利用染色体单片段代换系定位水稻粒重QTL（英文）

粒重是决定水稻产量的三要素之一,是由多基因控制的数量性状。本研究以广陆矮4号为受体,日本晴为供体的119个染色体单片段代换系群体为试验材料,利用SPSS软件分析了粒重与粒形性状之间的相关性,通过单因素方差分析和Dunnett’s多重比较,测验单片段代换系与受体亲本广陆矮4号之间粒重的差异,以2年都能检测到的显著差异位点作为稳定表达的QTL。结果表明:千粒重与粒长、长宽比呈极显著正相关,与粒宽、粒厚相关性不显著;以P≤0.001为阈值,2年都能检测到的千粒重相关QTL 19个,分布在除第10、12染色体以外的10条染色体上。其中,10个QTL的加性效应表现为增效作用,其加性效应值的变化范围为0.49~2.74 g,加性效应百分率的变化范围为2.00%~11.05%;9个QTL加性效应表现为减效,加性效应值的变化范围为0.60~2.35 g,加性效应百分率的变化范围为2.40%~9.48%。这些QTL的鉴定,为进一步精细定位或克隆相应QTL奠定了基础。     

利用染色体单片段代换系定位水稻低温发芽率QTL

以85个籼稻品种广陆矮4号为受体亲本、粳稻品种日本晴为供体亲本的染色体单片段代换系为研究材料,利用SPSS软件对水稻低温发芽率QTL进行鉴定和遗传效应分析。结果表明:以P≤0.000 1为阈值共检测到20个低温发芽率QTL,分布在除第4、7、8和10染色体的其余8条染色体上;其加性效应均表现为增效作用,加性效应值的变化范围为9.00%~26.00%,加性效应百分率的变化范围为26.47%~76.47%;运用代换作图法对其中11个低温发芽率QTL进行初步定位。     

水稻复合农艺性状QTL剖析

为了解水稻复合性状的数量性状基因座(QTL),在利用单片段代换系进行QTL鉴定的基础上,剖析了水稻株高QTL与主茎高和穗长QTL,主茎高与倒一节间长、倒二节间长、倒三节间长和倒四及以下节间长QTL,谷粒长宽比QTL与粒长和粒宽QTL,每穗粒数QTL与一次枝梗数和二次枝梗数QTL的关系。结果表明:鉴定出株高QTL的6个单片段代换系中有4个只检测出了主茎高QTL,其加性效应百分率为86.00%～99.55%,有1个只检测出了穗长QTL,其加性效应百分率为48.31%,有1个同时检测出了主茎高QTL和穗长QTL,其中主茎高QTL的加性效应百分率为81.72%,穗长QTL加性效应百分率为18.28%;在检测出主茎高QTL的7个单片段代换系中,有1个只检测出倒一节间长QTL,有2个只检测出倒二节间长QTL,有2个检测出倒一节间长QTL和倒二节间长QTL,有2个只检测出倒三节间长QTL;不同的单片段代换系中检测出的节间长的QTL加性效应百分率变化范围为-128.62%～172.07%;7个检测出谷粒长宽比QTL的单片段代换系中,有5个只检测出粒长QTL,1个只检测出粒宽QTL,1个同时检测出了粒长QTL和粒宽QTL;检测出每穗粒数QTL的3个单片段代换系中,有2个只检测出二次枝梗数的QTL,有1个同时检测出一次枝梗数QTL和二次枝梗数的QTL。这些结果表明,代换片段中如能检出复合性状QTL,也可以检出其构成性状QTL;复合性状QTL的加性效应的大部分可由其构成性状QTL的综合效应来解析,但相同的复合性状,不同代换片段检出的构成性状QTL不同。     

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。     

利用染色体片段置换系定位水稻米糠油含量的QTL

染色体片段置换系由于减少了个体间遗传背景的干扰,已经成为鉴定复杂性状QTL的新型遗传材料。本研究以9311为受体、日本晴为供体的119个染色体片段置换系为试验材料,借助近红外广谱分析技术,对米糠油含量进行了测定,通过差异显著性测验及代换作图,鉴定了置换片段上米糠油相关的QTL。以P≤0.001为阈值,共检测到4个米糠油相关的QTLs,其加性效应值的变化范围为0.91%~1.48%,加性效应百分率的变化范围为3.96%~6.46%。     

