相关农艺性状进行了QTL定位分析。共检测到14个QTL，分布在第1、2、4、5、6、7染色体的11个区间。检测到1个控制株高的主效QTL(qPH1 2),位于第1染色体，其表型贡献率为24.0%；1个控制剑叶长的主效QTL(qFL4）,位于第4染色体，其表型贡献率为30.5%。对所定位QTL的价值、QTL在染色体上的区域分布等进行了探讨。     

Identification of QTLs for Improvement of Plant Type in Rice (Oryza sativa L.) Using Koshihikari / Kasalath Chromosome Segment Substitution Lines and Backcross Progeny F2 Population

Abstract

Thirty-nine chromosome segment substitution lines (CSSLs) population derived from a Koshihikari / Kasalath cross was used for quantitative trait locus (QTL) analysis of plant type in rice (Oryza sativa L.). Putative rough QTLs (26.2～60.3cM of Kasalath chromosomal segments) for culm length, plant height, panicle number, chlorophyll content of flag leaf blade at heading and specific leaf weight, were mapped on the several chromosomal segments based on the comparison of CSSLs with Koshihikari in the field experiment for 3 years. In order to verify and narrow QTLs detected in CSSLs, we conducted QTL analyses using F₂ populations derived from a cross between Koshihikari and target CSSL holding a putative rough QTL. The qPN-2, QTL for panicle number was mapped on chromosome 2. In traits of flag leaf, the qCHL-4-1 and qCHL-4-2 for chlorophyll content was mapped on chromosome 4, and the qSLW-7 for specific leaf weight on chromosome 7. All QTLs were detected in narrow marker intervals, compared with rough QTLs in CSSLs. The qPN-2, qCHL-4-1 and qCHL-4-2 had only additive effect. On the other hand, the qSLW-7 showed over-dominance. It could be emphasized that QTL analysis in the present study with the combination of CSSLs and backcross progeny F₂ population can not only verify the rough QTLs detected in CSSLs but also estimate allelic effects on the QTL.