水稻产量性状竞争优势QTL定位

【目的】检测与水稻产量性状竞争优势相关的数量性状座位(QTL),探讨水稻竞争优势的遗传基础。【方法】以特青为母本、以基于IR24遗传背景的6个IRBB近等基因系为父本,配组衍生了由204个水稻恢复系株系组成的重组自交系(RIL)群体,并用各个RIL与不育系中9A杂交获得测交F1群体。两年同地种植两套群体,相邻两列并列种植相应的RIL和F1,设2次重复。成熟时每份材料每个重复混收中间4株,考查单株穗数、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量,计算得出2次重复的平均值。在各个性状上,以同一年的数据为基础,将F1表现型减除对应RIL表现型,获得1套衍生数据。以(F1-RIL)数据为基础,应用QTLNetwork 2.0检测QTL;经1 000次Permutation计算,选用全基因组显著性水平P0.05为阈值。【结果】6个产量性状在RIL和F1群体之间均呈极显著正相关,相关系数以千粒重最高,为0.903;以单株穗数和单株产量最低,分别为0.333和0.357;结实率、每穗实粒数和每穗总粒数居中,分别为0.406、0.448和0.680。结果还表明,随着RIL表型值的增加,F1杂种优势强度逐步降低、杂种劣势强度逐步升高。未检测到控制单株穗数的QTL,但在其他5个性状上共检测到16个QTL,分布于水稻第2、3、5、6、8和10染色体,其中,3个控制每穗实粒数,4个控制每穗总粒数,3个控制结实率,4个控制千粒重,2个控制单株产量,单个QTL的贡献率为1.7%—22.1%。控制每穗实粒数的所有3个QTL全部表现为中9A/IR24的竞争优势优于中9A/特青,而在每穗总粒数、结实率和千粒重上,分别有3、2和2个QTL表现为中9A/IR24的竞争优势优于中9A/特青,有1、1和2个QTL表现为中9A/特青的竞争优势优于中9A/IR24。在控制单株产量的2个QTL中,q GY2与控制每穗实粒数和每穗总粒数的q NGP2和q NSP2位于同一区间,q GY10与控制每穗实粒数和结实率的q NGP10和q SF10位于同一区间,它们均表现为中9A/IR24的竞争优势高于中9A/特青。【结论】亲本性状表现和杂种优势均对F1的产量表现具有重要作用,与竞争优势有关的QTL对杂交稻产量性状遗传控制具有重要作用。     

水稻淀粉合成代谢相关基因与千粒重QTLs的连锁分析

稻米淀粉的合成和积累是水稻千粒重形成的重要基础之一。在水稻千粒重QTLs定位分析基础上，对本研究克隆的14个水稻胚乳淀粉合成与积累相关基因及已报道的和预测的42个相关基因进行了电子定位分析，比较水稻淀粉合成代谢相关基因与千粒重QTLs的连锁关系。发现有38个基因位点与千粒重QTLs连锁，说明千粒重形成与胚乳淀粉积累与淀粉结构形成代谢密切相关。本研究结果将为进一步研究水稻产量形成的分子机理提供参考。     

水稻剑叶角度与主穗产量的遗传剖析

理想水稻株型的选育与高产育种密切相关，而剑叶角度则是构成水稻理想株型的重要指标之一，同时也是影响水稻产量的重要因素。合理开发利用水稻中控制剑叶角度及产量相关的数量性状基因座位（QTL），并结合分子育种技术，可更好地为高产制繁种目标服务。通过应用由244个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系（RIL）群体，构建含256个分子标记的连锁图谱，采用QTL区间作图法对剑叶角度及主穗产量等5个性状进行定位分析，共检测到17个QTL，分布于染色体1、2、3、5、6、9、10、11。这些QTL对相应性状的贡献率介于3.46%~25.64%之间。在第1染色体上检测到控制5个性状的QTL，其中控制剑叶角度的两个QTL；在第2、3、9、10、11染色体上分别检测到各一个QTL；第5染色体上检测到控制剑叶、每穗总粒数和每穗实粒数的3个QTL；1个每穗实粒数和2个每穗实粒重的QTL分布于第6染色体上。多个区间表现出对两个性状的显著作用，其中第1染色体2个，第6染色体1个。相关性分析表明，较小的剑叶角度可通过提高结实率进而显著增加产量。     

