利用旱稻导入系定位水、旱田外观品质的QTL及土壤水分效应分析

以271份具有优质水稻(Oryza sativa L.)越富遗传背景及旱稻IRAT109导入片段的导入系群体为材料,在北京、海南两地水、旱田环境下调查精米粒长、粒宽、粒厚、长宽比和垩白率5个性状,研究旱田栽培对外观品质的影响,进行QTL定位及QTL与水分环境的互作分析.结果表明,粒长、粒宽、长宽比和垩白率易受土壤水分的影响,粒厚比较稳定.水分胁迫使稻米粒长、粒宽变小,长宽比增大,垩白率减少.利用QTLNetwork软件,5个性状共检测到30个加性QTL和4对上位性QTL.6个加性QTL(qGL7、qGT2、qGT4、qLWR2、qC2和qC8)和2对上位QTL(qGL3-qGL7和qGL7-qGL10)的贡献率大于10%.21个QTL与前人研究结果相一致.外观品质性状QTL在染色体上多呈成簇分布,第2染色体RM492～RM1211、第3染色体RM6832～RM3166和第6染色体RM587-RM1163区段是外观品质QTL相对集中分布区域.41%的QTL存在水分环境互作.根据不同性状对干旱胁迫的反应特点,选择水、旱田贡献率大且稳定的QTL,或具有旱田特异性的QTL,进行标记辅助聚合育种是培育抗旱、优质稻的一个有效途径.     

不同生态因子条件下西藏青稞种子表型性状的相关分析

为了研究西藏青稞种质籽粒遗传变异程度、变异规律、地理因子对籽粒表型性状的影响程度,确定决定籽粒表型的关键性状,从而为青稞育种提供籽粒表型基础模型,本研究以527份西藏青稞农家种、野生近缘种为试验材料,基于青稞籽粒表型性状变化和相关地理环境因子,采用数字图像分析法对西藏青稞农家种、野生近缘种等527份青稞种质资源籽粒长、粒宽、粒长宽比、粒面积、圆度值、密度指数和千粒重(TKW)7个表型性状进行精确测量,并进行典型相关分析、聚类分析和主成分分析。结果表明,西藏青稞种子表型存在广泛的变异类型,TKW的变异系数最大,粒长的变异系数最小。典型相关分析显示,海拔、经度和纬度地理因子与7个籽粒表型性状间存在着显著相关关系(α=0.05),海拔高度的增加可使青稞粒面积、粒长宽比、粒圆度值增加,而粒长逐渐减少。纬度和经度的增加与粒长呈正相关,并与TKW有一定联系。籽粒7个表型性状的聚类分析表明,527份青稞材料可聚为3大类群,各类群表现一定的地理分区。主成分分析显示,青稞籽粒TKW、面积、粒宽、粒密度可代表7个籽粒表型性状的变异,且表现出以粒宽、TKW、粒面积为主反映种子大小的指标及以长宽比、粒长、圆度值为主反映种子形状的指标。西藏青稞种质资源籽粒表型变异极为丰富,并与多变的地理因子显著相关。青稞籽粒表型性状可分为种子大小和种子形状2个方面,两者对千粒重贡献率分别达到60.3%和33.8%,且表现为独立遗传特性,这说明在今后的青稞育种工作中,应以籽粒大小指标为重,兼顾籽粒形状,该研究结果为西藏青稞高产栽培育种提供了一定的理论依据。     

