利用野栽杂交分离群体定位水稻结实率QTLs

【目的】利用野栽杂交分离群体定位水稻结实率,为能更好地挖掘和利用野生稻中控制穗结实率基因的QTL位点提供参考。【方法】分别以广西普通野生稻资源Y03为父本和栽培稻品种日本晴为母本,经过杂交构建包含142个单株的F2定位群体,然后利用覆盖水稻基因组的184对SSR分子标记,采用复合区间作图法(CIM),以LOD=2.5为阈值检测控制结实率的QTL。【结果】共检测到3个影响结实率的QTL。其中,2个QTL位于第1染色体,1个QTL位于4号染色体上,并分别命名为q SSR1-1,q SSR1-2和q SSR4-1。q SSR1-1位于第1染色体RM486~RM5501,表型贡献率为14.49%;q SSR1-2位于第1染色体RM102~RM315,表型贡献率为8.63%;q SSR4-1位于第4染色体RM252~RM119,表型贡献率为8.27%。对结果进行分析还发现,在3个QTL位点上来源于野生稻亲本Y03的等位基因均有利于提高水稻结实率。随后,根据获得的主效QTL定位信息最终开发出与水稻结实率性状紧密连锁、可用于分子育种的分子标记RM119。【结论】发掘的新QTL和性状连锁标记可为水稻产量性状QTL的发掘和分子标记辅助选择育种提供重要的基因资源和分子选择工具。     

利用染色体片段代换系定位水稻抽穗开花期耐热性QTL

利用以粳稻日本晴为受体、籼稻9311为供体的经全基因组重测序的染色体片段代换系为材料,以水稻耐热指数[(常温结实率-高温结实率)/常温结实率]为评价指标,通过比较江苏扬州2013年大田极端高温和2012年常温条件下水稻耐热性的差异来定位水稻耐热性QTL(数量性状基因座位)。共检测到3个耐热性QTL,分别位于第2、第4和第12号染色体上,LOD(logarithm of odds)值分别为2.56、4.02和2.79,贡献率分别为4.95%、7.99%和5.44%。其中q HT12.1表现为正向效应,而q HT2.1和q HT4.1表现为负效应。相关研究为后续耐热QTL的精细定位、克隆和高温钝感型优异品种的培育提供了依据。     

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。     

利用染色体片段置换系群体检测水稻产量相关性状QTL

为了发掘单株产量及其构成因素相关性状的数量性状基因座(QTL),本研究以9311/日本晴染色体片段置换系群体为材料,调查了单株产量及单株产量构成因素(单株实粒数、单株总颖花数、结实率、每穗实粒数、有效穗数、每穗颖花数、千粒质量等8个性状)。利用Ici Mapping v3.1软件,将分子标记检测结果与田间性状调查值相结合,定位了与单株产量、单株实粒数、千粒质量、每穗颖花数、结实率、单株总颖花数6个性状有关的QTL,未定位到与有效穗数(EPN)和每穗实粒数(GPP)有关的QTL。共定位到的10个相关QTLs,分别分布于第1条、第2条、第5条、第7条、第8条染色体的7个区间,贡献率为7.52%~44.59%,其中4个QTLs的贡献率大于10.00%。单株产量q GY1,单株实粒数q GN1,结实率q SSR1.2、q SSR2和q SSR8,加性效应值为负值,表明9311的等位基因表现为增效作用;单株总颖花数q SN2,结实率q SSR1.1,千粒质量q TGW5,每穗颖花数q SPP5和q SPP7,加性效应值为正值,表明日本晴的等位基因表现为增效作用。10个QTLs位点中,除q SN2、q TGW5、q SPP5与已克隆的LP、q SW5、Os NADH-GOGAT2可能位于同一区域外,其余7个位点均未被克隆或精细定位。     