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。     

基于SSSL的水稻重要性状QTL的鉴定及稳定性分析

【目的】单片段代换系（SSSL）是通过高代回交和分子标记辅助选择构建的，只含有来自供体亲本的一个染色体片段，遗传背景与受体亲本相同的品系。本研究的目的是利用SSSL检测不同环境条件下水稻重要性状的QTL。【方法】以32个SSSL为材料，随机区组试验设计，在2～4个季节中对水稻22个重要性状的QTL进行分析。【结果】共鉴定出59个QTL，分布于第1、2、3、4、6、7、8、10和11号染色体上。其中的18个QTL能够在2次以上重复检出，稳定性较好的QTL占检出QTL的30.5%，大多数农艺性状的QTL效应较小、稳定性较差。不同的性状，QTL稳定性不同，千粒重、粒长、谷粒长宽比、抽穗天数等性状的QTL较稳定。稳定性好的QTL，不仅具有较大的加性效应，而且受环境影响较小。【结论】利用单片段代换系可以有效地对水稻重要性状的QTL进行多年多季的稳定性分析。水稻大多数重要农艺性状QTL的不稳定性，反映了水稻生长发育过程的可塑性，可能是通过栽培措施使水稻品种获得高产优质的重要遗传基础。     

卷首语

<正>产业创新日新月异,实用技术层出不穷。《Agricultural Science&Technology》一直致力于报道农业方面的最新研究进展。该期以下4篇值得关注。江苏省农业科学院粮食作物研究所王军博士以"广陆矮4号"为受体,"曰本晴"为供体的119个染色体单片段代换系群体为试验材料,利用SPSS软件分祈了粒重与粒形性状之间的相关性,通过单因素分析和Dunnett’s多重比较,测验单片段代换系与受体亲本"广陆矮4号"之间的粒重差异,以2年都能检测     

卷首语

<正>产业创新日新月异,实用技术层出不穷。《Agricultural ScienceTechnology》一直致力于报道农业方面的最新研究进展。该期以下4篇值得关注。江苏省农业科学院粮食作物研究所王军博士以"广陆矮4号"为受体,"曰本晴"为供体的119个染色体单片段代换系群体为试验材料,利用SPSS软件分祈了粒重与粒形性状之间的相关性,通过单因素分析和Dunnett’s多重比较,测验单片段代换系与受体亲本"广陆矮4号"之间的粒重差异,以2年都能检测     

水稻CSSL-Z481代换片段携带的穗部性状QTL分析及次级代换系培育

【背景】粮食安全是保障国家安全的重要基础,水稻是人民赖以生存的主要粮食作物,提高其产量是重要的育种目标。水稻产量由每株有效穗数、每穗实粒数和粒重等性状构成,其中,粒重与籽粒形状、充实程度等密切相关。但这些性状都是由多基因控制,遗传基础复杂。染色体片段代换系(CSSL)可将这些复杂性状的QTL较准确地分解为单个孟得尔因子研究,且与育种工作紧密衔接,因而是理想的遗传研究和育种材料。【目的】前期以4代换片段的水稻染色体片段代换系Z481精细定位了一个易落粒基因SH6,但Z481与受体日本晴间还存在多个显著差异的穗部性状。明晰控制这些差异性状的QTL在代换片段上如何分布,并分解为单片段代换系,对目标QTL的图位克隆及应用于水稻分子设计育种有重要应用价值。【方法】利用受体亲本日本晴与Z481杂交构建的次级F₂分离群体以SAS9.3统计软件的混合线性模型(mixed linear model,MLM)法进行穗部性状QTL定位(P<0.05),然后,根据基因型和表型,从F₂选择42个单株在F₃株系利用MAS法培育单片段及双片段代...     

Comparison and analysis of QTLs for grain and hull thickness related traits in two recombinant inbred line(RIL) populations in rice(Oryza sativa L.)

Grain traits are major constraints in rice production, which are key factors in determining grain yield and market values. This study used two recombinant inbred line(RIL) populations, RIL-JJ(japonica/japonica) and RIL-IJ(indica/japonica) derived from the two crosses Shennong 265/Lijiangxintuanheigu(SN265/LTH) and Shennong 265/Luhui 99(SN265/LH99). Sixty-eight quantitative trait loci(QTLs) associated with 10 grain traits were consistently detected on the 12 chromosomes across different populations and two environments. Although 61.75% of the QTLs clustered together across two populations, only 16.17% could be detected across two populations. Eight major QTLs were detected on the 9, 10 and 12 chromosomes in RIL-JJ under two environments, a novel QTL clustered on the 10 chromosome, q GT10, q BT10 and q TGW10, have a higher percentage of explained phenotypic variation(PVE) and additive effect; 15 major QTLs were detected on the 5, 8, 9, and 11 chromosomes in RIL-IJ under two environments, a novel clustered QTL, q GT8 and q TGW8, on the 8 chromosome have a higher additive effect. Finally, the analysis of major QTL-BSA mapping narrowed the q TGW10 to a 1.47-Mb region flanked by simple sequence repeat markers RM467 and RM6368 on chromosome 10. A comparison of QTLs for grain traits in two different genetic backgrounds recombinant inbred line populations confirmed that genetic background had a significant impact on grain traits. The identified QTLs were stable across different populations and various environments, and 29.42% of QTLs controlling grain traits were reliably detected in different environments. Fewer QTLs were detected for brown rice traits than for paddy rice traits, 7 and 17 QTLs for brown rice out of 25 and 43 QTLs under RIL-JJ and RILIJ populations, respectively. The identification of genes constituting the QTLs will help to further our understanding of the molecular mechanisms underlying grain shape.     

