稻米垩白性状对高温耐性的QTL分析

【目的】本研究旨在筛选与稻米外观品质高温耐性连锁的分子标记,为稻米品质育种提供参考。【方法】以耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628为亲本构建的重组自交系为材料,采用垩白粒率耐热指数、垩白大小耐热指数和垩白度耐热指数为评价指标,对水稻垩白性状的高温耐性QTL进行检测。【结果】采用复合区间作图法两年共检测到垩白性状高温耐性QTL 24个,包括垩白粒率高温耐性QTL 8个,垩白大小高温耐性QTL 12个,垩白度高温耐性QTL 4个。其中,第6染色体上的2个垩白粒率高温耐性QTL和第7染色体上的2个垩白度高温耐性QTL在两年中重复检测到,且这2个稳定表达的垩白度位点与2015年检测到的第7染色体上的垩白粒率位点重合。另外,发现有4个QTL一因多效,同时影响垩白粒率、垩白大小及垩白度。【结论】控制垩白粒率耐热指数的q HTCGR6.1和控制垩白度耐热指数的q HTCD7.1是新的QTL。     

不同生态地点下稻米外观品质性状的QTL定位分析

 利用两个已测序品种93 11和日本晴为亲本，采取单粒传法创建由190个家系组成的重组自交系群体，并构建了包含178个SSR、CAP和STS标记的遗传连锁图谱。采用复合区间作图方法，在3个不同生态地点(陵水、合肥和怀远)对垩白(垩白率、垩白大小、垩白度)、粒形(粒长、粒宽、长宽比)等6个外观品质的数量性状基因座（QTL)进行了定位分析。共定位到39个QTL，单个性状QTL数目在6~7个，说明垩白和粒形是多基因控制的数量性状。8个QTL可在2个以上地点检测到，其中,两个垩白度相关QTL qCD 1、qCD 3(贡献率分别为288%、321%)在3个地点同时检测到；11个QTL具有一因多效性，单个QTL位点控制的性状为2~6个，如第3染色体RM16-RM143区段控制垩白率、垩白大小、垩白度、粒长、粒宽和长宽比等6个性状。比较3个地点的检测结果，发现外观品质性状的QTL定位都受环境影响，但不同性状受影响的程度不同。长宽比和垩白度受环境影响较小，粒宽受环境影响较大。     

不同环境下稻米品质性状QTL的检测及稳定性分析

【目的】挖掘新的稻米品质性状QTL并利用分子育种技术改良稻米品质。【方法】利用构建的一套以籼稻香型恢复系昌恢121为背景亲本,以优质粳稻越光为供体亲本的染色体片段代换系(CSSLs)为材料,在4个环境下对稻米品质性状进行QTL检测及稳定性分析。【结果】在4个环境下共检测到44个QTL,其中6个QTL能在多个环境下被检测到;第2、3、5、6和10染色体上存在多效QTL簇,对稻米品质性状具有明显的调控作用;第1、6和12染色体上7个QTL能在不同环境下稳定表达。【结论】第1染色体RM3143-RM1117区间qPGWC1和第12染色体RM3331-RM5479区间qPaT12是两个新的稳定表达QTL。     

不同环境下稻米品质性状QTL的检测及稳定性分析

【目的】挖掘新的稻米品质性状QTL并利用分子育种技术改良稻米品质。【方法】利用构建的一套以籼稻香型恢复系昌恢121为背景亲本，以优质粳稻越光为供体亲本的染色体片段代换系（CSSLs）为材料，在4个环境下对稻米品质性状进行QTL检测及稳定性分析。【结果】在4个环境下共检测到44个QTL，其中6个QTL能在多个环境下被检测到；第2、3、5、6和10染色体上存在多效QTL簇，对稻米品质性状具有明显的调控作用；第1、6和12染色体上7个QTL能在不同环境下稳定表达。【结论】第1染色体RM3143−RM1117区间qPGWC1和第12染色体RM3331−RM5479区间qPaT12是两个新的稳定表达QTL。     

