水稻种子休眠性QTL定位及其对干热处理的响应

 利用Kinmaze（粳稻）/DV85（籼稻）杂交组合衍生的重组自交F11家系 (Recombinant Inbred Lines, RILs)进行了种子休眠性QTL的检测和遗传效应分析。以抽穗后35 d的种子发芽率作为种子休眠性的表型值，分析亲本和81个家系的休眠性表现，利用Windows QTL Cartographer 1.13a软件共检测到4个种子休眠性QTL，分别位于第2、5、11染色体上，其中第2染色体存在2个QTL，各QTL的贡献率变幅8.37%～17.40%。进一步研究了这些休眠性基因位点对干热破除休眠处理的响应，结果表明，来自DV85增强休眠性的QTL位点qDOR-2-1和qDOR-5，以及来自Kinmaze增强休眠性的QTL位点qDOR-11，易被干热处理破除休眠，这3个QTL效应较强，可在种子休眠性状的遗传改良中加以利用；而位于第2染色体上标记XNpb227-XNpb132之间的QTL位点qDOR-2-2却不易被干热处理破除休眠，该位点增强休眠性的基因来自DV85。     

控制水稻种子休眠和抽穗期的数量基因位点

以Nipponbare（japonica）／Kasalath（indica）／／Nipponbare BC1F10的98个家系为材料，连续2年进行了水稻种子休眠和抽穗期基因的定位分析。用WinQTLCart 1．13a软件从全基因组角度检测了休眠性数量性状基因位点（QTLs）。检测结果显示，2003年分别在第5、6和7染色体上，2004年则分别在第4、5、7和11染色体上检测到控制种子休眠性的QTLs位点；贡献率分别介于8．91％-11．09％和8．70％-11．80％。表明第7染色体上位于标记R1357～R1245之间的种子休眠性QTL位点是一个在年度之间稳定表达的控制种子休眠性的基因位点。抽穗期的QTL定位分析表明，4个控制抽穗期的基因位点能在不同年份稳定表达，其他位点受年度间的环境条件影响较大。此外，除第6染色体R2171-R2123间的位点延长抽穗期的基因效应来源于亲本Nipponbare外，其余稳定表达位点的延长抽穗期的基因效应皆来自亲本Kasalath。分析表明，种子休眠与抽穗期没有直接关系，它们分别为不同的基因所控制。     

利用重组自交系群体检测水稻种子休眠性数量性状位点

利用由 191个家系组成的密阳 2 3/秋光重组自交家系 (recombinantinbredlines,RIL)F10 代群体 ,进行种子休眠性数量性状基因座 (quantitativetraitlocus,QTL)的检测和遗传效应分析。以抽穗后 35d的种子发芽率作为种子休眠性的表型值 ,分析亲本和 191个RIL的休眠性表现。通过WinQTLCart软件分析 ,检测到分别位于第 5和第 8染色体上的 2个水稻种子休眠性QTL ,其中位于第 8染色体上QTL的加性效应为负值 ,表明该休眠性基因位点来源于亲本秋光 ;第 5染色体上QTL的加性效应为正值 ,表明该休眠性减效基因来源于亲本密阳 2 3。     

水稻种子休眠性基因座的定位和分析

 水稻种子休眠性是关系到稻米品质和稻种质量的重要农艺性状,与穗发芽抗性直接相关。DNA标记和水稻连锁图谱的发展,为定位种子休眠性的基因位点、研究单个基因的"剂量效应"和剖析各基因位点对环境的敏感性等方面提供了可能性。迄今,利用分子标记,对不同的遗传群体,已初步定位了多个与水稻种子休眠性有关的QTL。本文简要介绍了水稻种子休眠性传统遗传学研究概况,重点对已报道的种子休眠性数量性状基因位点（QTL）进行比较分析,探查稳定表达的种子休眠性QTL,讨论了水稻种子休眠性研究存在的问题和进一步研究的途径。     

