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。     

水稻单穗重和千粒重的QTL定位

用基于混合线性模型的统计方法对一套来源于亲本IR64/Azucena的加倍单倍体群体在两个生产季节的水稻单穗重和千粒重进行了分析,各检测到15个QTL分别控制这两个性状,其中有6个QTL同时与这两个性状有关。所有QTL分布在除第11、12染色体以外的其余10条染色体的相应标记区间内。在控制千粒重的QTL中,12个QTL有加性效应,6对QTL带有加加上位性效应,它们不受环境条件的影响。在控制单穗重的QTL中,7个QTL具有加性效应,但其中4个QTL的表达随环境而异;6对QTL具有加加上位性,但其中1对对环境敏感。qTGW2的加性效应对千粒重的贡献率超过10%;3个QTL（qGW1、qGW7和 qGW8 1）在早季环境的加性效应对单穗重的贡献率亦都大于10%,但对环境敏感。     

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。     

水稻剑叶全氮含量及其变化的遗传分析

 以籼稻品种IR24 和粳稻品种Asominori 及其染色体片段置换系（CSSLs）群体为遗传研究材料, 在抽穗后5个不同时期分别测定剑叶全氮含量，并结合水稻RFLP分子标记连锁图谱,对水稻剑叶全氮含量性状进行QTL的动态定位，探讨了控制剑叶全氮含量基因在水稻发育过程中的时序表达方式。在抽穗后各时期共检测到7个QTL, 位于第2和第11染色体上的2个QTL（QN 2、QN 11）增效基因来自粳稻品种Asominori，其他QTL的增效基因来自籼稻IR24；抽穗后2周内检测到2个QTL，即QN 3和QN 8b, 其加性效应值较大, 解释表型变异的贡献率较高；后期检测到的QTL加性效应和贡献率较低，位于第2染色体上R3393的QN 2位点的基因在抽穗后第3周内表达, 位于第8染色体上G1149的QN 8位点的基因在抽穗后第4周内表达，位于第11染色体上G1465的QN 11位点的基因在抽穗后４周和５周持续表达。控制剑叶全氮含量的基因在抽穗后早期表达较为活跃，可以应用于改良水稻品种的剑叶光合功能；在测定末期检测到的控制剑叶全氮含量的QTL，则可以用于延缓叶片早衰的育种改良。     

水稻抗白叶枯病微效QTL的定位分析

以不携有抗白叶枯病主效基因的中感籼粳双亲(窄叶青8号和京系17）及其花培DH群体为材料,接种白叶枯病菌浙9612后,考察了该DH群体的白叶枯病抗性,并进行了数量性状座位（QTL）分析。共检测到控制白叶枯病的4个QTL,分别位于第3、4、5和6染色体上,其中第3和第4染色体上的qBBR-3和qBBR-4,其加性效应为正值;而位于第5和第6染色体上的为负值,4个QTL的总效应是38.6%。方差分析和差异显著性比较表明,具有4个QTL抗性等位基因水稻株系的白叶枯病抗性与不含QTL抗性等位基因的株系相比,差异达极显著水平（P<0.01)。说明通过微效基因的聚合可以获得对白叶枯病的一定抗性。     

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。     

水稻叶挺长发育动态的QTL分析

 采用条件复合区间作图法,分析籼型品种IR64和粳型品种Azucena为亲本的DH群体,对不同时期的叶挺伸长动态进行了QTL定位。检测到各时期影响叶挺长的非条件QTLs。随着叶挺的伸长,解释叶挺表型变异的所有非条件QTLs贡献率逐渐增加,到测定末期QTL的贡献率达到90.0%。条件QTL分析表明,Hls 1-2、Hls 3-3、Hls 2和Hls 4等位点的基因表达,在8月18日至9月7日和9月7日至9月17日两个时段较为活跃,与DH群体的拔节盛期和抽穗盛期相吻合。     

