通过生育期基因型选择避免稻瘟病抗性与结实率的遗传累赘

利用重组自交系研究表明,在水稻第6染色体短臂上稻瘟病抗性基因Pi25(t)与控制结实率和每穗实粒数的QTL之间存在遗传累赘。为了验证这种关系,采用了更大的遗传群体进行分析,结果表明稻瘟病抗性与结实率存在遗传累赘,但未检测到稻瘟病抗性与每穗实粒数存在遗传累赘。通过对第7染色体长臂RM2-RM214区间抽穗期基因（qHD 7）型背景进行选择,可以打破或避免稻瘟病抗性与结实率的遗传累赘。为了进一步验证这种关系,选择Pi25(t)区间基因型不同、RM2-RM214区间基因型相同、其他染色体区间基本一致的两个株系发展新群体进行分析,除第6染色体的结实率QTL可以分解成2个效应较小的QTL（qSF 6 1和qSF 6 2）外,当第7染色体RM2-RM214区间基因型为中156背景时,Pi25(t)与结实率QTL（qSF 6 2）存在遗传累赘,且qSF 6 2来自父本谷梅2号的等位基因起减效作用;当第7染色体RM2-RM214区间基因型为谷梅2号背景时,第6染色体上没有检测到结实率QTL。上述结果说明在特定育种材料中对抽穗期基因进行选择可以成功打破或避免稻瘟病抗性与结实率的遗传累赘,为水稻以及其他作物的高产抗病育种提供了一种新途径。     

水稻抽穗期基因的精细定位、克隆和生物学功能分析

介绍了水稻抽穗期QTL研究的进展,在相同亲本日本晴/Kasalath衍生的不同类型的多个群体中,共检测到15个QTL;应用高世代回交后代,精细定位了其中8个QTL;将在初步定位时同一区间检测到的1个控制种子休眠期QTL(Sdr1)和1个抽穗期QTL (Hd8),分解为两个紧密连锁的基因;将经过精细定位表明可能具有双重功能的单个孟德尔因子Hd3,分解为两个功能不同的紧密连锁的基因Hd3a和Hd3b;根据QTL近等基因系的光周期反应以及这些座位间上位性互作的研究,明确了其中6个QTL的生物学功能;应用图位法克隆了其中3个QTL,研究了它们的表达和调控,并与拟南芥的同源基因进行比较。为水稻其他数量性状以及其他作物数量性状的遗传学研究,提供了一个范例。     

水稻籼粳杂种育性的QTL分析

 以籼稻保持系珍汕97B和粳稻保持系辽91B为亲本,构建了一个包含176个单株的F2群体及123个SSR标记的遗传图谱,在3种环境下联合检测控制花粉育性和小穗育性的QTL。共检测到3个控制花粉育性的主效应（加性效应和显性效应）QTL（qPF3、qPF5和qPF6）和4个控制小穗育性的主效应QTL（qSF3、qSF5、qSF6和qSF8）,其中qPF5与qSF5、qPF6与qSF6均为同一个QTL,为重要的育性QTL。另外,检测到3对花粉育性和4对小穗育性QTL间互作,说明上位性效应对籼粳杂交后代的育性具有重要作用。     

空气中CO2浓度升高条件下水稻抽穗期的QTL定位

以65个水稻染色体片段置换系(chromosome segment substitution lines,CSSLs)为材料,对比分析了正常大气CO2浓度（对照）和开放式空气CO2浓度升高（free air CO2 enrichment,FACE,大气CO2浓度增加200 μmol/mol）下水稻抽穗期的变化,并定位了相关QTL(quantitative trait loci)。供试株系的抽穗期对CO2浓度升高表现为提早、延迟和不变等3种响应,抽穗期两极变化最大的株系为AI46（提前11 d）和AI63（延迟6 d）。两种条件下,共检测到9个控制抽穗期的QTL,分布在第3、4、6、7、8、10和11染色体上。其中位于第6和第8染色体上的 qHD6 4和 qHD8 4在两种CO2浓度下都检测到,但在FACE下的贡献率均显著增大;而 qHD3A 3和 qHD11A 7只在正常条件下检测到, qHD4F 4、 qHD10F 4和 qHD11F 4则只在FACE下检测到。 暗示控制水稻抽穗期的基因表达易受环境CO2浓度的影响。     