稻米外观和碾磨品质QTL定位及其与土壤水分环境互作分析

本文利用旱稻品种IRAT109和水稻品种越富的花培DH群体的116个株系为作图群体，采用混合线性模型QTL定位方法，在水、旱2个土壤水分环境下对粒长(GL)、粒宽(GB)、长宽比(LWR)和垩白率(C)4项外观品质性状和糙米率(BR)、精米率(MR)、整精米率(HR)3项碾磨品质性状进行QTL定位及QTL与环境互作分析。在水、旱2种条件下对DH群体差异显著性分析结果表明，糙米率、精米率和长宽比差异不显著,而整精米率、粒长、粒宽、垩白率差异极显著。外观品质性状在水、旱栽培条件下变化较大，即在旱种环境下稻米粒形变小（粒长、粒宽减小）、变细（长宽比增大）垩白率大幅度下降。碾磨品质性状在双亲间均有差异，其中整精米率差异较大；且在两种土壤水分环境条件下均有变化，即在旱栽条件下两亲本的糙米率和精米率均降低，IRAT109分别减少了5.8%和5.5%，越富分别减少了11.7%和11.5%。共检测到11个加性效应QTL与稻米外观和碾磨品质性状7项指标有关，分别位于第1、3、5、6、7、10、11染色体上，单个QTL对性状的贡献率在3.15～21.42%之间，位于第1、7 染色体上2个控制整精米率的QTL存在显著环境互作，单个QTL与环境互作效应的贡献率分别为9.59%和13.58%。在第1染色体RM295标记附近同时检测到5个QTL，Qgc1a 、Qgc1b 、Qlwr1、QMr1b和QHr1，分别控制粒长、长宽比、精米率和整精米率，且该QTLs簇在2个环境下能稳定地被检测到。同时，还检测到10对上位性QTLs，所有上位性QTL都发生在不同染色体之间，其中，控制整精米率的4对QTL与土壤水分环境显著互作，其环境互作贡献率分别为14.29%、12.28%、10.56%和13.47%。控制粒长、粒宽、长宽比的6个加性QTL（Qgc1a、Qgc1b、Qgc5、Qgw6、Qlwr1、Qlwr10）与环境之间互作较小，在品质育种中可利用分子标记对其进行辅助选择，提高育种效率；而对于基因型×环境互作效应大的整精米率、垩白率应在特定环境(如土壤缺水条件)下进行选择，在特定水分胁迫条件选择目标亲本，并将抗旱基因导入该亲本方可选到品质较优的抗旱品种。     

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。     

小麦籽粒均匀度评价方法研究

为了筛选小麦的均匀度鉴定指标,建立可靠的均匀度评价模型,本研究以150份小麦为试验材料,测定其在两个环境下的籽粒形态指标：粒长(X₁)、粒宽(X₂)、直径(X₃)、圆度(X₄)、长宽比(X₅)、周长(X₆)、表面积(X₇)及千粒重(X₈),采用多样性统计、相关性分析、聚类分析、主成分分析和隶属函数法对小麦籽粒均匀度进行综合评价。结果表明,两种环境下籽粒各指标变异幅度为3.56%～9.88%;可将150份小麦材料聚类为4个类群。主成分分析可将8个指标转化为两个相互独立的综合指标,其贡献率分别为61.330%、36.448%,代表全部数据97.778%的信息量。利用隶属函数法计算籽粒均匀度综合评价值(D值),将150份材料分为超高均匀度材料(12份)、高均匀度材料(80份)、中均匀度材料(56份)和低均匀度材料(2份)。通过逐步回归方程建立了小麦籽粒均匀度的数学评价模型：VP=-2.787+0.294 X_2...     