Analysis on Quantitative Trait Loci for Resistance to Rice False Smut under Different Environmental Conditions

利用157个家系组成的大关稻（japonica）/IR28（indica）重组自交系（Recombinant inbred lines,RIL）群体,采用高效引发稻曲病人工接种方法,以病情指数作为稻曲病的表型值。在南京、扬州分别鉴定了亲本及 RILs对水稻稻曲病的抗性。利用 QTL Cartographer 软件,对水稻稻曲病抗性基因进行检测分析。两个环境下共检测到 qFsr1、qFsr2、qFsr4、qFsr8、qFsr10a、qFsr10b、qFsr11、qFsr12等8个 QTL,分别位于第1、2、4、8、10、11和12染色体上,贡献率在8.6%~22.5%之间。其中,南京检测到qFsr1、qFsr4、qFsr10a、qFsr11、qFsr12等5个位点;扬州检测到 qFsr2、qFsr8、qFsr10a、qFsr10b、qFsr11等5个位点,qFsr10a、qFsr11在两个环境下中均被检测到,对性状的解释率在18.0%~18.9%之间,使病情指数下降8.0%~14.6%,提高了抗病性。根据抗性位点加性效应方向,在qFsr1、qFsr2、qFsr8、qFsr10a、qFsr11和qFsr12位点上,亲本 IR28存在抗稻曲病的增效等位基因,大关稻具有减效等位基因,而位点 qFsr4、qFsr10b的抗性效应来源正好相反。 qFsr10a、qFsr11及其附近的标记可望在稻曲病抗性分子标记辅助选择育种中加以应用。     

促进植物种子萌发及解除休眠方法的研究

依据种子产生休眠原因的多样性,其解除种子休眠的方法也各异.本文为便于研究植物种子萌发及休眠的解除,同时为农业生产提供技术指导,综述了解除种子休眠的物理法、化学试剂法、生物方法、综合法.其中物理方法包括温度处理、机械处理、低温层积、干藏和干热处理、射线、超声波处理和电场、磁场处理;化学处理包括激素处理、无机化学药剂处理和有机化学药物处理.     

深水稻品种赤禾纹枯病抗性QTLs定位

以高抗纹枯病的深水稻品种赤禾及感病品种Lemont为材料,构建了F2群体,以牙签嵌入法对该群体128株单株进行纹枯病抗性鉴定. 采用105个均匀分布于水稻12条染色体上的SSR多态性标记,构建该群体的分子标记连锁图,进行数量性状位点(QTL)分析.以LOD值2.5为阈值,在全基因组范围内搜索,初步检测到3个主效抗病QTLs,暂命名为qSB-2、qSB-5和qSB-11,分别位于第2、5和11染色体上,各自能解释表型抗性变异的17.17 %、14.7 %和27.78 %,其中qSB-5来自抗病亲本赤禾, qSB-2,、qSB-11来自感病亲本Lemont.     

水稻叶蝉抗性基因回交转育和CAPS标记辅助选择

 以综合性状好但对黑尾叶蝉 (NephotettixcincticepsUhler)敏感的品种台中 6 5作为轮回亲本 ,与抗性品种DV85连续回交 ,得到回交高代BC6F2 群体 ,进行抗叶蝉性状的回交转育。将抗黑尾叶蝉基因Grh2两侧的RFLP标记C189和G14 6 5成功地转换为在亲本间具有多态的CAPS标记。在进行表型选择的同时 ,利用CAPS标记对BC6F2 进行了标记辅助选择 ,分析了CAPS标记与Grh2间的遗传距离和标记辅助选择的效果。所选出的个体具有台中 6 5的遗传背景且携带纯合Grh2基因 ,可作为聚合抗叶蝉基因培育新品种的重要中间材料。     