Identification of long-grain chromosome segment substitution line Z744 and QTL analysis for agronomic traits in rice

Length of grain affects the appearance, quality, and yield of rice. A rice long-grain chromosome segment substitution line Z744, with Nipponbare as the recipient parent and Xihui 18 as the donor parent, was identified. Z744 contains a total of six substitution segments distributed on chromosomes(Chrs.) 1, 2, 6, 7, and 12, with an average substitution length of 2.72 Mb. The grain length, ratio of length to width, and 1 000-grain weight of Z744 were significantly higher than those in Nipponbare. The plant height, panicle number, and seed-set ratio in Z744 were significantly lower than those in Nipponbare, but they were still 78.7 cm, 13.5 per plant, and 86.49%, respectively. Furthermore, eight QTLs of different traits were identified in the secondary F2 population, constructed by Nipponbare and Z744 hybridization. The grain weight of Z744 was controlled by two synergistic QTLs(qGWT1 and q GWT7) and two subtractive QTLs(qGWT2 and qGWT6), respectively. The increase in the grain weight of Z744 was caused mainly by the increase in grain length. Two QTLs were detected, qGL1 and qGL7-3, which accounted for 25.54 and 15.58% of phenotypic variation, respectively. A Chi-square test showed that the long-grain number and the short-grain number were in accordance with the 3:1 separation ratio, which indicates that the long grain is dominant over the short-grain and Z744 was controlled mainly by the principal effect qGL1. These results offered a good basis for further fine mapping of qGL1 and further dissection of other QTLs into single-segment substitution lines.     

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DH和IF_2两个群体进行小麦粒重、粒型和硬度的QTL分析

【目的】检测控制小麦粒重、粒型和硬度加性和显性QTL,解释控制这些性状的分子遗传基础。【方法】以小麦品种花培3号、豫麦57构建的包含168个株系的DH群体和由其构建的包含168个株系的IF2群体为材料,结合含有368个位点的分子遗传图谱,对5个环境的DH群体以及2个环境的IF2群体的千粒重、粒型和硬度数据进行QTL分析。【结果】共检测到控制千粒重、粒长、粒径和硬度的35个加性效应和18对上位效应QTL,包括控制千粒重的8个加性效应位点以及5对上位性位点,控制粒长的10个加性效应位点以及6对上位性位点,控制粒径的10个加性效应位点以及6对上位性位点,控制硬度的7个加性效应位点以及1对上位性位点。其中,控制粒重的Qtkw6A在DH和IF2群体中都能检测到,而且既有加性效应又有显性效应,加性效应的贡献率在2个群体内分别为9.39%和11.75%,显性效应的贡献率为1.37%。控制粒径的Qgd6A也在DH和IF2群体中检测到,加性效应贡献率分别为15.02%和15.03%,而且与控制粒长的Qgl6A为同一基因位点,在DH和IF2群体中对粒长的加性效应贡献率分别为14.96%和15.10%。【结论】小麦的千粒重和粒型的遗传主要受加性效应控制,同时也受上位效应影响。硬度主要受位于5D染色体短臂上一个主效基因控制,同时受其它微效基因以及上位性影响。本研究检测到的一些重要QTL可用于相关性状的分子标记辅助选择育种,用IF2群体检测到的显性效应QTL及具有显性×加性、加性×显性及显性×显性效应的QTL可为有关性状杂种优势的研究提供参考。     