小麦抽穗期QTL及其与环境的互作

为筛选稳定表达的小麦抽穗期QTL用于辅助选择,以旱选10号×鲁麦14的DH群体为试材,在四种环境下对抽穗期进行QTL。结果表明,该DH群体抽穗期呈连续性分布,表现为多基因控制的数量性状。四种环境下共检测到6个抽穗期加性QTLs,分别位于1B、1D、4D、6B、7B、7D染色体上,LOD值为3.13~10.88,贡献率在1.57%~6.72%之间,其中QHd-1D-1和QHd-7B与环境具有互作效应。共检测到10对上位性QTL位点,互作效应值为-0.39~0.423,表型贡献率在1.39%~4.86%之间,其中4对上位性位点与环境具有互作效应。     

水稻剑叶角度的QTL分析

以剑叶角度差异显著的籼稻窄叶青8号和粳稻京系17以及由它们构建的加倍单倍体群体为材料,在抽穗期测量其剑叶角度,并利用该群体构建的分子图谱进行数量性状座位分析。分别在第1、2、3和12染色体上检测到4个QTL(qFLA-1、qFLA-2、qFLA-3和qFLA-12),贡献率分别为10.6%、11.8%、9.8%和8.1%,其中qFLA-1、qFLA-2的加性效应来自京系17,qFLA-3和qFLA-12的加性效应来自窄叶青8号。多个增效等位基因的聚合明显提高剑叶角度。讨论了这些控制剑叶张开性状的QTL在常规稻和杂交稻育种上的应用前景。     

两种供氮水平下水稻穗长QTLs的检测

在水稻(IR64×Azucena) DH群体中应用分子标记连锁图,对不同供氮水平下的穗长性状进行QTL区间作图分析。在高氮水平下检测到控制穗长的QTLs 2个,分别位于第1和第4染色体上;在低氮水平下检测到5个穗长QTLs,其中3个分别位于第1、4和6染色体上,2个位于第3 染色体的不同部位,说明穗长QTL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可能跟水稻对低氮胁迫耐性有一定的关联。     

水稻灌浆期耐热害的数量性状基因位点分析

 利用由98个家系组成的Nipponbare / Kasalath // Nipponbare回交重组自交系群体及其分子连锁图谱，以粒重感热指数\[（适温粒重-高温粒重）/适温粒重×100\]为评价指标，采用混合线性模型的QTL定位方法，对水稻灌浆期耐热性的主效、上位性数量性状基因位点及其与环境的互作进行分析。共检测到3个灌浆期耐热性主效QTL，分别位于第1、4和7染色体上，LOD值为8.16、11.08和12.86，贡献率8.94%、17.25%和13.50%。其中位于第4染色体标记C1100-R1783之间的QTL，没有显著的上位性和环境互作效应，表明在不同环境和遗传背景中的表达较为稳定，在水稻耐热性育种中可能具有较大的利用价值，其耐热性等位基因来自亲本Kasalath，高温热害时可减少粒重损失3.31%。位于第1染色体标记R1613-C970之间的QTL和第7染色体标记C1226-R1440之间的QTL，耐热性等位基因来自亲本Nipponbare，分别可减少粒重损失2.38%和2.92%。这两个QTL均具有与环境的互作效应，其中第7染色体上的QTL还和其他基因位点有互作。检测到8对加性×加性上位性互作QTL，分布于第1、2、3、5、7、8、10和12染色体上。没有检测到上位性QTL与环境的互作效应。     

水稻抽穗扬花期耐热QTL(qHTH5)定位及其遗传效应分析

对元江普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)(简称元江普野)荷花塘3号为供体、籼稻(O.sativassp.indica)恢复系蜀恢527为轮回亲本构建的种间近等基因系群体进行数量性状位点(QTL)分析,在近等基因导入系YJ10-03-01中鉴定了一个抽穗扬花期耐热QTL。利用均匀分布在水稻12条染色体上的360个SSR标记检测近等基因系YJ10-03-01和籼稻恢复系蜀恢527,共获得9个多态性标记。单标记分析表明第5染色体短臂上的多态性标记与抽穗扬花期耐热性极显著相关。进一步在人工气候室模拟高温条件下处理YJ10-03-01与蜀恢527杂交得到F2分离群体(1027个单株)并进行SSR标记分析,以水稻结实率为耐热指标,利用复合区间作图方法在第5染色体短臂上检测到一个抽穗扬花期耐热性QTL,暂命名为qHTH5。该QTL在F2及F3世代分别解释8.6%和19.4%的表型变异。在F3世代,继续利用目标区间标记RM7320和RM7444之间的SSR标记鉴定纯合重组体,利用置换作图法将QTL定位在约304.2kb之内(RM592-RM17921)。     