水稻抽穗期主效QTL qHd8.1的精细定位

 从广陆矮4号/日本晴染色体片段代换系群体中筛选到1个株系C23011。该株系除第8染色体短臂上的一个片段来自广陆矮4号外,背景均与日本晴相同。该株系在自然长日照条件下比轮回亲本日本晴提早抽穗约14.1 d,但在短日照条件下,两者抽穗期无显著差异。利用BC4F2世代中筛选到的一个目标区段杂合但背景基本纯合的单株自交一代后得到的BC4F3分离群体进行遗传分析。在该群体中单株抽穗期呈不连续的双峰分布,迟抽穗和早抽穗单株比例符合3∶1的分离比,表明抽穗期受1 个主效QTL qHd8.1控制。利用BC4F3群体中共1628株早抽穗的单株将qHd8.1精细定位在BAC克隆AP005164上标记S8111和S849之间,物理距离约为59.94 kb,该区间共有7个预测基因。     

水稻特定位颖花结实率作为孕穗开花期耐冷性鉴定指标

 以十和田与昆明小白谷的重组自交系（RIL）F8和F9群体为研究材料，在4种海拔条件下连续两年进行孕穗期耐冷性鉴定，采用方差分析、相关分析和多元逐步回归分析等方法对单株结实率与单株特定位颖花结实率间的相关性进行了研究。结果表明，单株结实率与特定位颖花结实率呈极显著相关（r=0.9011~ 0.7364），在低温冷害条件下，单株结实率与特定位颖花结实率间的相关系数高于无冷害条件；单株结实率和特定位颖花结实率与穗抽出度均呈极显著正相关。遗传分析表明，特定位颖花结实率可以替代单株结实率作为孕穗开花期耐冷性鉴定指标，而穗抽出度可作为孕穗开花期耐冷性鉴定的一个辅助指标。     

Specific Spikelet Fertility as an Indicator of Cold Tolerance Identification at Booting Stage in Rice

Spikelet fertility is an uppermost evaluation indicator of cold tolerance in rice at the booting stage. Though many evaluation indicators have adopted by scientists, the whole spikelet fertility (SF) is one of the most important evaluation indexes under low- temperature stress conditions [1-3], which has practical significance in rice production. However, spikelets at different developmental stages have different sensitivities to low-temperature. Moreover, even within the same panicle the spi…     

水稻抽穗期QTL及其与产量性状遗传控制的关系

 产量和抽穗期是评价水稻品种应用价值的基本性状。水稻QTL分析已经历了从初定位到基因克隆的发展过程,并以抽穗期和产量性状最受重视。总结了亚洲栽培稻抽穗期QTL的基因组分布,分析了这些QTL与产量性状遗传控制的关系,为进一步筛选和鉴定具有较高育种应用潜力的水稻抽穗期QTL和产量性状QTL提供参考。     

Quantitative Trait Loci for Heading Date and Their Relationship with Genetic Control of Yield Traits in Rice (Oryza sativa)

Grain yield and heading date are key factors determining the commercial potential of a rice variety. Mapping of quantitative trait loci (QTLs) in rice has been advanced from primary mapping to gene cloning, and heading date and yield traits have always attracted the greatest attention. In this review, genomic distribution of QTLs for heading date detected in populations derived from intra-specific crosses of Asian cultivated rice (Oryza sativa) was summarized, and their relationship with the genetic control of yield traits was analyzed. The information could be useful in the identification of QTLs for heading date and yield traits that are promising for the improvement of rice varieties.     

Inheritance and QTL Mapping of Salt Tolerance in Rice

An F2 population derived from the cross between Jiucaiqing (japonica) and IR36 (indica) was used to analyze the inheritance of salt tolerance in rice by genetic model of major-genes plus polygenes, and to map the corresponding QTLs by SSR molecular markers. Rice plants of P1, P2, F1 and F2 at 5- to 6- leaf stage were treated under 140 mmol/L NaCI for 10 days. Three indices representing the ability of salt tolerance of rice seedlings were measured, including salt tolerance rating (STR), Na^ /K^ ratio in roots and dry matter weight of shoots (DWS). STR, Na^ /K^ and DWS were all controlled by two major genes with modification by polygenes. Heritability of these traits from major genes was 17.8, 53.3 and 52.3%, respectively. The linkage map constructed by 62 SSR molecular markers covered a total length of about 1 142 cM. There were three QTLs detected for STR located on chromosome 1, 5 and 9, two QTLs for DWS on chromosomes 8 and 9, and two QTLs for Na^ /K^ on chromosomes 2 and 6, one on each chromosome respectively. Single QTL accounted for 6.7 to 19.3% of phenotypic variation. Identification method of salt tolerance in rice and breeding of rice varieties with salt tolerance based on molecular markers assisted selection had been discussed.     