利用野栽分离群体定位水稻粒型相关QTL

【目的】挖掘水稻粒型相关QTL位点可为水稻的粒型遗传机制研究和优质化分子育种提供理论基础。【方法】以广西普通野生稻高代自交系材料ZY03为父本,栽培稻品种日本晴为母本,通过常规杂交获得包含160个单株的F_2分离群体,并开展粒长、粒宽及粒长宽比等粒型性状的调查。利用分布于水稻12条染色体上的184个SSR标记对F_2群体单株进行分子检测。应用MAPMAKER EXP 3.0软件进行数据分析,构建分子标记连锁图。应用QTLmapping3.0软件,采用复合区间作图法(composite interval mapping,CIM),以LOD=2.5为阈值检测控制粒长、粒宽和粒长宽比等性状的QTL。【结果】在F_2群体中,目标性状呈现连续变异,有明显的双向超亲分离现象。共检测到与粒型相关的QTL 3个,其中1个粒长QTL位于第5染色体RM405~RM548区间内,被命名为qGL5.1,表型贡献率为10.68%,加性效应为0.02;在第1染色体RM5501~RM486区间内检测到1个控制粒宽的QTL,被命名为qGW1.1,表型贡献率为10.56%,加性效应为0.34;在第5号染色体RM405~RM548区间检测到1个控制粒长宽比的QTL,被命名为qLWR5.1,表型贡献率为14.77%,加性效应为0.12。上述所有QTL的增效等位基因均来自于亲本ZY03。其中,粒长QTL qGL5.1与粒长宽比QTL qLWR5.1位于同一标记区间内。【结论】从野栽分离群体挖掘到3个野生稻的粒型QTL位点,定位结果可用于下一步主效QTL的精细定位和分子标记辅助选择育种。     

利用单片段代换系定位水稻抽穗期QTL

 抽穗期是水稻品种的重要农艺性状之一，对抽穗期QTL进行定位并研究其遗传效应在水稻育种中是至关重要的。本研究利用以6个水稻品种为供体的52个单片段代换系为试验材料，通过t测验比较单片段代换系与受体亲本华粳籼74之间抽穗期的差异，对代换片段上的抽穗期QTL进行了鉴定。以P≤0.001为阈值共鉴定出20个抽穗期QTL，这些QTL分布于水稻的10条染色体。QTL加性效应值为-5.9～1.1，加性效应百分率为-7.4%～1.4%。有8个QTL被定位在小于10.0 cM的区段内。利用1个单片段代换系与华粳籼74杂交发展的F2群体对qHD-3-1进行了定位。在作图群体中，早抽穗和迟抽穗植株数符合3:1的分离比，早抽穗表现为显性。利用微卫星标记将qHD-3-1定位于3号染色体短臂，PSM304和RM569分别位于其两侧，遗传距离分别为2.4 cM和5.1 cM。     

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OTL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.     

水稻幼苗耐镉胁迫QTL的定位研究

为进行水稻苗期耐镉胁迫QTL的定位研究,以籼稻品种昌恢121为轮回亲本、粳稻品种越光为供体亲本构建的染色体片段代换系(CSSL)群体,共97个家系为试验材料,利用质量浓度为17 mg/L的CdCl2溶液,采用水培方法进行水稻幼苗镉胁迫处理,以不加CdCl2的水培液作为对照,以苗长、根长、苗鲜重、根鲜重、苗干重、根干重等6个性状的耐镉胁迫指数为耐镉指标,检测到7个LOD2.5的耐镉胁迫相关QTL,分别分布在水稻的第1、4、7、8、10号染色体上,贡献率在9.84%～24.50%。其中包括2个根长耐镉胁迫QTL,3个根鲜重耐镉胁迫QTL,根干重、苗干重QTL各1个。贡献率最大的是位于7号染色体上的根鲜重耐镉胁迫QTL,贡献率为24.50%,LOD值为4.82。不同形态性状间未检测到相同的QTL区域。     

不同环境条件下水稻株高的QTL定位分析

用水稻测序品种培矮64s和Nipponbare为亲本构建的含137个SSR标记的连锁遗传图谱和(培矮64s/Nipponbare)F2、F2∶3群体的180个单株(株系)对水稻的株高性状进行了2年2点的QTL定位分析。2年2点共检测到8个QTL分别位于第1、2、3、4、5、7、10染色体,表型贡献率6.9%～47.7%。F2群体(成都试点)共检测到6个QTL,分布在第1、1、3、4、5、7染色体上,F2∶3群体(海南试点)共检测到4个QTL,分布在第1、2、4、10染色体上,其中位于第1、4染色体上的qPH1-2和qPH4为重复检测到的QTL。对所定位QTL的价值、用QTL定位预测基因的功能等进行了探讨。     

