普通野生稻稻米加工品质和外观品质性状QTL定位

本研究利用一套以籼稻品种“特青”为遗传背景的云南元江普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）渗入系为材料，采用单标记回归分析和渗入片段叠代法，对出糙率、整精米率、垩白粒率、垩白度、长宽比等5个品质性状的QTL进行了分析，初步定位了16个QTL，有10个QTL来自野生稻的等位基因能改良群体的品质性状。在第5染色体RM289附近检测到了同时影响长宽比、垩白粒率QTL，来自野生稻的等位基因能增加长宽比、降低垩白粒率，贡献率也较高。在第8染色体RM152附近检测到降低垩白粒率和垩白度的QTL，其贡献率分别为14％和9%。本研究结果不仅为品质性状分子标记辅助选择提供参考，而且充分显示了利用野生稻的优异基因改良栽培稻品质性状的巨大潜力。     

高氮和低氮条件下玉米穗位叶持绿性状的QTL定位

【目的】玉米叶片持绿性与籽粒产量、品质性状密切相关,本研究利用单片段代换系群体,对高氮和低氮条件下的玉米穗位叶持绿性状进行了QTL定位,旨在为持绿相关基因的精细定位以及克隆相关主效QTL奠定基础。【方法】以氮效率差异显著的两个亲本许178和综3构建的172个玉米单片段代换系为研究材料,采用完全随机区组设计,在高氮(N 240 kg/hm^2)和低氮(N 75 kg/hm^2)条件下,进行了两年大田试验。以吐丝后第10天穗位叶的SPAD值作为玉米持绿性的表型值,根据代换系与亲本许178表型值的T-test结果,利用该群体的SSR遗传图谱,在P <0.01条件下定位持绿性状的QTL。【结果】在基因组范围内,两个氮水平下共定位53个穗位叶持绿QTL (贡献率为–2.45%～–22.65%)。上述QTL在玉米的10条染色体上均有分布,其中以第1染色体上检测到的数量最多(14个),第7染色体上检测到的数量最少(1个)。高氮条件下检测的QTL为29个,6个在两年试验条件下被重复检测,分别为qhnSG1d、qhnSG2a、qhnSG3a、qhnSG4a、qhnSG8b和qhnSG10c,其中qhnSG8b和qhnSG10c为高氮特异QTL,两年内QTL的贡献率分别为–4.47%、–9.17%、–9.46%和–5.05%;低氮条件下检测的QTL为16个,2个QTL在两年大田环境被重复检测,分别为qlnSG1f和qlnSG2b。其中qlnSG1f为低氮特异QTL,两年内QTL贡献率分别为–9.70%和–10.85%。【结论】通过对玉米穗位叶持绿性状分析,将高氮特异持绿染色体片段定位到umc1077～umc2350区段内,低氮特异染色体片段定位到umc1013～umc2047区段内。     

大粒型水稻材料粒型性状的QTL定位

研究大粒型水稻材料对粒型相关基因的挖掘具有重要作用,同时也能为水稻超高产育种提供优质的种质资源。本研究以大粒型水稻材料lg1与9311杂交衍生的F2遗传分离群体为对象,分别采用2014年、2015年的粒型数据和2年的联合粒型数据,对控制其粒长、粒宽及粒厚的QTL进行初步定位。结果表明,3种情况下共定位到22个相关QTL,其中5个粒长QTL、9个粒宽QTL、8个粒厚QTL,分布于第1、第2、第3、第4、第5、第8和第11号染色体上。3种情况下均检测到QTL的有3个,即粒长QTL q GL-2-1、粒宽QTL q GW-5-1和粒厚QTL q GT-5-1,3个QTL增效等位基因均来自于亲本lg1;此外,有7个QTL在2014年、2015年和2年的联合数据定位中均被检测到,12个QTL只在1年或2年的联合数据定位中被检测到。q GL-2-1、q GW-2-3和q GT-2-3处于同一标记区间RM5812~RM13174,推测可能受同一粒型基因控制,是新的粒型QTL位点。主效QTL q GL-1-2和q GW-11-1可能是新的控制粒型QTL位点,其余检测到的QTL所在的大部分标记区间已有粒型QTL被定位或克隆。本研究结果为大粒水稻lg1粒型基因的精细定位及克隆奠定了基础。     

