普通野生稻苗期耐冷性QTL的鉴定与分子定位

 以两份普通野生稻核心种质资源DP15和DP30为供体、9311为受体构建染色体片段代换系鉴定苗期耐冷性QTL;利用苗期耐冷性最强的1个代换系构建QTL作图群体,用SSR标记对其主效QTL进行定位。研究结果表明,两个抗源DP15和DP30所含的苗期耐冷性QTL的数量、位点及耐冷性效应均存在明显的差异。在基本上覆盖两个亲本全基因组的230份BC4F2代换系中共发现19个苗期耐冷性QTL,分布在水稻12条染色体上,第3和第8染色体上有比较密集的苗期耐冷性QTL分布。这19个分布于全基因组的苗期耐冷性QTL被分别分离到不同的野生稻染色体片段代换系里,效应最小的微效QTL位点所在的代换系在苗期耐冷性鉴定中的活苗率仅为8%,而效应最大的主效QTL位点所在代换系的活苗率达到74%。这个主效QTL qSCT 3 1被定位在第3染色体着丝点附近长臂上的RM15031―RM3400区间,距离最近的标记RM15040、RM1164的遗传距离为1.8 cM。     

Detection of QTL for Cold Tolerance at Bud Bursting Stage Using Chromosome Segment Substitution Lines in Rice (Oryza sativa)

The cold tolerance at the bud bursting stage (CTB) was evaluated at 5°C by using a set of 95 chromosome segment substitution lines (CSSLs) derived from an indica rice 9311 and a japonica rice Nipponbare with a genetic background of 9311. The result showed that six CSSLs had slightly stronger effect on CTB than 9311. Total four quantitative trait loci (QTLs) for CTB were preliminary mapped on chromosomes 5 and 7 by substitution mapping. qCTB-5-1, qCTB-5-2 and qCTB-5-3 were mapped in the region of RM267-RM1237, RM2422-RM6054 and RM3321-RM1054, which were 21.3 cM, 27.4 cM and 12.7 cM in genetic distance on rice chromosome 5, respectively. qCTB-7 was mapped in a 6.8-cM region of RM11-RM2752 on rice chromosome 7.     

应用近等基因系初步定位粳稻孕穗期的耐冷基因

 在昆明低温冷害条件下对十和田×(十和田5/昆明小白谷BC4F5)的BC5F2群体进行了耐冷性状的遗传研究。结果显示，穗期耐冷性受贡献率较大的基因控制。用平均分布于12条染色体的164个SSR标记对十和田、昆明小白谷、近等基因系池（NILP）进行筛选，在第5染色体长臂末端有2个SSR标记的扩增产物在十和田与昆明小白谷、NILP间有多态性。用这2个多态性标记对群体进行分子标记定位，单向方差分析表明RM31与耐冷基因连锁。再在RM31附近合成12个SSR标记在轮回亲本（RP）、近等基因系（NIL）间进行多态性筛选，只有RM7452有多态性, 单向方差分析表明该标记与耐冷基因连锁。耐冷基因与RM7452、RM31的遗传距离分别为4.8 cM和8.0 cM，主穗结实率能解释表型变异的10.50%；实粒数能解释表型变异的5.10%。暂将这个耐冷基因定名为Ctb(t)。     

利用染色体片段置换系定位水稻赖氨酸含量的QTL

 以籼稻品种9311为受体、粳稻品种日本晴为供体构建95个染色体片段置换系, 对水稻控制赖氨酸含量的QTL进行了定位。结果显示, 共有7个染色体片段置换系（chromosome segment substitution line, CSSL）的稻米赖氨酸含量与亲本9311差异显著。利用代换作图法共鉴定了4个与赖氨酸含量相关的QTL, 分别位于水稻第8、9和12染色体上。其中qHLY8和qHLY9.2来自高赖氨酸含量籼稻品种9311, 正向加性效应百分率分别为9.6%和8.5%;而qHLY9.1和qHLY12则来自低赖氨酸含量粳稻品种日本晴, 负向加性效应百分率分别为-16.0%和-21.3%。     