利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比QTL

水稻籽粒长宽比是影响水稻品质和产量的重要农艺性状之一,是由多基因控制的数量性状。染色体片段代换系由于可以减少分离群体中个体间遗传背景的干扰,已成为定位和克隆复杂性状QTL的重要材料。本研究利用以籼稻品种9311为背景、以粳稻品种日本晴为代换片段构建的128个经过2代重测序的染色体片段代换系群体作为试验材料,利用多元回归,结合Bin-map图谱,定位到了4个控制水稻籽粒长宽比的QTL。其中,qLWR2.1被定位在第2染色体上的812 145 bp区间内,加性效应值为-0.04,加性效应百分率为-1.12%;qLWR2.2被定位在第2染色体上的324 166 bp区间内,加性效应值为0.17,加性效应百分率为4.14%;qLWR3.1被定位在第3染色体上的17 825 bp区间内,加性效应值为-0.25,加性效应百分率为-7.73%;qLWR11.1被定位在第11染色体上的945 168 bp区间内,加性效应值为0.21,加性效应百分率为5.15%。本研究结果为精细定位并克隆相应QTL,进而探明水稻籽粒长宽比QTL的分子调控机制奠定了基础。     

盐、碱胁迫条件下粳稻Na~+、K~+浓度的QTL分析

【目的】水稻栽培区土壤的盐、碱化日趋严重,植物体内Na+、K+浓度及Na+/K+是植物耐盐、碱性重要指标。在盐、碱胁迫条件下检测水稻苗期地上部和根部的Na+、K+浓度及Na+/K+的QTL位点,为水稻的耐盐、碱性遗传机制及分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以优质高产水稻品种东农425与耐盐、碱水稻品种长白10为亲本构建重组自交系(RIL)为作图群体,利用102对SSR标记构建遗传连锁图谱,该图谱覆盖水稻基因组约1 915.05 c M,标记间平均距离为18.77 c M;在140 mmol·L-1 Na Cl盐胁迫和0.15%Na2CO3碱胁迫处理条件下,对水稻苗期地上部和根部的Na+、K+浓度及Na+/K+等性状进行测定,利用SPSS v19.0对各性状进行相关分析,并采用QTL Ici Mapping v3.3的完备区间作图法(ICIM)进行QTL定位。【结果】盐、碱胁迫条件下,亲本及RIL群体地上部Na+、K+浓度均高于地下部Na+、K+浓度,各性状在RIL群体中基本符合正态分布,表现出典型的数量性状遗传特征,符合QTL定位要求。相关分析结果表明,盐、碱胁迫条件下,地上部Na+与K+及根部Na+与K+均呈极显著正相关,2种胁迫条件下的各性状相关性不显著。盐、碱胁迫条件下共检测到15个与Na+、K+浓度和Na+/K+相关的QTL,2种条件下所检测到的QTL位于不同染色体区域。在盐胁迫下共检测到5个QTL,包括1个与地上部K+浓度相关QTL,位于第8染色体的RM1308—RM281区间内,贡献率为6.83%;3个与根部Na+浓度相关QTL,位于第3和第8染色体上,其中q SRNC3-1贡献率最大,为16.41%;1个与根部K+浓度相关QTL,贡献率为3.52%;未检测到与地上部Na+浓度、Na+/K+及根部Na+/K+相关的QTL。在碱胁迫下共检测到10个QTL,包括1个与地上部Na+浓度相关的QTL,位于第2染色体的RM1347—RM48区间内,贡献率为14.41%;1个与地上部K+浓度相关QTL,位于第2染色体的RM1255—RM213区间内;3个与地上部Na+/K+相关QTL,分别位于第2、7、10染色体上,其中q ASNK2贡献率最大,为7.57%;1个与根部Na+浓度相关QTL,位于第3染色体的RM293—RM232区间内,贡献率为13.71%;2个与根部K+含量相关QTL,分别位于第1染色体的RM5—RM9和第2染色体的RM12865—RM12941区间内;2个与根部Na+/K+相关QTL,分别位于在第3和第4染色体上,其中q ARNK3贡献率较大,为10.48%。通过比较图谱发现,本研究中的大部分QTL与以往不同群体中影响耐盐、碱相关性状的QTL定位在同一或相邻的染色体区域,另外在碱胁迫下所检测到的q ASKC2和q ARKC2在前人研究中未见报道,可能存在新的耐碱性位点。【结论】在盐、碱胁迫条件下,Na+、K+的吸收和运输均是平行而独立的过程,且根部对Na+和K+的吸收与向地上部运输存在不同的遗传机制;盐、碱胁迫条件下,水稻Na+、K+浓度的遗传是相互独立的。     