野生稻渗入系颖壳颜色的简易测定及QTL定位分析

用Unispec光谱仪测定水稻颖壳反射光谱,筛选对水稻颖壳色素敏感的色素指数,用筛选出的最佳植被指数NDVI作为检测颖壳颜色的指标,测定106个家系的颖壳颜色用于QTL定位分析.共检测到12个与颖壳颜色相关的QTL,其中有4个来源于栽培稻特青,分别位于第1染色体RM243附近,贡献率为5％;第7染色体RM295、RM481和RM82附近,贡献率分别为4％、7％和4％.另外8个QTL位点来源于野生稻,分别位于第1染色体RM5和RM212附近,贡献率分别为5％和6％,第2染色体RM233A附近,贡献率为6％;第4染色体RM273附近,贡献率为38％;第6染色体RM204和RM3附近,贡献率分别为17％和5％;第8染色体RM38附近,贡献率为6％,以及位于第12染色体RM235附近,贡献率为5％.在检测到的12个QTL中,来源于野生稻的位于第4染色体RM273附近,以及位于第6染色体RM204附近的QTL的加性效应及贡献率较大,分析是主效QTL.     

利用BSA-Seq方法快速定位作物农艺性状QTL/基因概述

为了利用生物学技术和手段来解决农业问题,让基因组测序技术、转基因及基因编辑等现代分子生物学技术为农业遗传育种服务,实现常规育种与分子设计育种的紧密结合,加速作物精准育种进程,近年颇受学术界关注。现梳理了一些分子生物学专用名词概念,概述了目前在正向遗传学研究中如何利用极端表型材料基于全基因组测序的BSA-Seq方法(MutMap法、MutMap+法、MutMap-Gap法、QTL-seq法)快速定位重要农艺性状的QTL/基因,为快速定位和克隆候选基因提供新思路。     

小麦萌发期幼苗相关性状耐旱系数的QTL定位

为了检测与小麦幼苗耐旱性相关的数量性状位点,用3个关联重组自交系(RIL)群体,对小麦萌发期幼苗的胚芽鞘长、苗高、最大根长、根数、苗鲜重、茎叶鲜重、根鲜重、根冠鲜重比、苗干重、茎叶干重、根干重、根冠干重比等12个表型性状的耐旱系数进行QTL定位。结果显示,共检测到28个耐旱相关位点,分布在小麦的1BL、1D、2B、3A、3B、3D、4A、6A、6B、6D、7A、7B等12条染色体上,可分别解释表型变异的5.61%~64.22%,其中,6个位点通过同一群体不同性状的耐旱系数检测到,2个位点通过2个群体不同性状的耐旱系数检测到,分别位于4A染色体的Xbarc61~wpt-9675标记区间和6A染色体的wpt-9679~wpt-8177标记区间内,这2个位点实现了在不同群体间的相互验证,可靠性大大提高。这些位点的发现对于小麦萌发期耐旱性的精细定位、图位克隆和分子标记辅助选择具有重要的意义。     

短季棉早熟及相关性状的QTL定位北大核心CSCD

短季棉育种是缓解我国当前粮棉争地矛盾、实现粮棉双丰收的有效途径。研究短季棉早熟及相关性状的遗传,寻找与其相关基因紧密连锁的分子标记对于短季棉育种具有重要意义。以百棉2号×TM-1组合构建的F2为作图群体,利用SSR标记构建遗传连锁图,采用复合区间作图法对短季棉早熟及相关性状在F2群体中进行QTL定位,构建了一张含152个SSR标记、40个连锁群、总长1010.3cM、覆盖棉花基因组的22.6%、标记间平均距离为5.91cM的短季棉分子标记遗传连锁图谱,得到的40个连锁群已定位到相应的21条染色体上,为短季棉分子遗传图谱进一步饱和奠定了良好的基础;检测出22个控制早熟及相关性状的QTL,其中检测到的主效QTL可用于短季棉标记辅助选择育种。     

水稻4种农艺性状QTL的初步定位分析

本研究以粳稻品种＂藤坂5号＂与籼稻品种＂江西丝苗＂为亲本杂交构建的F2分离群体（137个单株）作为作图群体,对控制水稻株高、剑叶宽、剑叶长和剑叶长宽比4种农艺性状的QTL进行定位分析。分别在第1、3、4和7染色体上检测到7个QTLs,其中qPH-3、qFLLW-4和qFLW-3在其所控制的相应性状（株高,剑叶宽和剑叶长宽比）所定位到的QTL中的贡献率是最大的,是主效QTL。然而,在本研究中并未检测到控制剑叶长的QTL。这些分析结果为进一步的分析和精细定位奠定基础,为育种和种质创新提供理论依据。     