湖南早籼稻品种芽期和苗期耐冷性初步研究

以16个湖南地区推广的早籼稻品种为材料,设置9个芽期低温胁迫处理,以死苗率为指标探讨了早籼稻芽期耐冷性的适宜鉴定方法,并鉴定了部分品种的苗期耐冷性。结果表明,8℃/7 d低温处理下早籼稻品种死苗率的方差和变异系数大,能较好地鉴别品种间耐冷性差异,是早籼稻芽期耐冷性鉴定的最合理方式;相关分析表明,早籼稻苗期耐冷性与芽期耐冷性鉴定结果基本一致;在苗期低温胁迫下耐冷水稻品种能够维持较高的游离脯氨酸含量,同时保持叶绿素和丙二醛含量的相对稳定;部分早籼稻品种的芽期和苗期耐冷性较差,不适宜采用直播栽培。     

粳稻02428×02428c重组自交系孕穗期耐冷性QTL分析

 利用孕穗期弱耐冷性品种02428和强耐冷性品种02428c构建了一个包含336个株系的F5：6重组自交系群体。采用自然低温冷害鉴定法,以实粒数、秕粒数、总粒数和结实率作为孕穗期耐冷性状的表型值,用486对SSR标记初步构建分子连锁图谱,对孕穗期耐冷性进行QTL定位。结果表明,标记RM6092、RM6702、RM5954、RM1095、RM1183、RM7643及RM3411与孕穗期耐冷性状连锁;利用QTLMapper 1.6软件检测到位于第1染色体上的3个耐冷性QTL位点。     

利用分子标记定位水稻芽期耐冷性基因

 利用籼稻品种南京11和粳稻品种巴利拉的F₁花药进行组织培养,获得67个加倍单倍体植株(Doubled haploid, DH)。 以该群体构建了一张包含131个RFLP标记的水稻分子图谱。 以芽期的死苗率为指标, 评定亲本及各 DH系在低温(4～5℃)条件下的耐冷性。结果表明：死苗率在DH群体中呈双峰连续分布, 表明芽期耐冷性是由主基因控制的数量性状。将死苗率作为数量性状进行QTL的区间作图分析, 发现在第7染色体上G379b-RG4区间存在有与耐冷性有关的基因(Cts7) 。     

非洲栽培稻垩白粒率耐热性QTL的定位

【目的】本研究旨在定位一个稻米垩白粒率高温耐性QTL,为外观品质育种及解析垩白粒率高温耐性的遗传机制提供依据。【方法】以非洲栽培稻耐热品种IRGC102309(Oryza glaberrima Steud.)和籼稻品种R9311(O. sativa L. subsp. indica Kato.)为亲本构建的栽培稻种间染色体片段导入系CSIL05-23为材料构建次级分离群体,结合人工气候室模拟灌浆期高温胁迫处理,采用垩白粒率高温钝感值为评价指标,对非洲栽培稻垩白粒率高温耐性QTL进行检测。【结果】在BC_6F_2分离群体,利用单标记分析,发现第5染色体上的SSR标记RM1200与垩白粒率耐热性状极显著正相关(P=0.0005)。进一步利用BC6F3和BC6F4分离群体,采用QTL Cartographer 2.5软件和复合区间作图法在水稻第5染色体上的SSR标记RM1200-RM5796区间重复检测到一个灌浆期垩白粒率耐热性QTL,命名为qHTCGR5,分别解释11.4%和17.5%表型变异。根据BC6F4分离群体的纯合重组体表型分组,利用置换作图方法将目标QTL同样定位在SSR标记RM1200-RM5796之间,遗传图距为1.3 cM,物理图距约为333.4 kb。【结论】控制垩白粒率耐热性的qHTCGR5是一个能够用于稻米外观品质育种的新QTL。     

