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。     

粳稻垩白性状的QTL检测

 利用大粒粳稻DL115与小粒粳稻XL005杂交获得的F2群体200个单株为作图群体,采用复合区间作图方法,利用SSR标记对稻米垩白性状进行了数量性状基因座(QTL)检测。研究结果表明,稻米垩白粒率、垩白大小和垩白度在F3株系均呈连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。检测到与稻米垩白性状相关的QTL 8个,分别位于第3（5个）、第5（2个）和第6（1个）染色体上,包括与垩白粒率有关的QTL 3个,与垩白大小相关的QTL 2个,与垩白度有关的QTL 3个。其中位于第3染色体RM6832-RM411、RM15456-RM6832和RM6266-RM15456区间的qPGWC3、qACE3b和qDEC3b,分别解释垩白粒率、垩白大小和垩白度表型变异的43.89%、18.83%和19.57%,为主效QTL。上述3个主效QTL所在染色体上的位置与前人研究结果均不一致,认为是新的QTL。所检测到的8个QTL中,除qPGWC6的增效等位基因来自无垩白亲本XL005外,其他7个QTL的增效等位基因均来自垩白性状值较大的亲本DL115。垩白粒率和垩白大小基因作用表现为部分显性,垩白度基因作用表现为加性。     

水稻粒形及千粒重QTL定位与上位性分析

利用粒形及千粒重存在显著差异的2个亲本(TY319、8B)杂交构建的F3群体为作图群体,对粒长、粒宽、长宽比及千粒重进行QTL定位与上位性分析。共检测出13个影响粒形及千粒重的QTL,分别位于第1,2,4,7,8,10,12染色体,LOD值介于2.66~5.88,表型变异贡献率介于7.41%~44.93%,其中,第1染色体上控制长宽比的q LWR-1未见报道,可能是新的QTL。此外,通过上位性分析,粒长、长宽比和千粒重3个性状共检测到21个互作,粒宽未检测到互作位点。     

西藏半野生小麦粒型性状的QTL定位

为了解西藏半野生小麦粒型性状的QTL差异,以西藏半野生小麦Q1028和郑麦9023(ZM9023)杂交后获得的重组自交系群体为试验材料,于2012、2013和2015年分别在四川农业大学温江试验田种植,对其粒型性状(粒长、粒宽、粒厚、长宽比、籽粒大小)进行遗传分析。结果表明,重组自交系群体粒型性状均呈正态分布,对籽粒大小的影响依次为粒宽、粒厚、粒长。在三个年度环境中,总共检测到33个控制小麦粒长、粒宽、粒厚、籽粒大小和长宽比的QTL位点。其中,13个控制粒长的QTL分布在1B、2B、2D(3个)、3A、4A、5B、6A、6B、7A(3个)染色体上,每个位点对表型变异的贡献率为5.37%~11.57%。6个控制粒宽的QTL分布在2B、2D、4A、5B、6A、7A染色体上,可以解释表型变异的6.43%~12.69%。3个控制粒厚的QTL位于2B和2D(2个)上,表型贡献率分别为12.75%、10.00%和8.49%。9个控制籽粒大小的QTL分别位于2B、2D(2个)、4A、5B、6A、7A(3个)染色体上,单个QTL可解释6.26%~14.69%的表型变异。另外,本研究还在2B、2D、4A、5B、6A、7A染色体上共发现7个QTL富集区,这些染色体上的QTL和富集区与籽粒性状密切相关,在育种中值得关注。其中,2B染色体上XwPt-3561~XwPt-6932分子标记区间内有控制粒长、粒宽、粒厚、籽粒大小的遗传位点,6A染色体上标记wpt-730109与wpt-7063之间有控制增加籽粒宽度和籽粒大小的位点。     