基于Super-GBS技术的高粱籽粒酿造相关性状QTL定位

为探究酒用高粱籽粒酿造性状的遗传基础,本研究利用超级基因分型技术（Supper-GBS）技术对BTx623×红缨子的205个家系的重组自交系（RIL）群体开展基因分型,构建了包含1 910个单核苷酸多态性标记（SNP）,标记平均间距为0.47 cM的连锁图谱。结合两年4个环境的表型数据,利用完备区间作图法（ICIM）对籽粒总淀粉含量、支链淀粉含量、单宁含量、硬度和颜色等5个酿造性状进行了数量性状位点（QTL）定位。结果表明,在高粱的1～9号染色体上检测到9、7、11、5和3个QTL分别与总淀粉含量、支链淀粉含量、单宁含量、籽粒硬度和籽粒颜色相关,一共涉及到35个不同的QTL,其中15个QTL与前人定位结果一致。在多个性状和环境中检测到3个重要遗传区段,分别位于1号染色体（66.30～71.55 Mb）、4号染色体（54.00～62.3 Mb）以及6号染色体（54.59～57.57 Mb）,其中包括已知的Tan1和Y1基因,以及6个与淀粉和类黄酮合成途径相关的候选基因,如编码β-淀粉酶、黄烷酮3-羟化酶和bHLH转录因子等。本研究结果为酿造性状相关基因的进一步克隆奠定了基础,也为利用标记...     

不同氮水平下玉米苗期根系形态和氮吸收量的 QTL 定位

【目的】玉米的根系形态与氮素吸收能力关系密切,利用单片段代换群体对玉米苗期根系形态相关性状和植株氮吸收量进行 QTL 定位,可为进一步精细定位并克隆控制玉米低氮下优异根系形态和氮吸收的主效 QTL 奠定基础。【方法】以氮效率差异显著的两亲本许 178 和综 3 构建的 150 个玉米单片段代换系 (SSSL) 群体作为研究材料,进行水培试验。以 Ca (NO₃)₂ 作为氮源,设置高氮 (4 mmol/L NO₃– )和低氮 (0.05 mmol/L NO₃– ) 两个处理,培养 20 d 后分根、冠收获植株,测定生物量和氮含量。通过 WinRHIZO 根系分析系统获得根系的总根长、根表面积、根体积、根直径和根尖数等指标。根据代换系与亲本许 178 表型值的 T-test 结果,利用该群体 SSR 遗传连锁图谱,在 P ≤ 0.001 条件下定位所调查性状的 QTL。【结果】高氮条件下 SSSL 群体除了根直径与总根长和根尖数没有显著相关性以外,其它各性状之间均显著或极显著正相关,并且植株氮吸收量也与根系各性状呈显著或极显著正相关;低氮条件下,除了根直径以外,植株氮吸收量与其他根系性状均呈极显著正相关,并且地上部和根部氮累积量均与根表面积的相关性最大。在高氮条件下共检测到 102 个 QTL 位点,包括 40 个根形态相关 QTL、34 个植株生物量 QTL 和 28 个氮吸收量 QTL;在低氮条件下共检测到 85 个 QTL 位点,包括 47 个根形态 QTL、22 个植株生物量 QTL 和 16 个氮吸收量 QTL。所检测到的根形态相关 QTL 与生物量和氮积累量 QTL 成簇存在,同一 QTL 区间多同时检测到根形态 QTL 和氮吸收量 QTL。高氮条件下,在代换系 1428、1376、1282、1266 和 1473 的代换区间上检测到高氮特异的 QTL 簇,同时包括多个根形态和氮吸收量 QTL,贡献率从–43% 到 84%。低氮下,在代换系 1419 和 1314 的代换区间上同时检测到低氮特异的多个根形态和氮吸收量 QTL,贡献率从–32% 到 55%。【结论】单片段代换系 1419 和 1314 所包含的代换片段 bnlg182—bnlg2295 和 umc1013—umc2047 检测到多个低氮特异的 QTL,并且这两个区间在前人的研究中均有玉米氮效率相关 QTL 检测到,说明该区间包含有玉米根系形态和氮吸收量的主效 QTL,在玉米氮高效吸收中可能起重要作用。     