水稻4个异交相关性状的QTL定位研究

利用由98个家系组成的Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(backcross inbred lines,BIL)作图群体(BC1F12),用复合区间作图方法(CIM),对水稻4个异交相关性状进行了QTL分析.结果表明,开颖角度检测到2个QTL,分别位于第 12 染色体的C1069-R1709和R270-G2140区间,共解释性状变异的18.51%,2个位点的增效等位基因均来自Kasalath.柱头外露率检测到1个QTL,位于第 3 染色体的C63-C563区间,解释性状变异的15.99%,增效等位基因来自Kasalath.单花开花历时检测到1个QTL,位于第9染色体的G385-R2272区间,解释性状变异的10.75%,增效等位基因来自Kasalath.包颈长检测到3个QTL,分别位于第3染色体的C136-R250、第5染色体的R521-C1230和第10染色体的R2194-R1629区间,共解释性状变异的39.40%,qPEL-5位点的增效等位基因来自Nipponbare,qPEL-3和qPEL-10位点的增效等位基因均来自Kasalath.     

种子休眠与休眠解除的研究进展

种子休眠是指有活力的种子在适宜的萌发条件下而不能萌发的现象.种子休眠主要有两种休眠类型即由种皮引起的休眠和由胚引起的休眠.然而实际中有些种子同时存在着这两种休眠类型,首先休眠受复杂的遗传特性的调控,其次休眠还受到环境因素的影响,如种子在母体植株上的发育、储藏期间以及萌发时的光照和温度等.依据种子产生休眠原因的复杂性,解除种子休眠的方法也因成因而异.主要有物理法、化学试剂法和综合法.物理方法包括机械处理、温度处理、低温层积、干藏和干热处理、射线、超声波处理和电场、磁场处理;化学处理包括激素处理、无机化学药剂处理和有机化学药物处理.对一些属综合休眠类型的植物种子,则采用综合法来解除休眠较单一方法效果显著.     

不同年份冷水胁迫下水稻抽穗期和产量性状的QTL分析

【目的】水稻抽穗期、结实率、千粒重和单株粒重跟产量密切相关,且受低温影响较大。在冷水胁迫下检测控制水稻抽穗期、结实率、千粒重和单株粒重的QTL,为水稻孕穗期耐冷遗传机制及分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以粳稻优质品种东农422和耐冷品种空育131为亲本构建的190个重组自交系解析表型变异,构建了覆盖12条染色体,155个SSR标记的遗传连锁图。连续3年在水稻孕穗期进行冷水灌溉处理,考察始穗期、齐穗期、结实率、千粒重和单株粒重5个性状,利用SPSS18.0和GGEbiplot进行表型分析,利用QTLnetwork2.0,采用逐步联合分析法定位和性状相关的QTL,用超几何函数评价QTL间的相关性。【结果】冷水胁迫下,亲本和RIL群体抽穗期推迟,结实率明显降低,千粒重和单株粒重相继降低。始穗期、齐穗期和结实率互为正相关,结实率、千粒重和单株粒重也互为正相关。共有71个加性QTL被检测到,37个跟耐冷性有关,其中单环境分析检测到28个,贡献率大于10%以上的QTL有11个,单处理联合分析共检测到10个和耐冷有关的QTL,贡献率大于10%的QTL有6个。这17个贡献率大于10%且和耐冷性有关的QTL对性状具有增效作用。多环境联合分析检测到12个QTL,平均贡献率仅为3.56%,其中5个QTL参与了环境互作。检测到的20对上位性QTL中,有2个主效QTL区间参与了上位性互作,对性状的遗传起到重要作用。QTL相关性分析表明,控制始穗期,齐穗期和结实率的QTL具有相关性,结实率的QTL也同千粒重、单株粒重的QTL相关。经图谱比较分析,研究发现的部分QTL与前人研究处于相同染色体片段上,其中,q IHD7-2、q FHD7-2、q FHD7-1和q IHD7-1是在多环境下检测到的稳定存在的QTL,同时,q IHD7-1、q IHD7-2、q FHD7-1、q SSR7-1和q SSR7-2和耐冷性有关,这些QTL位点可为水稻抗冷分子育种提供依据。【结论】冷水胁迫下,结实率分别同抽穗期、千粒重和单株粒重存在相似的遗传机制,而抽穗期和千粒重、单株穗重的遗传相互独立。相比而言,冷水胁迫下选择结实率高的品种要比选择其余3个性状困难。     