水稻籼粳交DH群体中影响白背飞虱抗虫性QTL的检测

分析了水稻籼粳交加倍单倍体(DH)群体中影响白背飞虱抗虫性和感虫性的QTL.虽然DH株系的亲本窄叶青8号和京系17没有拒取食抗性,但是白背飞虱在6个DH株系中的取食受到了强烈的抑制,可能属超亲分离.在第3染色体的粳型片段中检测到1个影响蜜露分泌的微效QTL.粳稻亲本京系17具有杀卵抗性.DH株系中的杀卵特性是通过叶鞘上杀卵反应产生的坏死症状表现的.在DH株系分蘖早期和中期,将4个杀卵作用的QTL定位在第1、2、6和8染色体的粳型片段上.出现在分蘖中期的另一个QTL被定位在第9染色体的籼型片段上.在分蘖盛期至孕穗期,杀卵位点减少至2个.整个试验期间对每个DH株系的最高杀卵级别的分析显示,在染色体2、6和9上共有4个QTL.两个主效QTL位于近邻第6染色体的粳型片段.在第1、3和5染色体上检测到3个影响第2代白背飞虱若虫密度的QTL.第3染色体上起主要作用的QTL源自粳稻亲本;第5染色体上的微效QTL源自籼稻亲本.两个白背飞虱为害的QTL位于第8和第10染色体的籼型片段,另一个QTL位于第3染色体的粳型片段.这些QTL被认为与水稻品种对白背飞虱田间抗性表达有关.     

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。     

水稻苗期发根力的QTL和上位性分析

以典型籼粳交(窄叶青8号/京系17)F[sub]1[/sub]花培加倍的DH群体为材料,采取水上栽培方法,考察苗期根系发根力。利用已构建的分子连锁图谱,采用基于混合的线性模型复合区间作图法对水稻苗期发根力进行QTL和上位性分析。在第3染色体的C63-CT125之间检测到1个发根力的主效QTL,同时也检测到影响发根力的5对上位性效应基因座,分别位于第2、3、5、6、7、12染色体上,其中影响根长、根数上位性效应各有两对区间,有一对既影响根长,又影响根数。     

Mapping QTL for Heat-Tolerance at Grain Filling Stage in Rice

A mapping population of 98 lines (backcross inbred lines, BILs) derived from a backcross of Nipponbare/Kasalath// Nipponbare was planted at two experimental sites, Nanjing and Nanchang, and treated with high and optimal temperature during grain filling, respectively. The grain weight heat susceptibility index [GWHSI= (grain weight at optimum temperature-grain weight at high temperature) / grain weight at optimum temperature ×100] was employed to evaluate the tolerance of rice to heat stress. A genetic linkage map with 245 RFLP markers and a mixed linear-model approach was used to detect quantitative trait loci (QTLs) and their main effects, epistatic interactions and QTL×environment interactions (Q×E). The threshold of LOD score=2.0 was used to detect the significance of association between marker and trait. A total of 3 QTLs controlling heat tolerance during grain filling were detected, on chromosomes 1, 4 and 7, with LOD scores of 8.16, 11.08 and 12.86, respectively, and they explained the phenotypic variance of 8.94, 17.25 and 13.50 %, correspondingly. The QTL located in the C1100-R1783 region of chromosome 4 showed no QTL×environment interaction and epistatic effect, suggesting that it could be stably expressed in different environments and genetic backgrounds, and thus it would be valuable in rice breeding for heat tolerance improvement. This QTL allele, derived from Kasalath reduced 3.31% of the grain weight loss under heat stress. One located between R1613-C970 on chromosome 1 and the other between C1226-R1440 on chromosome 7, with additive effect 2.38 and 2.92%, respectively. The tolerance alleles of both these QTLs were derived from Nipponbare. Both of these QTLs had significant QTL×environment interactions, and the latter was involved in epistatic interaction also. Eight pairs of epistatic effect QTLs were detected, one pair each on chromosomes 1,2,3, 5, 7, 8, 10 and 12. The results could be useful for elucidating the genetic mechanism of heat-tolerance and the development of new rice varieties with heat tolerance during grain filling phase.