水稻苗期盐胁迫下叶绿素荧光参数的QTL分析

 应用247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体及其相应的含250个分子标记的高密度分子遗传图谱，通过复合区间作图法，对苗期水培和盐胁迫条件下水稻叶片叶绿素荧光参数进行了数量性状座位（QTL）分析。检测到控制水稻叶片叶绿素荧光参数（Fo、Fm和ΦPSⅡ）的7个主效应QTL，分布在水稻的第1、4、5和11染色体上，贡献率为598%～10.74%。其中,控制水培条件下Fm的QTL与控制盐胁迫下Fo的QTL均位于第5染色体的CDO82-RG413标记区间，说明此区间的QTL具有多效性，可同时影响Fm、Fo两个叶绿素荧光参数。     

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。     

协青早B//协青早B/东乡野生稻BC1F5群体产量性状QTL分析

两年同地种植协青早B//协青早B/东乡野生稻BC1F5群体的202个株系，利用含149个DNA标记的连锁图谱，检测到23个产量性状QTLs，包括每株穗数2个、每穗实粒数4个、每穗总粒数6个、结实率5个、千粒重4个和单株产量2个；有9个QTLs的增效等位基因来自东乡野生稻，包括每株穗数2个、每穗实粒数1个、每穗总粒数5个和千粒重1个，其中6个与前人应用野栽群体检测到的产量性状QTLs位于相似区间。这23个QTLs分布于除第11染色体外的所有水稻染色体中，其中18个形成8个QTL簇，含增效等位基因来自野生稻的2个、来自协青早B的4个，以及效应方向发生变化的2个。这些结果为东乡野生稻增产等位基因的发掘提供了基础。     

水稻稻瘟病菌胁迫应答cDNA片段的表达及定位

 以抗稻瘟病品系G205为材料，应用cDNA微阵列分别获得了一个受稻瘟病菌诱导的含NBS LRR的cDNA克隆（暂命名为RIM1, rice induced by Magnaporthe grisea）和一个受稻瘟病菌抑制的编码腈水解酶（Nitrilase）的cDNA克隆（暂命名为NIT），并通过Northern得到证实。RFLP分析将RIM1和NIT分别定位于水稻第2和第3染色体上，它们均位于控制水稻稻瘟病部分抗性QTL区间。     

与水稻耐逆性相关的叶片丙二醛含量的QTL分析

 丙二醛（MDA)是膜脂过氧化的终产物，其含量可用来反映植物对逆境条件的反应强弱。利用由247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系（RIL）群体及其分子标记连锁图谱，检测了控制水稻丙二醛（MDA）含量的数量性状基因座位（QTL）。所测性状在RIL群体中出现超亲分离。在第1染色体的RG532-RG811和RG381-RG236标记区间，共检测到2个控制水稻叶片MDA含量的QTL,加性效应分别来自母本珍汕97B和父本密阳46，贡献率分别为4.33%和462%。     

应用剩余杂合体衍生群体定位水稻粒重粒形QTL

【目的】粒重粒形是影响水稻产量和品质的重要因素,由大量数量性状座位(QTL)控制,其作用变异极大,但以往研究主要着眼于效应大的QTL。本研究在剔除主效QTL影响的基础上,开展微效粒重粒形QTL分析。【方法】在前期研究基础上,从原群体挑选出1个剩余杂合体单株,构建了在主效QTL区间纯合、在其余区域中13个区间分离的群体,种植于浙江杭州和海南陵水,测定千粒重、粒长和粒宽。【结果】采用Windows QTL Cartographer 2.5,检测到22个QTL,分布于10条染色体的12个区间,其中,10个区间在两地均呈显著作用,2个区间仅在杭州试验中呈显著作用。进一步从该群体筛选出1个只在其中4个QTL区间杂合的单株,自交构建分离群体,验证了这4个区间对粒重粒形的效应。【结论】排除主效QTL有利于提高微效粒重粒形QTL的检测功效;虽然微效QTL可能易受环境和遗传背景影响,但仍可具有稳定表现。这些结果为进一步开展粒重粒形QTL的精细定位、克隆和分子标记辅助选择奠定了基础。     

超级杂交稻分子育种研究

 结合作者开展的研究工作，特别是近年来在水稻籼粳特异性DNA标记筛选与应用、数量性状基因定位和分子标记辅助抗病育种等研究上取得的研究进展，综述了水稻分子标记辅助选择在超级杂交稻育种中的应用情况及其取得的重要成果。