Mapping resistant QTLs for rice sheath blight disease with a doubled haploid population

Sheath blight(SB) disease,caused by Rhizoctonia solani K(u|¨)hn,is one of the most serious diseases causing rice(Oryza sativa L.) yield loss worldwide.A doubled haploid(DH) population was constructed from a cross between a japonica variety CJ06 and an indica variety TN1,and to analyze the quantitative trait loci(QTLs) for SB resistance under three different environments(environments 1-3).Two traits were recorded to evaluate the SB resistance,namely lesion height(LH) and disease rating(DR).Based on field evaluation of SB resistance and a genetic map constructed with 214 markers,a total of eight QTLs were identified for LH and eight QTLs for DR under three environments,respectively.The QTLs for LH were anchored on chromosomes 1,3,4,5,6,and 8,and explained 4.35-17.53%of the phenotypic variation.The SB resistance allele of qHNLH4 from TN1 decreased LH by 3.08 cm,and contributed to 17.53%of the variation at environment 1.The QTL for LH(qHZaLH8) detected on chromosome 8 in environment 2 explained 16.71%of the variation,and the resistance allele from CJ06 reduced LH by 4.4 cm.Eight QTLs for DR were identified on chromosomes 1,5,6,8,9,11,and 12 under three conditions with the explained variation from 2.0 to 11.27%.The QTL for DR(qHZaDR8),which explained variation of 11.27%,was located in the same interval as that of qHZaLH8,both QTLs were detected in environment 2.A total of six pairs of digenic epistatic loci for DR were detected in three conditions,but no epistatic locus was observed for LH.In addition,we detected 12 QTLs for plant height(PH) in three environments.None of the PH-QTLs were co-located with the SB-QTLs.The results facilitate our understanding of the genetic basis for SB resistance in rice.     

Bulked Segregant Analysis to Detect QTL Related to Heat Tolerance in Rice （Oryza sativa L.） Using SSR Markers

The study was undertaken to assess the genetic effect of quantitative trait loci （QTLs） conferring heat tolerance at flowering stage in rice. A population consisting of 279 F2 individuals from the cross between 996, a heat tolerant cultivar and 4628, a heat-sensitive cultivar, was analyzed for their segregation pattern of the difference of seed set rate under optimal temperature condition and high temperature condition. The difference of seed set rate under optimal temperature condition and high temperature condition showed normal distribution, indicating the polygenic control over the trait. To identify main effect of QTL for heat tolerance, the parents were surveyed with 200 primer pairs of simple sequence repeats （SSR）. The parental survey revealed 30% polymorphism between parents. In order to detect the main QTL association with heat tolerance, a strategy of combining the DNA pooling from selected segregants and genotyping was adopted. The association of putative markers identified based on DNA pooling from selected segregants was established by single marker analysis （SMA）. The results of SMA revealed that SSR markers, RM3735 on chromosome 4 and RM3586 on chromosome 3 showed significant association with heat tolerance respectively, accounted for 17 and 3% of the total variation respectively. The heat tolerance during flowering stage in rice was controlled by multiple gene. The SSR markers, RM3735 on chromosome 4 and RM3586 on chromosome 3 showed significant association with heat tolerance respectively, accounted for 17 and 3% of the total variation respectively. The two genetic loci, especially for RM3735 on chromosome 4, can be used in marker-assistant-selected method in heat tolerance breeding in rice.     

