超级杂交稻协优9308重组自交系群体的穗部性状QTL分析

 将281个株系组成的超级杂交稻协优9308重组自交系群体种植在海南陵水（2006年和2007年）和浙江富阳（2006年）,采用Windows QTL Cartographer 2.5的复合区间作图法进行QTL检测。共检测到控制7个穗部性状的52个QTL,其中包括7个控制穗长的QTL,8个控制一次枝梗数的QTL,9个控制二次枝梗数的QTL,6个控制着粒密度的QTL, 7个控制每穗总粒数的QTL,11个控制每穗实粒数的QTL,4个控制结实率的QTL。单个QTL对群体性状表型变异的贡献率为23%~312%。控制穗部性状的QTL基本上以加性效应为主,上位性效应和环境互作效应不大。在3组试验中都检测到控制3个穗部性状的8个QTL：qPL-1,qPL-6-1;qTNSP-1,qTNSP-2,qTNSP-3;qNFGP-1,qNFGP-3-2,qNFGP-6-2。这些QTL,尤其是第3染色体RM168-RM143区间控制每穗总粒数的qTNSP-3和控制每穗实粒数的qNFGP-3-2,其加性效应值和贡献率均较大,可以考虑下一步进行QTL精细定位和克隆。研究发现多个重要QTL聚集区间,在同一QTL聚集区间,控制相关性状的QTL效应方向基本上相同,利用这些QTL紧密连锁的分子标记进行辅助选择,可望同时针对多个性状进行遗传改良。     

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。     

水稻亚种间重组自交系及其回交群体产量性状的相关与通径分析

对培矮64S/9311的重组自交系F7群体(RILs F7)及其回交F1群体(RILs BCF1)这2个群体的产量及产量构成因素性状进行研究,分析了各产量和产量构成因子在2个群体中的遗传变异性及相关性与通径关系。结果表明,性状发生了丰富变异,有利于进一步作杂种优势分析与QTL定位等研究;相关分析得出RILs F7产量构成因素与产量均呈极显著相关,RILs BCF1小区产量和产量的构成因子每穗实粒数、结实率存在极显著的正相关,2个群体产量和产量的构成因子相关程度均表现为:每穗实粒数结实率千粒重每穗总粒数单株有效穗数穗长;通径分析各性状对单株产量的直接通径系数依次为:每穗实粒数千粒重单株有效穗数穗长结实率每穗总粒数,每穗实粒数是产量的重要作用因子,其它产量构成因素性状尤其是结实率,在产量贡献方面有一定的牵制作用。     

利用宁粳1号/R254的CSSL群体定位水稻产量相关性状QTL

为进一步提高宁粳1号的产量潜力和定位水稻产量相关性状QTL的准确性,利用粳稻恢复系R254为供体亲本、粳稻品种宁粳1号为受体亲本,构建了以宁粳1号为基因组背景的R254染色体片段置换系群体NR-CSSL。利用QTL IciMapping4.1软件中CSL程序对NR-CSSL群体产量相关性状采用基于逐步回归分析的极大似然比检测方法进行了QTL检测,共检测到9个产量相关性状的39个QTL。这些QTL分布在第1～11号染色体上,其中有12个在2 a中重复地被检测到。它们是2个抽穗期QTL、2个株高QTL、2个穗长QTL、1个每穗总粒数QTL、1个每穗实粒数QTL、3个单穗重QTL和1个单位面积稻谷产量QTL。研究发现,qHD-3、qHD-5b和qSPW-3为3个新检测到的QTL。研究还获得了2个优良的置换系材料R-26和R-39。R-26含有来自R254控制每穗实粒数的qGPP-2 QTL增效片段;R-39含有来自R254控制每穗总粒数的qSPP-10、控制每穗实粒数的qGPP-2和qGPP-10以及控制单穗重的qSPW-10等QTL增效片段。R-26和R-39比宁粳1号分别增产4%和10%。研究表明,从单产差异不显著的供体亲本中发掘和置换优异等位基因改良受体亲本产量是可行的。     

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。     

多环境下粳稻产量及其相关性状的条件和非条件QTL定位

 为了剖析粳稻产量及其相关性状的遗传基础,利用粳稻品种秀水79×Ｃ堡衍生的重组自交系群体,在3个环境下对全生育期、株高、单株穗数、每穗粒数、百粒重、籽粒产量和生物产量进行了非条件和条件QTL定位。共检测到43个主效QTL和29对上位性QTL。利用非条件QTL定位方法检测到37个主效QTL和26对上位性QTL。其中,籽粒产量定位到3个主效QTL qGY1.2、qGY7.1和qGY9,未检测到上位性QTL。利用条件QTL方法分别将全生育期、株高、穗数、每穗粒数、百粒重和生物产量各自调整到同一水平后,籽粒产量共检测到9个主效条件QTL和3对上位性QTL,其中3个主效QTL与非条件下定位到的相同。位于第9染色体长臂区间RM6570-RM5652的qGY9在非条件及全生育期、株高、穗数、粒数和百粒重调整到同一水平后均可检测到,但加性效应、贡献率并不相同,显示该区间来自C堡的片段能够增加株高、穗数和百粒重从而增加产量。通过条件方法在第3染色体长臂区间RM7097-RM448及第6染色体长臂区间RM162-RM5753上定位到的产量QTL增加籽粒产量的等位基因可以降低株高,缩短生育期。     