C815S衍生水稻两用核不育系的碾磨和外观品质性状配合力分析

为研究C815S衍生的8个水稻两用核不育系(505S、614S、706S、711S、712S、714S、715S和718S)的碾磨品质和外观品质性状的配合力,采用8个不育系和25个恢复系按不完全双列杂交方案配制的200个杂交组合为试验材料,对糙米率、精米率、整精米率、粒长、粒宽、长宽比、垩白粒率和垩白度8个碾磨品质和外观品质性状进行了配合力分析。所有性状不育系和恢复系的一般配合力方差、不育系×恢复系的特殊配合力方差均达到极显著水平,一般配合力方差明显大于特殊配合力方差。糙米率、粒长、粒宽的恢复系一般配合力方差大于不育系,整精米率、长宽比不育系一般配合力方差大于恢复系,精米率、垩白粒率、垩白度不育系和恢复系一般配合力方差相当。所有性状广义遗传力均在83%以上,狭义遗传力总体上表现为粒宽粒长糙米率长宽比垩白粒率整精米率精米率垩白度,其中粒长和粒宽的狭义遗传力大于80%,垩白度的狭义遗传力仅35.99%。614S、712S和715S的整精米率和长宽比一般配合力均表现为微弱的负效应或正效应,而垩白粒率和垩白度呈现出较大的负向一般配合力,可望配制出整精米率高、长宽比大、垩白度低的优质杂交稻组合。     

籼稻C84和粳稻春江16B重组自交系遗传图谱构建及籽粒性状QTL定位与验证

【目的】本研究旨在挖掘水稻粒型新基因、探索其分子机理,解析籽粒发育调控遗传网络奠定基础,并为通过分子标记聚合有利基因开展超级稻分子设计育种提供理论依据。【方法】以植株和籽粒形态差异较大的晚粳稻品种春江16B(CJ16B）和广亲和中籼稻背景恢复系C84为亲本构建含有188个家系的重组自交系为作图群体,利用158对在双亲中存在多态性差异的分子标记,构建了遗传连锁图谱,总遗传距离为1428.40cM,平均标记间距为9.04cM。在构建遗传图谱的基础上,完成RIL188个株系籽粒的粒长、粒宽、粒厚、长宽比和千粒重等5个性状考查并进行QTL定位。【结果】在海南陵水和浙江杭州两地共检测到籽粒相关主效QTL30个,包括籽粒QTL新座位18个,解释遗传变异3.51%~17.25%。其中粒长、粒宽、粒厚和长宽比QTL位点分别为9个、5个、5个和6个,千粒重QTL位点5个。经基因座位比对,发现有5个QTL区间与已克隆的调控籽粒形态相关基因座位相近,我们通过对双亲目标基因的测序并根据差异位点设计dCAPs分子标记进行验证。【结论】该RIL群体及其遗传图谱可用于水稻重要农艺性状主效QTL基因的定位和克隆,新定位的18个粒型QTL可以为水稻籽粒发育调控网络提供补充和资料积累。     

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。     

波兰小麦×普通小麦品系“中13”RIL群体籽粒特性的QTL定位

小麦籽粒特性与籽粒产量和品质密切相关。本研究以波兰小麦(Tiriticum polonicum L.)×普通小麦(Triticum aestivum L.)品系"中13"杂交组合衍生的99个F8重组自交系(Recombinant inbred lines,RIL)群体为材料,利用SSR分子标记构建连锁遗传图谱。根据两年实验数据,利用复合区间作图法对粒重、粒长和粒宽3个籽粒特性相关性状进行了QTL定位分析,共检测到12个与籽粒特性相关的加性QTL位点。其中,3个粒重QTL,1个位于1A染色体上,另外2个都在2A染色体上,单个QTL可解释表型变异的13.35%～20.04%;5个粒长QTL,其中2个位于2A染色体上,其余3个分别位于3A、5A和2B染色体上,单个QTL可解释表型变异的8.53%～21.03%;4个粒宽QTL,分别位于1A、2A、3B和5B染色体上,单个QTL可解释表型变异的9.76%～40.79%。在2A染色体上共检测到5个籽粒特性相关性状的QTL,表明2A染色体与籽粒特性关系密切。     

辽宁省水稻品种外观品质性状分析

以近年来辽宁省审定的77个水稻品种为试材,对辽宁省水稻品种外观品质性状进行了分析。结果显示,辽宁省水稻品种间外观品质性状差异较大,垩白粒率、垩白度变异幅度最大。垩白、粒形、透明是影响稻米外观品质的主要因子。性状间只有粒长与籽粒长宽比、垩白粒率与垩白度、粒长与透明度相关达到极显著或显著水平。中等粒长品种垩白性状和透明程式度较好,为品种外观品质改良和田间选择提供了依据。同时,探讨了在水稻品质改良中种质资源利用问题。     