玉米和小麦种子休眠性QTL的比较研究

对玉米和小麦种子休眠性QTL（Quantitative Trait Locis）的比较研究结果表明：玉米和小麦种子休眠性QTL在染色体上的分布表现出了高度的同源性。分析发现在玉米第1、3和8染色体上已定位了的7个种子休眠性QTL,在与之同源的小麦染色体上均有种子休眠性QTL的分布。这种同源性关系将有助于研究和理解玉米及整个禾本科作物基因组的构成和进化。     

在两个环境中检测控制水稻抽穗期的QTL

利用一个DH群体研究了控制抽穗期的QTL,实验分别在杭州(HZ)和海南(HN)两地进行,抽穗期分别在4个和3个不同发育阶段调查.结果表明:在2个环境和7个发育阶段中共检测到8个QTL,分别分布在第1,6,8,10,12号染色体上.其中,2个QTL,qHD-1-1和qHD-12能在2个环境中检测到,其它只能在1个环境中检测到.在HN中一个QTL qHD-10-1主要在发芽后75～85 d检测到其效应,它可解释19.6%的变异.在HZ一个主效QTL qHD-8-1在发芽后80～90 d时检测到效应.其它的QTL只在某一阶段表达.最后讨论了抽穗期QTL的作用模式及其在育种中应用.     

水稻RIL群体高密度遗传图谱构建及粒型QTL定位

【目的】水稻粒型是与产量直接相关的重要农艺性状,影响稻米的外观品质和商品价值。挖掘新的水稻粒型相关基因,对揭示水稻粒型调控的遗传机理研究有重要意义,同时可为水稻粒型分子育种提供新的基因资源。【方法】以极端粒型差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath,以及杂交构建的186个家系的重组自交系群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL株系进行深度测序。统计186个RIL基因型数据,利用滑动窗法（SNP/InDel数目为15）,将窗口内SNP/InDel信息转换成窗口的基因型,预测染色体上的重组断点构建RIL群体的BinMap遗传图谱,结合2年的粒长、粒宽、粒厚和千粒重的表型数据,运用QTL IciMapping软件,采用复合区间作图法对RIL群体的4个性状进行QTL定位。【结果】构建了一张包含12 328个Bin标记的高密度遗传图谱,该图谱各染色体Bin标记数为763—1 367个,标记间平均物理距离为30.26 kb。粒长、粒宽、粒厚和千粒重4个性状在RIL群体中呈近正态连续分布,且2年间的变化趋势相似,符合QTL作图要求。2018年对粒长、粒宽、粒厚及千粒重进行QTL分析,共检测到40个粒型QTL,其中,粒长12个,粒宽9个,粒厚8个,千粒重11个,2019年对粒长、粒宽、粒厚及千粒重进行QTL分析,检测到56个籽粒相关的QTL,粒长15个,粒宽11个,粒厚13个,千粒重17个。分析定位到的96个粒型QTL位点,连续2年都能检测到的QTL位点有11个,其中7个为已克隆的粒型基因位点,4个为未知的新位点,分别分布于第1、3、4、5染色体上,分别为粒长qGL-1-2和qGL5-2、粒厚qGT-3-2、粒宽qGW-4-1。【结论】构建了一张包含12 328个Bin标记的分子遗传连锁图谱,解析大粒粳稻资源的粒型基因,获得了qGW-4-1、qGL5-2、qGT-3-2、qGL-1-2等4个新的粒型QTL,可用于后续粒型调控基因的精细定位及克隆研究。     

两个粳稻材料芽期和苗期耐盐性的QTL定位

[目的]研究新疆粳稻品种芽期和苗期耐盐性QTL,为水稻耐盐种质资源及分子标记辅助选择育种提供理论和实践依据.[方法]利用来自新疆主栽水稻品种秋田小町(弱耐盐)和02 - 11品系(耐盐)杂交,构建F2代群体,共272个株系.通过SSR标记以芽期和苗期主要农艺性状等盐害率为指标,采用完备区间作图法,对新疆主栽粳稻耐盐性进行QTL定位.[结果]共检测到20个与耐盐性相关的QTL,分布于第1、2、4、6、8、10和11染色体上,LOD值变异范围为2.57 ～ 8.39,单个QTL对表型变异的贡献率变异范围为2.97;～15.59;,NY - 12、NY - 13和NY - 19基因作用方式表现为超显性,NY - 17基因作用方式表现为部分显性,为主效QTL.[结论]检测到的与水稻盐胁迫有关的QTL/基因为进一步精细定位和克隆水稻耐盐基因及水稻育种奠定良好基础.     