东北粳稻分蘖期耐冷性鉴定及SSR标记关联分析

 以140份东北粳稻品种（系）为材料进行分蘖期耐冷鉴定,用84个SSR标记对耐冷性差异较大的96份材料进行基于SSR标记的关联分析。结果表明,供试材料强耐冷品种（系）占20%,中间型（系）占30.71%,不耐冷品种（系）占49.28%;分蘖期耐冷性与结实率和单株穗重呈极显著正相关,与生育期呈极显著负相关;关联分析得到18个位点与分蘖期耐冷性关联,其中标记RM214,RM445,RM506,RM106,RM215,RM182,RM270和RM229与前人研究获得的水稻耐冷性QTL定位结果吻合。这些标记可作为东北粳稻耐冷性资源筛选重点选择的标记。 还通过优异等位基因的挖掘,得到一系列的优异等位变异及载体材料。     

超级杂交稻及其亲本的耐冷性研究

在室内人工低温和自然低温条件下,研究了超级杂交稻及其亲本在芽期、苗期和抽穗扬花期的耐冷性。结果表明:超级杂交稻Y两优2号、Y两优1号及亲本远恢2号在芽期、苗期和抽穗扬花期均具有较强的耐冷性,不育系芽期耐冷能力依次为Y58S培矮64S广占63-4S,芽期5℃低温处理4 d的秧苗成苗率可作为籼稻耐冷性鉴定指标。杂交稻的耐冷性与父母本及其杂种优势均有关,选育耐冷性强的亲本,可提高杂交稻的耐冷能力。     

利用染色体片段置换系群体定位和分析水稻粒重和粒型QTL

[目的]挖掘水稻粒重和粒型相关性状QTL,对于解析水稻籽粒遗传机理具有重要作用.[方法]本研究以籼稻9311为受体、粳稻日本晴为供体构建的染色体片段置换系(Chromosome Segment Substitution Lines,CSSLs)群体为材料,在4个环境下对控制稻谷与糙米的粒重和粒型QTL进行了定位分析.[...     

基于重测序的染色体片段代换系定位水稻抽穗期QTL

【目的】水稻的抽穗期是决定水稻产量及其适用性的重要农艺性状之一,是由多基因控制的数量性状。染色体片段代换系减少了个体间遗传背景的干扰,已经成为定位和克隆复杂性状QTL的重要材料。【方法】本研究以9311为受体,日本晴为供体构建的128个重测序的染色体片段代换系群体为试验材料,利用多元回归,结合Bin-map图谱,【结果】鉴定到6个在南京、扬州不同年份间稳定表达的抽穗期QTL,其中,qHD2.1被定位在第2染色体上的759 848 bp区间内;qHD2.2被定位在第2染色体上的45 286 bp区间内;qHD 3.1被定位在第3染色体上的147 931 bp区间内;qHD5.1被定位在第5染色体上的213 351 bp区间内;qHD5.2被定位在第5染色体上的442 305 bp区间内;qHD8.1被定位在第8染色体上的538 176 bp区间内。【结论】本研究为精细定位并克隆相应QTL,进而探明抽穗期QTL的分子调控机制奠定了基础。     

The QTL Analysis of RuBisCO in Flag Leaves and Non-Structural Carbohydrates in Leaf Sheaths of Rice Using Chromosome Segment Substitution Lines and Backcross Progeny F2 Populations

Abstract

In rice (Oryza sativa L.), the maintenance of high photosynthetic rate of flag leaves and the carbon remobilization from leaf sheaths after heading is a critical physiological component affecting the yield. To clarify the genetic basis of RuBisCO content of the flag leaf, a major determinant of photosynthetic rate, and non-structural carbohydrate (NSC) concentration in the third leaf sheath at heading, we carried out quantitative trait loci (QTL) analysis with 39 Koshihikari/Kasalath chromosome segment substitution lines (CSSLs) and backcross progeny F₂ population derived from target CSSL holding the QTL/Koshihikari in the field. QTLs for RuBisCO content and NSC concentration at heading were detected between R2447-C1286 and R2447-R716 on chromosome 10, respectively, by comparing Koshihikari with four CSSLs for chromosome 10 (SL-229, -230, -231 and -232). The progeny QTL for RuBisCO content and for NSC concentration at heading qRCH-10 and qNSCLSH-10-1, respectively, were detected at similar marker intervals between RM8201 and RM5708. In addition, QTLs for RuBisCO content at 14 d after heading, qRCAH-10-1 and qRCAH-10-2, were detected in regions different from that of qRCH-10. No QTL for NSC concentration at 14 d after heading was detected between RM8201 and R716, the region analyzed in this study. The QTLs qRCH-10 and qRCAH-10-1 for RuBisCO content would have additive effects. These QTLs for RuBisCO content and NSC concentration newly found using CSSLs and their backcross progeny F₂ population should be useful for better understanding the genetic basis of source and temporary-sink functions in rice and for genetic improvement of Koshihikari in terms of their functions.     