小麦籽粒性状的QTL定位

为了明确小麦籽粒性状的遗传控制基础,以γ射线诱变结合花药培养创制的大粒、高蛋白小麦新种质H307及生产上主栽品种郑麦9023创建的含有310个株系的重组自交系为实验材料,利用QTL-ICIMapping V3.3软件构建了包含133对SSR标记的遗传连锁图谱,对千粒重、粒长、粒宽、籽粒面积、周长、粗蛋白和淀粉含量进行QTL分析,结果在两年环境条件下共检测到47个加性QTL和10个QTL富集区,其中6个千粒重QTL,分别位于1D、2B、3D、6D和7A染色体上,单个QTL可解释4.54%~13.14%的表型变异;31个粒形QTL,位于1B、1D、2B、3B、3D、5A、5D、6B、6D、7A和7D染色体上,单个QTL可解释2.90%~15.86%的表型变异;10个粗蛋白和淀粉含量QTL,分别位于1A、1B、4B和6A染色体上,单个QTL可解释3.64%~12.19%的表型变异。2B染色体上检测到1个贡献率较大且能稳定表达的重要染色体区段,该区段包含控制小麦千粒重、粒长、粒宽、籽粒面积和周长的10个QTL。1BL染色体上检测到1个控制籽粒粗蛋白含量的微效QTL,对表型的贡献率为3.64%,与连锁分子标记gwm818的遗传距离为0.22cM,该位点是一个不同于前人研究结果的新位点。     

QTL Analysis for Seven Quality Traits of RIL Population in Japonica Rice Based on Three Genetic Statistical Models

QTL mapping for seven quality traits was conducted by using 254 recombinant inbred lines (RIL) derived from a japonica-japonica rice cross of Xiushui 79/C Bao. The seven traits investigated were grain length (GL), grain length to width ratio (LWR), chalk grain rate (CGR), chalkiness degree (CD), gelatinization temperature (GT), amylose content (AC) and gel consistency (GC) of head rice. Three mapping methods employed were composite interval mapping in QTLMapper 2.0 software based on mixed linear model (MCIM), inclusive composite interval mapping in QTL IciMapping 3.0 software based on stepwise regression linear model (ICIM) and multiple interval mapping with regression forward selection in Windows QTL Cartographer 2.5 based on multiple regression analysis (MIMR). Results showed that five QTLs with additive effect (A-QTLs) were detected by all the three methods simultaneously, two by two methods simultaneously, and 23 by only one method. Five A-QTLs were detected by MCIM, nine by ICIM and 28 by MIMR. The contribution rates of single A-QTL ranged from 0.89% to 38.07%. All the QTLs with epistatic effect (E-QTLs) detected by MIMR were not detected by the other two methods. Fourteen pairs of E-QTLs were detected by both MCIM and ICIM, and 142 pairs of E-QTLs were detected by only one method. Twenty-five pairs of E-QTLs were detected by MCIM, 141 pairs by ICIM and four pairs by MIMR. The contribution rates of single pair of E-QTL were from 2.60% to 23.78%. In the Xiu-Bao RIL population, epistatic effect played a major role in the variation of GL and CD, and additive effect was the dominant in the variation of LWR, while both epistatic effect and additive effect had equal importance in the variation of CGR, AC, GT and GC. QTLs detected by two or more methods simultaneously were highly reliable, and could be applied to improve the quality traits in japonica hybrid rice.     

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。     

QTL mapping of grain quality traits in rice

Grain quality improvement is one of the most important goals in a rice breeding program. An indica variety with small grain size was crossed to a japonica variety with large grain size to construct a set of recombinant inbred lines (RILs) which was used to identify quantitative trait loci (QTLs) controlling eight grain quality traits. Based on a linkage map of 185 SSR markers, a total of 16 QTLs were mapped on six chromosomes. A pleiotropic main effect QTL (M-QTL) flanked by RM3204 and RM16 on chromosome 3 influences the grain length (GL), length width ratio (LWR) and head rice ratio (HRR), explaining the phenotypic variation of 46.0, 36.1 and 29.7%, respectively. A total of 18 epistatic QTLs were identified for all the traits except MRR, distributed on all the chromosomes except chromosome 10. Two M-QTLs for GL and one M-QTL for GW were involved in epistatic QTL. No significant interaction between M-QTL or epistatic QTL and environment was detected except AC having significant M-QTL by environment interaction with minor effect. GL and LWR have a significant negative relation with HRR which might make it difficult to develop long grain with higher HRR in the rice breeding practice.     