Genetic analysis seedling vigour under osmotic stress in rice by QTL mapping

Seed vigour is one of the most important parameters for establishing rice seed that affects high yielding production, especially under stress condition in rice (Oryza sativa L.). Improvement of rice yields under abiotic stress through breeding requires a good understanding of genetic factors controlling important traits such as seedling vigour and related traits. To understand the genetic background of the relationships among these traits in indicia rice, we genetically analyzed F2:3 population derived from a cross between Tarommahalli × Khazar, under osmotic stress caused by sorbitol. In this investigation, a simple sequence repeat (SSR) linkage map of 1231.50 cM of rice was constructed by using 74 markers and quantitative trait loci (QTL) analysis was accomplished for eight traits including germination percent, seed germination rate, radicle length, plumule length, coleoptile length, radicle dry matter, plumule dry matter, and coleoptile dry matter. A total of 32 QTLs were identified for the eight traits. Among them, one QTL for percent of germination (qGP-8) was located in RM6208-8264 on chromosome 8 showed large effect (28.99%) on the trait. These results suggest the potential for increase productivity by transferring osmotic stress tolerance gene from Tarommahalli to other rice lines and identification of QTLs with large effects could be considered for use in marker assisted selection (MAS).     

Mapping and Analysis of Quantitative Trait Loci Controlling Seed Dormancy in Rice

Seed dormancy is one of the most important traits related to the rice grain quality and seeds application, because it is associated with pre-harvest sprouting, resulting in a downgrading of quality and severe limitations in end-use application.The recent development of DNA markers and linkage maps of rice has made possible mapping of individual genes associated with complex seed dormancy traits, analyzing the genetics effects of individual genes and genotype-byenvironment interactions. Up to now, numerous quantitative trait loci (QTLs) associated with seed dormancy in rice have been identified and mapped in the molecular genetic map by different populations. In this review, we focus on the genetic base of seed dormancy in rice, especially compare QTLs controlling seed dormancy reported up to now, analyze the expression and stability of QTLs controlling seed dormancy, and discuss the present problems. Finally we show a new pathway to further research on seed dormancy.     

玉米GY220×1145组合粗缩病抗性的QTL定位分析

玉米粗缩病是近年严重影响中国玉米生产的病害,研究其QTL定位有助于利用分子标记辅助选择提高玉米粗缩病抗性育种效率。该研究调查了GY220×1145杂交衍生的重组自交系(RIL)群体109个家系(F10∶11)在2个环境下粗缩病的抗感表型值,结合该组合由272个DNA分子标记构建的遗传连锁图谱,分别采用基于多元回归模型的Win QTL Cartographer 2.5软件的复合区间作图法(CIM)和基于混合线性模型的QTL Network 2.0软件中CIM方法,检测了玉米粗缩病的抗性位点。结果表明:(1)运用Win QTL Cartographer 2.5软件中CIM法,检测到5个抗玉米粗缩病的QTL,解释表型变异的6.9%～17.6%,其中有3个QTL在2个环境下都检测到。5个QTL的加性效应变异幅度为-8.57～11.94。(2)用QTL Network 2.0软件中CIM法,检测到1个控制玉米粗缩病的位点MRDD2-22,解释表型变异的9.0%,加性效应为6.93。在第5连锁群与13连锁群之间存在1对非主效QTL间的互作,解释表型变异的7.4%,互作效应为-7.70。运用多元回归模型和混合线性模型都检测到的位点是MRDD2-22,位于第4染色体长臂g7M7806～n142标记区间,抗性等位基因来自自交系1145,平均加性效应为9.3。MRDD2-22位点可用于分子标记辅助选择进行玉米自交系粗缩病抗性的改良。