水稻主要农艺性状的QTL分析

【目的】通过对水稻Oryza sativa主要农艺性状的遗传研究,挖掘优异主效QTL,为利用分子标记辅助选择进行高产、优质育种提供理论基础.【方法】以粳稻品系中野1211与籼稻品系中大304构建的重组自交系群体188个家系为试验材料,利用该重组自交系群体构建的含有142个SSR标记分子连锁图,采用区间作图法对抽穗期、单株有效穗数、株高、穗长、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率、穗着粒密度、粒长、粒宽、粒形、千粒质量和单株质量13个主要农艺性状进行早、晚季的全基因组QTL定位.【结果和结论】除株高没有检测到相关的QTL之外,其余的每个性状检测到的QTL数目为2~15个.12个性状共检测到73个QTL,分布于水稻的12条染色体上,其中仅在早季能检测到的有34个,仅在晚季能检测到的有23个,两季都能检测到的只有16个.单个QTL的贡献率在5.3%~28.4%之间,其中超过20%以上的有10个.检测到的新位点为12个.早晚两季在多数染色体的多处区段上均检测到多个紧密连锁的QTL.检测到的12个新位点为水稻主要农艺性状的QTL定位增加了新的遗传信息,重复检测到的16个QTL可用于水稻分子标记辅助育种.     

水稻穗部性状QTL分析

为分析不同遗传世代QTL定位结果的差异,鉴定新的稳定表达的主效QTL,为水稻高产和穗型性状育种提供参考信息。以沈农0530-9和北陆129杂交衍生的F2群体和F2∶3家系为试验材料,对穗部性状和籽粒大小性状进行QTL(Quantitative trait loci)分析。共检测到47个穗粒性状相关的QTL,分布于12条染色体上,F2和F2:3群体分别均检测到30个QTL,2个群体检测到的QTL的LOD值、贡献率和效应值存在明显差异,仅有13个QTL能在2个群体中稳定表达;QTL存在明显的遗传重叠现象,成簇分布在第1、2、3、6和9号染色体上,5个区段包含23个相关QTL,占QTL总数的55.32%,其它QTL在染色体上相互独立。不同遗传世代QTL定位结果存在一定差异,位于第2和9号染色体上位点是调控穗粒性状的稳定表达的多效性热点区域,其中位于第2染色体上QTLq PL2、q PW2和q ST2是3个新的稳定表达的QTL,值得做进一步深入研究。     

水稻穗长和有效穗数的QTL定位分析

水稻的穗长和有效穗数与产量有着密切的关系。本试验以籼稻品系中的V20B为母本,爪哇稻品系中的CPSLO17为父本杂交,经单粒传法构建重组自交系(RIL)为作图群体,对水稻穗长和有效穗数2个穗部性状进行QTL定位及分析。利用SLAF标签构建的高密度遗传图谱,结合定位软件Map QTL5进行区间作图,阈值设为3.9,在3条染色体上共检测到7个QTL,其中5个控制穗长QTL(q PL1-1、q PL1-2、q PL6-1、q PL6-2、q PL6-3)分别位于第1、第6号染色体上,QTL的贡献率分别为6.41%、22.22%、6.15%、12.24%、13.01%,增效位点主要来自于CPSLO17,且q PL1-1为一个新的QTL;2个控制有效穗数QTLs(q PN1、q PN4)分别位于第1、第4号染色体上,QTL的贡献率分别为13.15%、8.18%,且增效位点来自于亲本V20B。这些位点的标记为进一步克隆穗长和有效穗数QTL及分子标记辅助选择奠定理论基础。     

黄瓜单性结实性状遗传与QTL定位

【目的】单性结实性是影响设施黄瓜产量和品质的重要性状。深入解析黄瓜单性结实性状遗传规律并对其进行QTL定位,有助于提高设施专用黄瓜品种育种效率。【方法】以强单性结实自交系‘6457’和弱单性结实自交系‘6426’构建的重组自交系F2:8为材料,基于3年表型数据,采用黄瓜基因组测序SSR分子标记构建黄瓜遗传连锁图谱,结合QTL-Seq分析,对黄瓜单性结实性进行QTL定位。【结果】黄瓜单性结实性状符合数量遗传特征。利用SSR标记构建了1张包含11个连锁群的遗传图谱,覆盖基因组555.0 cM,平均图距为6.8 cM。2016—2018年春季在3号染色体上均检测到1个与黄瓜单性结实性相关的QTL位点,位于标记SSR19430和SSR15419之间(3.33—5.57 Mb),遗传距离6.6 cM,贡献率分别为11%、12.5%和6.3%。进一步进行QTL-Seq分析,发现4个与黄瓜单性结实性相关的QTL,分别位于1号(4.38—11.00 Mb)、3号(2.24—10.66 Mb)、6号(15.67—17.93 Mb,26.33—27.49 Mb)染色体上。其中在3号染色体上检测到的QTL与Map QTL所得的QTL区间重叠。推测Csa3G047740、Csa3G073810、Csa3G043910和Csa6G362930为与黄瓜单性结实性状相关的候选基因。【结论】分别在1、3、6号染色体上检测到4个与黄瓜单性结实性相关的QTL位点,其中3号染色体上的QTL年度间稳定,贡献率较高。     