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。     

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BC₆F₂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。     

不同环境下稻米品质性状QTL的检测及稳定性分析

【目的】挖掘新的稻米品质性状QTL并利用分子育种技术改良稻米品质。【方法】利用构建的一套以籼稻香型恢复系昌恢121为背景亲本,以优质粳稻越光为供体亲本的染色体片段代换系（CSSLs）为材料,在4个环境下对稻米品质性状进行QTL检测及稳定性分析。【结果】在4个环境下共检测到44个QTL,其中6个QTL能在多个环境下被检测到;第2、3、5、6和10染色体上存在多效QTL簇,对稻米品质性状具有明显的调控作用;第1、6和12染色体上7个QTL能在不同环境下稳定表达。【结论】第1染色体RM3143-RM1117区间qPGWC1和第12染色体RM3331-RM5479区间qPaT12是两个新的稳定表达QTL。     

特大粒水稻材料粒型性状的QTL检测

 利用特大粒粳稻TD70（2011年千粒重达80 g）和籼稻品种Kasalath杂交,经单粒传法获得的240个重组自交系（RIL）为作图群体,分别于2010年和2011年对粒长、粒宽、粒厚性状进行鉴定,用完备区间作图法,以均匀分布于12条染色体的141个SSR标记对粒型性状进行QTL检测。共检测到粒型性状的 QTL 18 个,分布于第2、3、5、7、9和12染色体上。其中,控制粒长的QTL 5个,控制粒宽的QTL 6个,控制粒厚的QTL 7个。两年间均能检测到的QTL有7个,分别为粒长QTL qGL3.1,粒宽QTL qGW2.1、qGW2.2、qGW5.1、qGW5.2,粒厚QTL qGT2.3、qGT3.1;其平均贡献率分别为56.19%、4.42%、29.41%、10.37%、7.61%、21.19%和17.06%。第2染色体RM1347-RM5699区间是粒长、粒宽、粒厚的共同标记区间。第3染色体RM6080-RM6832区间为粒长qGL3.1、粒厚qGT3.1共同标记区间。18 个QTL的增效等位基因均来源于大粒亲本TD70,且增效作用显著。定位的大部分位点包含已报道的精细定位和克隆的主要粒型基因;除第2染色体的qGW2.1（qGT2.1）、qGW2.3、qGL2.2和第12染色体的qGT12等位点已有粒型性状相关报道外,定位的qGT22,qGW9 和qGT9可能是新的QTL。     

杂交稻7个米质性状的变异及相关性分析

以10个杂交水稻组合为材料,通过重庆(璧山、沙坪坝)和海南(陵水)不同年份不同地点的2 a6点(次)种植,分析了7个品质性状的变异和各品质性状间的相关性。结果表明,杂交组合在不同点(次)之间精米率、整精米率和糙米率的变异系数较小,垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量的变异系数较大;不同杂交组合之间糙米率、精米率和整精米率的变异系数较小,垩白度、垩白粒率和垩白大小的变异系数均超过50%。经主成分分析,垩白度因子、糙米率因子和垩白粒率因子为影响稻米品质的3个主成分因子,三者对稻米品质的累积贡献率达90.307%。相关分析表明,精米率与糙米率呈极显著正相关,垩白度与垩白粒率和垩白大小呈极显著正相关,整精米率与垩白大小呈显著负相关。通过聚类分析,参试的10个杂交组合被分为4类,不同类别杂交组合间品质性状的差异与亲本的亲缘关系有关。为提升稻米品质,首先应侧重于垩白性状的改良,其次可通过提高糙米率、整精米率和直链淀粉含量,实现稻米品质的整体改善。     