应用分子标记辅助选择培育抗稻瘟病杂交稻亲本

多性状的分子标记辅助选择具有重要的育种应用价值。研究先应用与水稻抗稻瘟病基因Pi25紧密连锁的分子标记对394个重组自交系进行筛选,再应用育性恢复基因连锁标记检测中选株系,获得20份候选恢复系和27份候选保持系。经田间接种稻瘟病菌、考查测交F1育性,表明利用该研究策略可以同步对多个性状进行选择,提高杂交稻亲本选育的效率。     

超级杂交稻协优9308重组自交系主茎叶片数的动态QTL分析

 利用超级杂交稻协优9308（协青早B×中恢9308）衍生的重组自交系群体,采用条件复合区间作图法对主茎叶片数进行了动态QTL分析。在各时期检测到5个非条件QTL和2个条件QTL。非条件QTL qLN2.1、qLN2.2、qLN2.3和qLN2.4在第2染色体上成簇分布,单个非条件QTL可解释的表型变异介于11.68%～16.48%。2个条件QTL qLN2.2和qLN2.4表达时段与拔节盛期和抽穗盛期一致。最终只检测到1个叶片数非条件QTL,没有一个叶片数条件QTL能在测定的所有时期都有效应。表明控制水稻叶片数的QTL表达具有时空性。     

水稻高节位分蘖的QTL定位和互作分析

 高节位分蘖是水稻生产中常见的现象,同时高节位分蘖与水稻的驯化也存在密切的联系。利用来源于窄叶青8号与京系17及春江06与台中本地1号的两个加倍单倍体（DH）群体（分别简称为ZJDH群体和TCDH群体）为材料,对水稻高节位分蘖的遗传特征进行了研究。采用复合区间作图法,在ZJDH群体中共定位到qHOT3、qHOT6-1和qHOT8等3个QTL,分别位于第3、6和8染色体上;对TCDH群体的QTL定位共检测到相关位点2个,分别位于第6和12染色体上。同时,在两个群体中分别检测到4对和7对上位性互作位点。QTL比较分析表明在两个群体中分别定位到的第6染色体上的QTL所在区间可能一致,说明水稻第6染色体对高节位分蘖具有重要的影响。     

不同温光条件下水稻抽穗期QTL的定位与分析

以广陆矮4号为受体,日本晴为供体的85个染色体单片段代换系群体为试验材料,通过单因素方差分析和Dunnett多重比较,测验单片段代换系与广陆矮4号之间抽穗期的差异,对代换片段上抽穗期相关的QTL进行了定位。以P≤0.001为阈值,在南京和海南不同温光条件下共定位到40个抽穗期相关的QTL。其中,21个QTL在2个环境中均被检测到;15个QTL只在南京环境中被检测到;4个QTL只在海南环境中被检测到。南京环境中定位到的36个抽穗期相关QTL,其加性效应值变化范围为2.8d~15.7d,加性效应百分率变化范围为3.8%~21.1%;海南环境中定位到的25个抽穗期相关QTL,加性效应值变化范围为1.8d~12.1d,加性效应百分率变化范围为1.7%~11.3%。这些QTL的定位,为进一步精细定位并克隆相应主效QTL和优异品种特定环境下的生育期改良奠定了基础。     