不同生态类型间杂交粳稻品质性状及其遗传分析

 研究了8个不同生态类型的粳稻品种所配成的8×8双列杂交的F2稻米的7个品质性状的表现及遗传。结果表明：（1）8个亲本各品质性状表观差异不大，但F2代出现超亲现象，表明亲本间基因呈分散分布。（2）米粒宽、米粒重、垩白率、糊化温度、胶稠度5个性状的遗传符合加性 显性模型，且均以显性效应为主。粒长和直链淀粉含量2个性状的遗传不符合加性 显性模型，存在上位性。（3）粒宽、粒重2个性状的显性基因具减效作用，垩白度、糊化温度和胶稠度3个性状的显性基因具增效作用。（4）越光在糊化温度性状上比其他品种带有较多的隐性基因；镇稻88在粒宽、粒重2个性状上带有较多的显性基因；秀水04在粒长和胶稠度2个性状上带有较多的显性基因，在垩白度性状上带有较多的隐性基因。     

不同环境条件下稻谷粒形数量性状的QTL分析

 以窄叶青8号和京系17构建的加倍单倍体群体为材料，系统分析了稻谷粒长、粒宽及长宽比3个性状在北京、杭州、海南3个不同环境下的表现，并进行了数量性状基因位点的比较定位。检测结果表明，3个环境下共检测到18个QTLs，分布于水稻第1、2、3、4、6、8和12染色体上，其中与粒长性状相关QTL 3个，LOD值为2.69~4.75，贡献率为9.9%~18.4%；与粒宽性状相关QTL 9个，LOD值为2.43~5.77，贡献率为8.4%~25.6%；与长宽比性状相关QTL 6个，LOD值为2.44~6.02，贡献率为9.8%~22.7%。     

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。     

粳稻8个异交相关性状及其中亲优势的QTL定位与遗传分析

 为探明控制粳稻异交相关性状及其中亲优势的基因作用类型,利用秀堡RIL群体及其2个回交(BCF1)群体对穗抽出度、剑叶长、剑叶角度、穗剑高度差、倒2叶长、倒2叶角度、穗与倒2叶（穗二）高度差和倒1节间长8个异交相关性状及其中亲优势进行QTL定位。3个群体中共检测到45个显著的主效QTL（M QTL）,单个M QTL的贡献率变幅为1.5%～803%。73.3%的M QTL表现为加性效应,4.5%的M QTL表现为部分或完全显性效应,22.2%的M QTL表现为超显性效应。3个群体中共检测到82对显著的双基因上位性QTL（E QTL）。RIL群体中检测到43对E QTL,单对E QTL的贡献率变幅为1.0%～7.0%,平均2.7%。在以秀水79为父本、与秀堡RIL群体回交的后代（XSBCF1群体）中检测到16对E QTL,其中利用BCF1表型值检测到11对E QTL,单对E QTL的贡献率变幅为11.2%～36.8%,平均21.0%;利用中亲优势值检测到6对E QTL,单对E QTL的贡献率变幅为33.1%～76.8%,平均55.0%。在以C堡为父本、与秀堡RIL群体回交的后代（CBBCF1群体）中检测到23对E QTL,其中利用BCF1表型值检测到16对E QTL,单对E QTL的贡献率变幅为6.2%～60.0%,平均24.0%;利用中亲优势值检测到7对E QTL,单对E QTL的贡献率变幅为21.3%～44.4%,平均31.0%。上述结果表明,粳稻异交相关性状是由多位点控制的,基因对性状本身的作用类型以加性效应为主;粳稻异交相关性状中亲优势主要遗传基础为超显性效应和上位性效应。