粳稻发芽期耐碱性的QTL检测

 以粳粳交高产106/长白9号的200个F2:3株系为作图群体，在0.15% Na2CO3溶液碱胁迫下，进行了水稻发芽率及其相对碱害率的鉴定评价，并以SSR标记构建的分子连锁图谱为基础，对水稻发芽率及其相对碱害率进行了数量性状基因座(QTL)检测。结果表明，在F3株系群中水稻发芽率及其相对碱害率均呈单峰接近正态的连续分布。共检测到碱胁迫下与水稻发芽率相关的QTL 7个，对表型变异的贡献率范围为4.05%～12.61%，其中位于第6染色体RM225-RM204区间的qGC 6和位于第9染色体RM219-RM3700区间的qGC 9对表型变异的贡献率分别为12.61%和10.85%。共检测到与水稻发芽率相对碱害率相关的QTL 6个，对表型变异的贡献率为4.82%～28.07%，其中位于第2染色体RM29-RM221区间的qRGC 2、位于第6染色体RM225-RM204区间的qRGC 6 1、位于第9染色体RM219-RM3700区间的qRGC 9和位于第12染色体RM260-RM3226区间的qRGC 12对表型变异的贡献率较大，分别为28.07％、15.35％、15.61％和18.91％，为主效QTL，但其相应的区间距离均较远，需要进一步深入研究。所检测的QTL增效等位基因主要表现为部分显性和超显性。     

基于3种遗传统计模型对粳稻米质性状的QTL分析

 以粳粳交组合秀水79/C堡衍生的254个重组自交系为材料，利用基于混合线性模型的QTLMapper 2.0软件的复合区间作图法(MCIM)、基于逐步回归线性模型的QTL IciMapping 3.0软件的完备复合区间作图法(ICIM)和基于多元回归分析的Windows QTL Cartographer 2.5软件的多区间作图回归前进选择法(MIMR)等3种定位方法，对整精米的粒长、长宽比、垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量、糊化温度和胶稠度等7个米质性状进行了QTL分析。结果表明，3种方法同时检测到的具有加性效应的QTL (A QTL)有5个，2种方法同时检测到的A QTL有2个，仅能在1种方法中检测到的A QTL有23个。MCIM、ICIM和MIMR检测到的A QTL个数分别为5、9和28，单个A QTL贡献率为0.89%~38.07%。MIMR检测到的具有上位性效应的QTL (E QTL)在另2种方法中都未被检测到。MCIM 和ICIM同时检测到的E QTL有14对，仅能在1种方法中检测到的E QTL有142对。MCIM、ICIM和MIMR检测到的E QTL对数分别为25、141和4，单对E QTL贡献率为2.60%~23.78%。在秀堡RIL群体中，粒长和垩白度的变异以上位性效应为主，长宽比则以加性效应为主，而垩白粒率、直链淀粉含量、糊化温度和胶稠度为加性效应和上位性效应同等重要。两种及以上方法同时检测到的QTL可靠性高，可用于改良杂交粳稻米质。     

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。     

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。     

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。     

QTL Mapping for Grain Size Traits Based on Extra-Large Grain Rice Line TD70

Grain size traits, including grain length, grain width and grain thickness, are controlled by quantitative trait loci （QTLs）. Many QTLs relating to rice grain size traits had been reported, but their control mechanisms have not yet been elucidated. A recombinant inbred line （RIL） population of 240 lines, deriving from a cross between TD70, an extra-large grain size japonica line with 80 g of 1000-grain weight, and Kasalath, a small grain size indica variety, were constructed and used to map grain size QTLs to a linkage map by using 141 SSR markers in 2010 and 2011. Five QTLs for grain length, six for grain width and seven for grain thickness were detected distributing over chromosomes 2, 3, 5, 7, 9 and 12. Seven QTLs, namely qGL3.1, qGW2, qGW2.2, qGW5.1, qGW5.2, qGT2.3 and qGT3.1, were detected in either of the two years and explained for 56.19%, 4.42%, 29.41%, 10.37%, 7.61%, 21.19% and 17.06% of the observed phenotypic variances on average, respectively. The marker interval RM1347-RM5699 on chromosome 2 was found common for grain length, grain width and grain thickness; qGL3.1 and qGT3.1 were mapped to the same interval RM6080-RM6832 on chromosome 3. All 18 QTL alleles were derived from the large grain parent TD70. Most of the QTLs mapped in the present study were found the same as the genes previously cloned （GW2, GS3 or qGL3, GW5 and GS5）, and several were the same as the QTLs （GS7 and qGL-7） previously mapped. Three QTLs, qGL2.2 on chromosome 2, qGW9 and qGT9 on chromosome 9, were first detected. These results laid a foundation for further fine mapping or cloning of these QTLs.     