利用F_2群体定位水稻谷粒长宽比QTL

以粳稻南粳35和籼稻N22杂交得到的F2群体为研究对象,通过构建遗传连锁图谱,对控制水稻谷粒长宽比的QTL进行定位。谷粒长宽比在F2群体中呈近似的正态分布,表现为数量性状特征;利用Win QTLcart2.5软件共检测到3个控制谷粒长宽比的QTL,分别位于第3、4和5染色体上,单个QTL对表型的贡献率介于4.97%~58.06%,加性效应值介于0.05~0.20,除q LWR-4外,谷粒长宽比增效基因均来自长粒型水稻品种N22,其中q LWR-5对谷粒长宽比表型贡献率最大;基因作用方式表现为超显性、显性和部分显性;此外,利用QTLNetwork2.0软件没有检测到上位性QTL。     

利用染色体片段置换系定位水稻粒型QTL

水稻粒型是衡量稻米外观品质的重要指标之一,鉴定和定位水稻粒型QTL对开展水稻粒型分子育种具有重要意义.本研究以8个染色体片段置换系为材料,选用分布水稻12条染色体上的153个SSR标记检测染色体片段置换系的置换片段,采用代换作图法对控制水稻粒型的3个主效QTL进行定位.结果表明:153个SSR标记中有104个标记在亲本间具有多态性,多态率为68.0%;8个染色体片段置换系在第3和第5染色体分别有6个和2个置换片段,置换片段长度分别为14.8 cM、16.6 cM、 15.5 cM、18.9 cM、29.1 cM、35.0 cM、17.9 cM 和17.0 cM,平均长度为20.6 cM;8个置换片段上共鉴定出3个粒型QTL,控制粒长的qGL-3-1 和qGL-3-2分别被界定在水稻第3染色体RM5551与RM6832及RM6832与RM3513之间,遗传距离分别为14.8 cM和5.3 cM的范围内,控制粒宽的qGW-5被界定在水稻第5染色体RM267与RM169之间遗传距离约11.7 cM的范围内.利用染色体片段置换系能准确地定位水稻粒型QTL,qGL-3-1、qGL-3-2和qGW-5的鉴定和初步定位为其进一步精细定位及分子标记辅助选择奠定了基础.     

利用籼粳交RILs群体的水稻粒形QTLs定位

为了深入剖析水稻粒形性状的遗传调控机理,以典型籼稻品种七山占(Qishanzhan)和典型粳稻品种秋光(Akihikari)为亲本构建的重组自交系群体为材料,于2011~2013年分别对各株系的粒长、粒宽和粒厚3个粒形性状进行表型测定,并基于完备区间作图法(ICIM)进行粒形性状基因定位研究。试验结果表明:共检测到27个控制粒形性状的QTLs,包括3个粒长QTLs,11个粒宽QTLs和13个粒厚QTLs,它们分布于第1,2,3,4,5,11和12号染色体上,可分别解释14.45%~38.48%,28.98%~52.36%和38.77%~44.23%的表型变异;进一步分析发现,在第3,5和12号染色体上检测到的粒形性状QTL位点较多,且呈簇分布;此外,检测到q GL12a,q GL12b,q GW1,q GW5a,q GT11a和q GT12b等6个较新的QTLs位点,其中控制粒宽的q GW5a连续3年表达稳定,是一个重演性极好的QTL位点。以上结果将为水稻粒形性状的QTL克隆和遗传改良奠定基础。     