水稻产量性状一般配合力QTL定位

为了定位与发掘水稻产量性状高配合力数量性状座位(QTL),本研究按照不完全双列杂交(NCⅡ)设计,以泸恢8285与扬恢34杂交构建的重组自交系群体(RIL),分别与泸98A、Ⅱ-32A、冈46A杂交构建的双列杂交群体作为试验材料,在德阳、遂宁和泸州3种环境下对单株生物量、收获指数、单株产量、有效穗数、每穗颖花数、每穗实粒数、结实率和千粒重等性状的一般配合力进行QTL定位。结果表明,3种环境下共检测到50个QTL,单个QTL对表型的贡献率变幅在3.26%～34.26%之间,其中qEP2-2、qSP2-2、qFGP2-2、qTGW1和qTGW2 5个QTL在3种环境下均有检出,qHI3、qEP7、qSP7、qSSR12-1和qTGW3-2 5个QTL在2种环境下检出,其他的QTL仅在其中1种环境下检出。此外,有27个QTL增效等位基因来自泸恢8258。本研究结果为进一步开展相关基因的精细定位、克隆和分子辅助选择育种奠定了基础。     

不同土壤类型下重金属Cd对水稻剑叶光合特性和产量构成的影响

以杂交籼稻（K优818）为材料,设置不同Cd浓度水平,采用盆栽试验,研究了不同土壤类型下（潮土和水稻土）重金属Cd对剑叶光合特性和水稻产量及其构成的影响。结果显示,在3mg·kg-1浓度水平下,与对照相比,两种土壤类型下Cd处理均提高了水稻剑叶净光合速率（Pn）,其中潮土条件下Pn提高了6.4%;而当Cd处理浓度达到7mg·kg-1时,两种土壤条件下Pn均显著下降,其中水稻土条件下Pn与对照相比下降了13.8%。Cd在低浓度水平（1～3mg·kg-1）时,两种土壤类型下水稻结实率和单穗重均略有下降;但在高浓度水平（5～7mg·kg-1）下,水稻结实率和单穗重均显著下降（P〈0.05）。不同土壤类型下,Cd的毒害效应差异显著,相同处理水平下水稻土Cd对水稻Pn和单穗重的抑制效应显著高于潮土。     

水稻赖氨酸和总黄酮含量的QTL定位及环境互作分析

为挖掘多环境下稳定存在的水稻赖氨酸和总黄酮含量相关QTL,以粳稻东农425和长白10号及其衍生的180个株系的F_(6:7)重组自交系(RIL)作为供试群体,采用完备区间作图法(ICIM)和基于混合线性模型的复合区间作图法(MCIM),对2014年和2015年水稻的赖氨酸含量和总黄酮含量进行加性QTL定位及环境互作分析。结果检测到10个影响赖氨酸含量的加性效应QTL和12个影响黄酮含量的加性效应QTL,分布在除第9、第10和第12染色体以外的9条染色体上,其中在第5染色体的RM538~RM1271标记区间内连续2年检测到总黄酮含量QTL。检测到6个存在环境互作效应的赖氨酸含量QTL、4个存在环境互作效应的总黄酮含量QTL,互作贡献率为0.15%~6.73%;一对影响总黄酮含量的上位互作效应的QTL,贡献率为0.99%。本研究结果为水稻赖氨酸和总黄酮含量QTL分子标记辅助育种提供了一定的理论依据。     

水稻淡黄叶突变体xws的光合特性与基因定位

为了解析水稻叶绿体发育和高光效育种中光合作用的机理,本研究以不育系P88S群体中发现的一株淡黄叶自然突变体xws为试验材料,对该突变体进行表型鉴定和光合特征分析,并对其进行精细定位和候选基因分析。结果表明,xws在整个生育期叶片、茎和穗均呈淡黄色。与野生型相比,xws叶片、茎和穗的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均显著下降。透射电镜观察结果发现,与野生型相比,xws嗜锇小体消失,类囊体数量减少。xws的净光合效率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度和叶绿素荧光参数与野生型相比均降低。以xws与R032杂交的F₂群体作为定位群体,将基因精细定位至水稻第3号染色体分子标记WY242和WY119之间,其物理距离为51.7 kb。本研究结果为进一步研究水稻叶绿体发育,从而提高水稻光合作用和分子调控网络途径提供了理论支撑。     