Mapping of qTGW1.1,a Quantitative Trait Locus for 1000-Grain Weight in Rice (Oryza sativa L.)

1000-grain weight(TGW) is one of the three component traits of the grain yield in rice(Oryza sativa L). This study was conducted to validate and fine-map qT GW1.1, a minor QTL for TGW which was previously located in a 3.7-Mb region on the long arm of rice chromosome 1. Five sets of near isogenic lines(NILs) were developed from two BC2F4 populations of the indica rice cross Zhenshan 973/Milyang 46.The NIL sets consisted of two homozygous genotypic groups differing in the regions RM11448-RM11522,RM11448- RM11549, RM1232- RM11615, RM11543-RM11554 and RM11569-RM11621, respectively. Four traits, including TGW, grain length, grain width and heading date, were measured. Phenotypic difference between the two genotypic groups in each NIL population was analyzed using SAS procedure GLM.Significant QTL effects were detected on TGW with the Zhenshan 97 allele increasing grain weight by0.12 g to 0.14 g and explaining 8.30% to 15.19% of the phenotypic variance. Significant effects were also observed for grain length and width, whereas no significant effect was found for heading date. Based on comparison among the five NILs on the segregating regions and the results of QTL analysis, qT GW1.1was delimited to a 376.9-kb region flanked by DNA markers Wn28382 and RM11554. Our results indicate that the effects of minor QTLs could be steadily detected in a highly isogenic background and suggest that such QTLs could be utilized in the breeding of high-yielding rice varieties.     

Genetic relationship between grain chalkiness,protein content,and paste viscosity properties in a backcross inbred population of rice

A backcross inbred line population derived from a cross between Koshihikari and Kasalath was used to dissect the genetic relationship among chalkiness, protein content, and paste viscosity properties in rice in three environments. A total of 11 traits (or parameters) were analyzed, including percentage of grains with chalkiness (PGWC), protein content (PC) and protein index (PI), and eight parameters from the viscosity profile. PGWC, PC and PI were significantly correlated with the paste viscosity parameters. We identified 39 QTLs in three environments; ten QTL clusters emerged. Eight QTLs were consistently detected across the three environments and further confirmed using a set of chromosome segment substitution lines (CSSLs) where Kasalath was used as the donor parent and Koshihikari as the recurrent parent. One and two major clusters on chromosome 6 corresponded to the Wx and Alk loci, respectively. The former was responsible for PGWC and most of the viscosity parameters, and the latter for PI and some viscosity parameters. Particularly, QTL qPI-6.1 was linked with both the Wx and Alk loci. The co-locations of QTLs for PGWC and viscosity parameters and the linkage of qPI-6.1 and qBDV-6 at the Wx locus could be largely responsible for the phenotypic correlations between these traits.     

水稻第6染色体短臂株高及产量性状QTL的分解

 针对第6染色体短臂上一个对产量性状遗传具有重要作用的区间RM587-RM19715，从珍汕97B/密阳46重组自交系群体中筛选到1个剩余杂合体，自交衍生获得一个由195个个体组成的F2群体，检测控制株高和产量性状的QTL。经分析，在目标区间的上部和下部分别检测到1个QTL簇，分别对除单株穗数以外的产量性状因子具显著作用，单个QTL对群体性状表型变异的贡献率为5.0%~55.5%。将第6染色体上的产量性状QTL分解到更小的区间中，为产量性状QTL的精细定位和克隆打下了基础。