不同类型亲本的杂交粳稻产量性状比较

收集不同熟期、不同类型的BT型粳稻不育系(保持系)和恢复系,对亲本分别按不同性状进行聚类,比较分析不同类型亲本配组杂种后代的性状表现,结果表明:1)不同类型亲本配组,杂种的性状一般表现为中间类型;2)亲本的抽穗期、株高对杂种单株穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、单株产量、单株颖花量等多数产量性状无明显影响。亲本的穗粒结构对杂种的穗粒构成有明显影响,多穗型亲本间配组,杂种每穗总粒数及单株颖花量、产量潜力均较小;大穗型亲本间配组,杂种每穗总粒数及单株颖花量、产量潜力均较大;3)以多穗型不育系与大穗型恢复系配组,产量较高,是现有亲本配制杂交粳稻一种较好的配组方式;4)直立穗不育系与弯曲穗恢复系配组,杂种单株颖花量最多,产量潜力最大,而且株叶形态较好,如筛选到结实率高的组合,该配组方式的杂种具有较高的增产潜力。     

水稻低氮胁迫下产量性状表现及相关QTL定位

以中优早8号×丰锦籼粳交组合衍生的水稻重组自交系的167个株系及其亲本为材料,在正常施氮和不施氮2种处理下对其每穗总粒数、穗长、单株有效穗、结实率、千粒重和单株产量6个产量相关性状进行比较分析和相关QTL定位,结果表明,在不施氮条件下每穗总粒数、穗长、单株有效穗和单株产量可作为水稻耐低氮材料的筛选指标;在2种氮处理下共定位到11个产量相关性状QTL,表型贡献率为3.84%~22.47%,其中2个QTL在2种氮水平下同时检测到。此外,还定位到2个氮肥农学利用效率QTL,表型贡献率分别为7.54%和6.67%。     

小麦产量性状的QTL分析

为寻找更多与小麦产量性状相关的数量性状位点（QTL），利用江苏地方品种望水白与墨西哥小麦品种Alondra杂交构建的重组自交系群体（104个家系），在3个试验环境下进行了单株有效穗数、主穗粒数、单穗粒数和千粒重4个性状的QTL分析，结果在5A染色体上检测到与单株有效穗数相关、可以解释10．3％～18．8％表型变异的QTL1个；检测到与主穗粒数相关的QTL8个，分别位于染色体1B、1D、3B、4A、5D、6B上和连锁群4上（未知具体染色体归属），单个QTL可以解释9．9％～19．9％的表型变异；检测到与单穗粒数相关的QTL11个，分别位于染色体1B、1D、2A、2B、3B、4A、5D、6B和7A上，单个QTL可解释7．5％～43．4％的表型变异；检测到与千粒重相关的QTL5个，分别位于2A、2B、3B、4D和7A染色体上，单个QTL可解释9．6％～25．7％的表型变异。获得的QTL可以用于分子标记辅助育种。     

应用剩余杂合体衍生的近等基因系分解水稻产量性状QTL

以杂合区间为RM587-RM402的水稻剩余杂合体（RHL）衍生群体为材料,应用SSR标记检测,筛选到杂合区间分别为RM587-RM225、RM204-RM6119和RM6119-RM402的3个单株,进一步检测其F2群体,分别获得母本纯合型材料10株、父本纯合型材料10株和杂合型材料20株。种植这3套近等基因系材料,考查单株产量及其构成因子每株穗数、每穗实粒数和千粒重。经应用目标区间内等位基因效应分析和交迭重组染色体片段代换系分析,分解出3个控制每穗实粒数的QTL和2个控制单株产量的QTL,这些QTL分别位于物理距离为0.66 ~ 2.49 Mb的区间中,全部表现为加性作用为主,增效等位基因除qNFGP6 1来自父本密阳46外,其余均来自母本珍汕97B。提出了构建新型遗传材料,提高水稻QTL精细定位效率的策略。     

Dissection of QTLs for Yield Traits Using Near Isogenic Lines Derived from Residual Heterozygous Lines in Rice

Three residual heterozygous lines (RHLs) carrying heterozygous segments in the intervals RM587-RM225, RM204-RM6119 and RM6119-RM402 on the short arm of rice chromosome 6, respectively, were selected from a rice population derived from an RHL for the interval RM587-RM402. Ten maternal homozygotes, 10 paternal homozygotes and 20 heterozygotes were selected from each of the F2 populations derived from the three RHLs. The three sets of near isogenic lines (NILs) were grown to detect the grain yield per plant, n...     