粳稻粒形性状的数量性状基因座检测

 【目的】通过对粳稻粒形性状的QTL检测,为粳稻粒形性状相关QTL的精细定位和分子标记辅助选择育种提供理论依据。【方法】利用大粒粳稻DL115与小粒粳稻XL005杂交获得的F2代200个个体为作图群体,在北京进行稻谷粒长、粒宽、粒厚、长宽比、千粒重等粒形性状的鉴定。采用复合区间作图法,利用SSR标记对上述粒形性状进行数量性状基因座检测。【结果】上述粒形性状在F2群体均呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。共检测到与粒形性状相关的QTL 16个,分布于第2、3、5和12染色体上。其中qGL3a、qGW2、qGW5、qGT2、qRLW2、qRLW3、qGWT2和qGWT3对表型变异的贡献率分别为15.42%、40.89%、13.54%、33.43%、13.82%、13.61%、12.51%和10.1%,为主效QTL。其中,qGW2、qGT2、qRLW2和qGWT2均位于第2染色体上的RM12776－RM324 区间。在所检测到的16个QTL中,4个QTL的增效等位基因来源于小粒亲本XL005,而其余QTL的增效等位基因均来源于大粒亲本DL115。基因作用方式主要表现为加性或部分显性。【结论】粳稻粒形性状是由多基因控制的数量性状。第2染色体RM12776－RM324区间是分别与粒宽、粒厚、长宽比和千粒重相关的4个主效QTL的共同标记区间,与其相邻的2个标记（RM12776和RM324）应在分子标记辅助选择育种中探讨其利用价值。大粒亲本对稻谷粒长、粒宽、粒厚和千粒重等性状的增效作用显著。     

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.     

Dissection of QTLs for Yield Traits on the Short Arm of Rice Chromosome 6

This study was undertaken to dissect quantitative trait loci （QTLs） controlling yield traits on the short arm of rice chromosome 6. A residual heterozygous line that carries a heterozygous segment extending from RM587 to RM19784 on the short arm of rice chromosome 6 was selected from an F7 population of the indica rice cross Zhenshan 97B/Milyang 46. An F2：3 population consisting of 221 lines was derived and grown in two trial sites. Six yield traits including number of panicles per plant, number of filled grains per panicle, total number of spikelets per panicle, spikelet fertility, 1 000-grain weight, and grain yield per plant were measured. An SSR marker linkage map was constructed and employed to determine QTLs for yield traits with Windows QTL Cartographer 2.5. QTLs were detected in the target interval for all the traits analyzed except NP, with phenotypic variance explained by a single QTL ranging between 6.3% and 35.2%. Most of the QTLs for yield components acted as additive QTLs, while the three QTLs for grain yield had dominance degrees of 1.65, 0.84, and -0.42, respectively. It was indicated that three or more QTLs for yield traits were located in the target region. The genetic action mode, the direction of the QTL effect, and the magnitude of the QTL effect varied among different QTLs for a given trait, and among QTLs for different traits that were located in the same interval.     

水稻第6染色体短臂产量性状QTL簇的分解

【目的】将水稻第6染色体短臂上产量性状QTL分解到更小的区间中。【方法】从珍汕97B/密阳46重组自交系群体筛选到针对第6染色体短臂RM587-RM19784区间的剩余杂合体,衍生了一个由221个株系组成的F2:3群体,种植于海南和浙江两地,考察每株穗数、每穗实粒数、每穗总粒数、千粒重、结实率和单株产量,建立SSR标记连锁图,应用Windows QTL Cartographer 2.5检测QTL。【结果】在所分析的6个性状中,除穗数外在第6染色体短臂上的目标区间均检测到QTL,分别座落于目标区域中3个以上的不同区间中,单个QTL对群体性状表型变异的贡献率为6.3%～35.2%;控制产量构成因子的QTL基本以加性作用为主,但3个单株产量QTL的显性度分别为1.65、0.84和0.42。【结论】目标区间存在3个以上的产量性状QTL,且同一区间控制不同性状的QTL、不同区间控制同一个性状的QTL在遗传作用模式、效应方向和效应大小上存在一定差异。     

Mapping and genetic validation of a grain size QTL qGS7.1 in rice(Oryza sativa L.)

Grain size is a major determinant of grain weight, which is one of the components of rice yield. The objective o this study was to identify novel, and important quantitative trait loci(QTLs) for grain size and weight in rice. QTLs were mapped using a BC_4F_4 population including 192 backcross inbred lines(BILs) derived from a backcross between Xiaolijing(XLJ) and recombinant inbred lines(RILs). The mapping population was planted in both Lingshui(Hainan, 2015) and Fuyang(Zhejiang, 2016), with the short-and long-day conditions, respectively. A total of 10 QTLs for grain length, four for grain width, four for the ratio of grain length to width, and 11 for grain weight were detected in at least one environment and were distributed across 11 chromosomes. The phenotypic variance explained ranged from 6.76–25.68%, 14.30–34.03%, 5.28–26.50%, and 3.01–22.87% for grain length, grain width, the ratio of grain length to width, and thousand grain weight, respectively. Using the sequential residual heterozygotes(SeqRHs) method, qGS7.1, a QTL for grain size and weight, was mapped in a 3.2-Mb interval on chromosome 7. No QTLs about grain size and weight were reported in previous studies in this region, providing a good candidate for functional analysis and breeding utilization.