水稻幼苗耐缺氧能力的QTL分析

利用粳稻品种秀水79与粳稻恢复系C堡及其衍生的247个重组自交系(RIL)和粳稻Nipponbare与籼稻Kasalath及Nipponbare/Kasalath//Nipponbare衍生的98个回交重组自交系(BIL)为材料,在缺氧胁迫和正常萌发条件下调查了萌发7d的幼苗芽鞘长度。以缺氧反应指数为衡量指标,对幼苗耐缺氧能力进行了QTL分析。RIL群体在第2染色体上检测到1个与SSR标记RM525紧密连锁的QTLqSAT-2-R,解释表型变异的8.7%;在第7染色体上检测到1个与RM418紧密连锁的QTLqSAT-7-R,解释表型变异的9.8%;增效等位基因均来自C堡。BIL群体检测到6个QTL,分布在第2、3、5、8、9和12染色体上,分别解释表型变异的16.2%、11.4%、7.3%、5.8%、9.5%和14.0%;其中qSAT-2-B、qSAT-3-B和qSAT-9-B增效等位基因来自Nipponbare。与qSAT-2-B紧密连锁的RFLP标记为C747,C747对应SSR标记RM1367;qSAT-2-R与qSAT-2-B相距7.2cM。     

稻瘟病抗性基因的克隆及应用研究进展

稻瘟病是水稻三大病害之一,每年都给水稻生产造成巨大损失,挖掘并合理利用品种自身抗性是解决稻瘟病危害的最有效途径。本文综述了水稻稻瘟病抗性基因克隆、功能标记开发以及稻瘟病抗性分子标记辅助选择育种研究进展,为进一步克隆、研究、应用稻瘟病抗性基因提供理论指导。     

水稻品种抗瘟性表型与抗病基因同源序列相似性关系

 用6对RGA引物，即RGA1(XLRR for/XLRR rev)、RGA2(XLRR inv1/XLRR inv2)、RGA3（NLRR for/NLRR rev）、RGA4(NLRR inv1/NLRR inv2)、RGA5(Pto kin1/Pto kin2)和RGA6(Pto kin3/Pto kin4)对21个品种进行RGA PCR的DNA指纹分析。以相似系数0.72和田间叶瘟严重度阈值0.84分别聚类，21个水稻品种均可以分成5类。尽管类与类之间没有一一对应关系，但抗谱广、抗性稳定或具持久抗瘟性的品种，能较好地聚为一类，如湘资3150、IR156、株两优02、ZR02。在6对引物中，RGA1和RGA2来自于水稻抗白叶枯病基因Xa21含 LRR结构，RGA3来自于烟草N基因含LRR结构，上述3对引物比较适宜用于水稻稻瘟病抗性基因遗传背景分析。     

Quantitative Trait Loci for Yield Traits Located Between Hd3a and Hd1 on the Short Arm of Chromosome 6 in Rice

QTLs for heading date located in the region between Hd3a and Hd1 were detected using an F2:3 population developed from a residual heterozygous line (RHL) identified from the recombinant inbred lines of the indica rice cross Zhenshan 97B/Milyang 46. Linkage in coupling phase between the heading date QTLs and QTLs for yield traits detected in a previous study was found. Four more F2:3 populations were each developed from an RHL, which were homozygous at Hd3a and Hd1 but heterozygous in a portion of the intervals flanked by Hd3a and Hd1. QTLs for grain yield per plant, number of panicles per plant, number of grains per panicle and 1000-grain weight were detected in the heterozygous region. Five sets of near-isogenic lines (NILs) with overlapping heterogenous segments covering the interval RM6119-RM6779 were developed and used to validate and delimitate the QTLs. A QTL having a consistent effect for the number of grains per panicle was located within the interval RM19615-RM19652 that corresponded to a 514.4 kb region on chromosome 6. The same region might have pleiotropic effects on the other three yield traits analyzed, but the effects varied greatly among different populations and across different environments. This study suggests that it is possible to develop a population with little variation on heading date and to identify QTLs for yield traits that might not be associated with heading date by using information of the physical positions of DNA markers and cloned genes.     

水稻品种对稻瘟病的质量抗性和数量抗性的初步研究

 选择三黄占2号等一些具有不同抗性水平的品种，从质量抗性和数量抗性两个方面探讨了不同类型抗性之间的关系。研究结果显示，三黄占2号等三个品种表现出稳定持久的抗性与其具有较高的质量抗性和数量抗性有关。结果表明，品种对病菌的抗性频率并不完全与品种的病斑数呈负相关，抗性频率和品种的病斑数可能受两种不同类型的抗性基因控制，反映出两种不同类型的抗性(质量抗性和数量抗性)。同时，也可看出，抗病品种的质量抗性与数量抗性水平必须以本地区的菌株与品种互作和环境条件反应的实际情况来综合评价。