Quantitative Trait Loci for Yield Traits Located Between Hd3a and Hd1 on the Short Arm of Chromosome 6 in Rice

QTLs for heading date located in the region between Hd3a and Hd1 were detected using an F2:3 population developed from a residual heterozygous line (RHL) identified from the recombinant inbred lines of the indica rice cross Zhenshan 97B/Milyang 46. Linkage in coupling phase between the heading date QTLs and QTLs for yield traits detected in a previous study was found. Four more F2:3 populations were each developed from an RHL, which were homozygous at Hd3a and Hd1 but heterozygous in a portion of the intervals flanked by Hd3a and Hd1. QTLs for grain yield per plant, number of panicles per plant, number of grains per panicle and 1000-grain weight were detected in the heterozygous region. Five sets of near-isogenic lines (NILs) with overlapping heterogenous segments covering the interval RM6119-RM6779 were developed and used to validate and delimitate the QTLs. A QTL having a consistent effect for the number of grains per panicle was located within the interval RM19615-RM19652 that corresponded to a 514.4 kb region on chromosome 6. The same region might have pleiotropic effects on the other three yield traits analyzed, but the effects varied greatly among different populations and across different environments. This study suggests that it is possible to develop a population with little variation on heading date and to identify QTLs for yield traits that might not be associated with heading date by using information of the physical positions of DNA markers and cloned genes.     

Parental Selection in Rice Cultivar Improvement

The evaluation of rice (Oryza sativa L.) cultivars assists breeders in identifying useful trait relationships and in selecting parents as donors of specific traits. This study was conducted to compare long-grain rice cultivars using genotype × trait (GT) biplot analysis and determine potential donors of traits related to grain yield and quality. Seventeen cultivars in the 2005 and 2006 Uniform Regional Rice Nursery in Beaumont, Texas, USA were analyzed for 20 traits using GT biplot analysis. The GT biplots showed the diversity among cultivars with regards to yield-related traits. Cultivars recommended as donor parents were: Trenasse, Spring, Presidio, and Cocodrie for high grain yield and head rice rate; Trenasse and Presidio for semi-dwarfness; Banks for tall plant height; Wells for high flag leaf area, panicle weight, and number and mass of filled grains per panicle; Hidalgo for high tiller density; Francis for high number of spikelets per panicle; Spring and Trenasse for short flowering duration; Cheniere for more days to heading and maturity and Spring for less days; and Spring and Hidalgo for high grain weight. Breeders can use these cultivars with specific traits to increase grain yield and quality.     

籼爪交和粳爪交杂种F1代性状间关系的研究

对229个籼爪交组合、98个粳爪交组合的农艺性状进行了相关分析,对籼爪交和粳爪交组合的单株粒重、结实率进行了通径分析,对籼爪交组合农艺性状和品质性状进行了典型相关分析.籼爪交和粳爪交组合间性状相关性表现不同,独立性强的性状籼爪交组合中为谷长、粳爪交组合中为谷宽,其余性状间表现出复杂的相关关系.籼爪交和粳爪交组合均表现每穗实粒数和单株穗数对单株粒重的直接正效应大;每穗实粒数多、单株穗数多且生育期短或适中是提高籼爪交组合单株粒重的选育方向;粳爪交杂种提高单株产量的育种方向是选育每穗实粒数多并且单株穗数也多的组合,同时要兼顾增加每穗总粒数.每穗实粒数对籼爪交杂种结实率的直接正效应大,籼爪交杂种结实率的提高主要依赖每穗实粒数的增加,而其它性状的选择和改良作用不大.提高粳爪交杂种结实率可从3个方面入手,即选育每穗实粒数较多、每穗总粒数较多、且千粒重较大的组合,但主要是提高每穗实粒数.农艺性状和品质性状间存在典型相关.     

吉林省47年来粳稻品种遗传改良过程中某些农艺性状的变化

对吉林省1958-2005年间育成的25个粳稻品种的产量及农艺性状的研究结果表明,随着粳稻品种的改良,产量呈线性增加。根据回归方程计算,产量由1958年的6 198.68 kg/hm2增加至2005年的12 682.8 kg/hm2,平均每年增加137.96 kg/hm2,增长率为2.23%。每穗粒数、结实率、单穗重和总穗数随育成年代推移显著增加,并与产量呈正相关,其中每穗粒数与产量的相关系数最大（r=0.85**）。株高随育成年代推移显著降低,茎叶夹角显著减小,灌浆期叶面积指数增加,抽穗期推迟。结果表明,产量的增加主要与品种改良过程中总库容的扩大有关,其中每穗粒数的增加是关键。     

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。