水稻耐盐性和耐碱性相关性状的QTL定位及环境互作分析

【目的】探索水稻在盐和碱胁迫下产量相关性状的变化规律,寻找耐盐碱主效QTL,并分析QTL加性、上位性与环境互作效应。揭示单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重在盐、碱胁迫下的遗传机制,为水稻耐盐碱性分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以东农425和长白10号杂交得到的重组自交系为材料,构建包含120个SSR标记的遗传连锁图。以浓度6 ds·m-1的Na Cl水溶液,pH9.0的Na2CO3水溶液进行全生育期处理,正常水灌溉为对照。对2014年和2015年盐、碱胁迫和自然条件下水稻的单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重分别采用2种作图方法同时定位研究,即完备区间作图法进行加性QTL定位和混合线性模型的复合区间作图法进行加性、上位性QTL与环境互作联合分析。【结果】2014年和2015年碱胁迫条件下与盐胁迫条件下各性状表型值相比,耐碱相关性状降低较明显,表明水稻对碱胁迫更为敏感,碱胁迫更大程度地限制了高产和稳产。并且2年的碱胁迫条件下各性状与盐胁迫条件下各性状均未表现出显著相关性。水稻在耐盐性和耐碱性上可能存在遗传机制上的差异。运用ICIM共检测到61个水稻耐盐碱相关性状加性效应QTL,分布在第1、2、3、4、5、6、7、8、10、11和12染色体上。运用MCIM在6个环境下进行加性及环境互作效应的联合定位分析,共检测到17个加性QTL存在环境互作效应,分布在第1、3、5、7、8、9、11和12染色体上。其中,运用ICIM同时在自然条件和盐胁迫条件下2年重复检测到q PN1-1,仅在碱胁迫下2年重复检测到q PN11-2,同时在盐胁迫和碱胁迫条件下2年重复检测到q PN3-3,在盐胁迫与自然条件比值下2年重复检测到q RPN1-1,仅在自然条件下2年重复检测到q GW7和同时在盐、碱胁迫和自然条件下2年重复检测到q PW11均被MCIM检测到。q PW11是1个新的耐盐碱QTL,其贡献率为7.94%—20.13%。运用MCIM对水稻耐盐碱相关性状在6个环境下进行上位性与环境互作效应分析,共检测到13对上位性QTL与环境发生互作效应。检测到2对有关单株有效穗数的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下单株有效穗数的上位性QTL与环境互作;检测到2对有关结实率的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下结实率的上位性QTL与环境互作;检测到1对有关千粒重的上位性QTL与环境互作,检测到1对胁迫与自然条件比值下千粒重的上位性QTL与环境互作;检测到3对有关单株穗重的上位性QTL与环境互作。【结论】盐胁迫和碱胁迫都能影响水稻的产量相关性状,但二者是性质有所差别的2种胁迫,碱胁迫破坏更强,降低产量更明显。     

水稻穗型相关性状的QTLs定位

稻穗大小是决定水稻产量的重要性状,为了挖掘与穗型相关的基因,为水稻产量遗传育种研究提供理论基础和应用价值,以大穗籼稻地方品种宝大粒(BDL)和小穗粳稻品种矮格拉(AGL)为亲本,构建F_2代群体,对穗型性状进行数量性状座位(QTL)初步分析;根据F_2群体定位结果,标记选择区间杂合体,自交构建F_4分离群体,验证QTL位点。结果表明,在F_2群体中共检测到与5个穗型相关性状的6个QTLs,分别位于第2、6、7染色体上。二次枝梗数QTL qNSB7和一次枝梗数QTL qNPB7定位于第7染色体的RM542～A83区间,LOD值(表示连锁可能性的大小)分别为10.84和5.03,分别解释30.74%和12.34%的表型变异,并且在其相邻的A85～A28和A83～A85区间分别检测到每穗颖花数QTL qSNP7和穗长QTL qPL7,LOD值分别为5.31和4.12,表型贡献率分别为14.80%和11.82%。另外,在第2染色体上检测到1个穗长QTL qPL2,LOD值为3.76,表型贡献率为9.12%;在第6染色体上检测到1个结实率QTL qSSR6,LOD值为4.34,表型贡献率为11.26%。以qNSB7为目标QTL,在F_4分离群体中进行验证,结果表明,qNSB7仍位于RM542和A83标记之间,LOD值为9.84,解释了30.74%的表型变异,且其他3个QTLs qSNP7、qPL7和qNPB7都聚集在这317 kb的区间,解释了17.2%～24.6%的表型变异。由结果可知,qNSB7是1个通过增加二次枝梗数,影响每穗颖花数、一次枝梗数和穗长的一因多效新位点。