一个水稻新黄绿叶突变体基因的分子定位

在水稻品种武运粳7号中发现了一个黄绿叶自然突变体,经过多代自交形成了稳定的突变系。该突变系和武运粳7号的正反交F2代的遗传分析表明该材料的黄绿叶由1对隐性基因控制,命名为 ygl 2。利用已有的微卫星（SSR）标记和新发展的SSR标记将 ygl 2基因定位于RM1340、RM7269、RM6298、SSR6 16和RM7434、SSR6 5、SSR6 9、RM5957之间,排列位置为RM1340-RM7269-RM6298-SSR6 16 -ygl 2-RM7434-SSR6 5、SSR6 9-RM5957,它们之间的遗传距离分别为238、0.37、0.00、0.62、0.74、0.49、0.86和1.62 cM,这为 ygl 2基因的分子标记辅助选择育种和图位克隆奠定了基础。     

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...     

水稻第1染色体短臂粒长和粒宽QTL的精细定位

以第1染色体短臂RM1-RM3746和RM151-RM243区间内呈杂合、背景基本纯合的2个水稻剩余杂合体（RHL）衍生两个F6群体,将控制水稻粒长和粒宽的2个粒形QTL（qGL 1和qGW 1）定位于RM3746-RM243区间内。在此基础上,应用SSR标记检测,从其中1个群体中筛选到杂合区间分别为RM151-RM10404、RM10398-RM5359、RM10435-RM259和RM10381-RM243的4个单株,应用SSR标记进一步检测4套F2群体,从每套F2群体中分别筛选到母本珍汕97B和父本密阳46纯合型材料各10株,自交获得4套近等基因系材料并考查其粒长和粒宽。利用交迭重组染色体片段代换系分析法,将控制粒长和粒宽的QTL （qGL 1和qGW 1）界定于437.5 kb的RM10390-RM1344区间和392.9 kb的RM10376-RM10398区间,增效等位基因均来自母本珍汕97B,表明qGL 1和qGW 1是紧密连锁的不同座位。     

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。     

通过生育期基因型选择避免稻瘟病抗性与结实率的遗传累赘

利用重组自交系研究表明,在水稻第6染色体短臂上稻瘟病抗性基因Pi25(t)与控制结实率和每穗实粒数的QTL之间存在遗传累赘。为了验证这种关系,采用了更大的遗传群体进行分析,结果表明稻瘟病抗性与结实率存在遗传累赘,但未检测到稻瘟病抗性与每穗实粒数存在遗传累赘。通过对第7染色体长臂RM2-RM214区间抽穗期基因（qHD 7）型背景进行选择,可以打破或避免稻瘟病抗性与结实率的遗传累赘。为了进一步验证这种关系,选择Pi25(t)区间基因型不同、RM2-RM214区间基因型相同、其他染色体区间基本一致的两个株系发展新群体进行分析,除第6染色体的结实率QTL可以分解成2个效应较小的QTL（qSF 6 1和qSF 6 2）外,当第7染色体RM2-RM214区间基因型为中156背景时,Pi25(t)与结实率QTL（qSF 6 2）存在遗传累赘,且qSF 6 2来自父本谷梅2号的等位基因起减效作用;当第7染色体RM2-RM214区间基因型为谷梅2号背景时,第6染色体上没有检测到结实率QTL。上述结果说明在特定育种材料中对抽穗期基因进行选择可以成功打破或避免稻瘟病抗性与结实率的遗传累赘,为水稻以及其他作物的高产抗病育种提供了一种新途径。