水稻叶早衰突变体es33的鉴定和基因定位

利用甲基磺酸乙酯(EMS)化学诱变单季常规晚粳稻浙粳99,获得叶早衰突变体es33。为揭示es33突变体早衰的分子调控机制,以野生型浙粳99为对照,对突变体进行表型鉴定,统计农艺性状和测定光合性能,并对早衰基因ES33进行定位。结果表明,突变体es33幼苗在播种后第10天,第2和第3叶的叶尖出现明显干枯早衰现象,与野生型相比,分蘖盛期叶片光合色素含量降低、叶绿体结构疏松、光合作用减弱、部分酶活性降低,成熟期植株矮小、分蘖少、衰老严重。遗传分析结果表明,突变体es33早衰性状受一对隐性核基因控制,利用基因定位和重测序技术,将控制该性状的基因定位在水稻第3号染色体上的SSR标记STS-15和G24之间,物理距离为977.8 kb,经测序确定LOC_Os03g31550为候选基因;ES33基因第11个外显子发生4个碱基的缺失,造成移码突变,导致蛋白(黄嘌呤脱氢酶)翻译提前终止;通过系统发育树分析和氨基酸序列比对得知,ES33蛋白在禾本科作物中高度保守。本研究结果为进一步探究早衰基因ES33的功能奠定了基础。     

一个水稻黄绿叶突变体ygl15的鉴定和基因定位

由籼稻品系杂交后代中发现1个黄绿叶突变体,命名为ygl15。为揭示突变体ygl15叶色变异机制,对其进行了表型鉴定和基因定位分析。结果表明,突变体ygl15从苗期开始表现为黄绿叶,叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量较野生型显著下降,并最终导致其农艺性状受到影响,表现为株高、有效穗数、单株总粒数和单株实粒数显著下降,穗长、每穗粒数和结实率的变化不显著,千粒重略有提高;基因表达分析表明,突变体ygl15叶片中,叶绿素合成和光合系统相关的基因表达上调,但血红素合成相关的基因表达下调或不变。遗传分析表明,ygl15的突变表型受1对细胞核隐性基因控制。以突变体ygl15和中花11杂交的F_2群体为定位群体,经过初步定位和精细定位,将ygl15基因定位在水稻第3号染色体上的分子标记M08124～M08175之间,物理距离约79 kb。本研究结果为进一步克隆ygl15突变基因和研究基因功能奠定了一定的理论基础。     

水稻早衰突变体els-R7954的遗传分析和初步定位

为了深入研究水稻早衰机理,找到有效消除和延缓植株早衰的方法,本研究通过350Gy60Co-γ射线辐照水稻浙恢7954干种子,获得1份特异性水稻早衰突变体。观察该突变体生物学性状,发现苗期生长正常,分蘖末期叶片出现早衰现象,灌浆期整个植株枯黄,早衰现象非常明显,将其暂名为elsR7954(early leaf senescence)。遗传分析和基因定位发现,els-R7954受单隐性核基因控制,位于第2染色体SSR标记RM530和RM3774之间,距RM530约5.0c M。为进一步克隆该基因,丰富叶片早衰的分子机制奠定了一定基础,也为研究水稻早衰,最终提高产量和品质提供可能。     

一个水稻类感干尖线虫卷叶突变体的遗传分析与基因定位

筛选和鉴定水稻卷叶突变体是研究叶片形态建成机理的前提.本研究利用甲基磺酸乙酯对常规粳稻秀水09进行诱变,获得了一个稳定遗传的类感干尖线虫卷叶突变体(nematode infestation mimic rolling leaf mutant,nir).与野生型相比,nir全生育期叶尖卷曲、枯萎,表型与干尖线虫侵染症状相似.此外,突变体植株矮小,叶片表面较光滑,有效分蘖数少.采用nir与秀水09杂交的F2群体进行遗传分析,结果表明nir的类感干尖线虫卷叶性状受一对隐性核基因控制.利用nir与籼稻93-11杂交获得的F2群体,采用分子标记技术将目的基因最终定位在水稻第二染色体2 ～ 88w和2～82w之间,遗传距离为1.1 cM,物理距离245 kb.研究结果表明,nir很可能是一个尚未报道的新基因,进一步克隆nir基因有可能揭示与现有报道的卷叶基因不同的卷叶调控机理,为筛选理想株型、培育高产水稻品种提供理论基础和供试材料.