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。     

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。     

利用双向导入系剖析水稻源、库相关性状的QTL

以我国高产籼稻特青和美国优质粳稻Lemont为亲本培育的双向回交导入系为材料,采用单核苷酸多态性标记定位源相关性状(剑叶长、剑叶宽、剑叶面积、叶干重和比叶重)和库相关性状(穗总粒数、千粒重和穗实粒重)的QTL.特青剑叶长、穗总粒数和穗实粒重显著大于Lemont,剑叶宽则显著小于Lemont.双向导入系群体检测到影响源、库相关性状的QTL 62个,平均每个QTL解释群体表型变异的9.0％,变幅为3.0％ ～27.9％.Lemont背景导入系在第2、3、4、6、9和11等6个染色体的区段同时定位到影响源、库相关性状QTL 17个,占Lemont背景导入系定位QTL总数的50％.特青背景导入系在第1、3、4、8和12等5个染色体区段同时定位到影响源、库相关性状的QTL 13个,占特青背景导入系定位QTL总数的28.3％.Lemont背景下绝大多数位点导入特青等位基因均增加性状值,而特青背景绝大多数位点导入Lemont等位基因都减小性状值.两个背景共同检测到影响源、库相关性状的QTL有18个,占定位到62个QTL的29.0％,表明源、库相关性状QTL定位存在明显的遗传背景效应.发现第3染色体影响剑叶长、剑叶面积、叶片干重、每穗总粒数和穗实粒重的35576704 ～36341768区间和第4染色体影响比叶重、穗总粒数和穗实粒重的4560663 ～13503095区间,在以往不同群体中均被检测到,是影响水稻源、库相关性状的重要染色体区域,对标记辅助选择培育源、库协调的超高产水稻品种具有重要的应用价值.     

籼型杂交稻稻米碾磨品质与外观品质的配合力及遗传力研究

选择米质不同的 7个不育系和 7个恢复系 ,采用NCⅡ交配设计分析碾磨品质与外观品质性状的配合力。结果表明①所有性状的一般配合力和特殊配合力均达到了显著或极显著水平。在糙米粒长、粒宽、长宽比 ;整精米粒长、粒宽、长宽比、垩白度等性状上基因加性效应占主导地位 ;在糙米率、精米率、整精米率、垩白率、垩白大小等性状上则以基因的非加性效应为主。②通过对母本、父本及其互作对F1贡献率分析 ,父本基因型方差在糙米率、精米率、糙米粒长、整精米粒长、垩白大小等性状上比母本对一般配合力方差所作贡献大。母本在整精米率、糙米粒宽、糙米长宽比、整精米粒宽、整精米长宽比、垩白率、垩白度这些性状上比父本所作贡献相对要大。③亲本一般配合力与特殊配合力在各性状上均是相互独立的 ;一般配合力与亲本自身的表现型值则有一定程度的相关 ,说明在育种中必须注意亲本自身性状的改良。④狭义遗传力以糙米粒长、糙米粒宽、糙米长宽比、整精米粒长、整精米粒宽、整精米长宽比较高 ,这些性状可作为早代选择的间接指标。     

供氮和不供氮条件下玉米穗部性状的QTL定位

【目的】分析供氮（+N）和不供氮（-N）2种条件下玉米穗部性状QTL定位结果的差异,挖掘在-N条件下特异表达的主效QTL,为玉米的氮高效分子育种提供理论依据。 【方法】以优良玉米自交系许178（氮高效）×K12（氮低效）衍生的150个F₇代重组自交系（recombinant inbred lines,RILs）为试验材料,在+N和-N 2种处理条件下进行2年的田间试验,对玉米的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和单株产量共5个穗部性状进行表性鉴定。使用基于混合线性模型（mixed liner model,MLM）的最佳线性无偏预测法（best linear unbiased prediction,BLUP）,结合2年的表型数据,估计各家系各性状在不同氮水平下的育种值。然后利用QTL IciMapping V4.0软件的完备区间作图法（inclusive composite interval mapping,ICIM）对这5个性状的育种值进行+N和-N条件下的QTL分析。 【结果】玉米的穗长、穗粗和穗行数在不同氮水平下差异不大,而行粒数和单株产量在-N条件下呈现出显著降低的结果。两种氮水平下共定位到20个穗部性状QTL,其中+N条件下定位到11个QTL,包括穗长2个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量5个。-N条件下定位到9个QTL,包括穗长1个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量4个。这些QTL分布在除第2染色体以外的其余染色体上。两种氮水平下定位到5个“一致性QTL”,分别为qEL7a,qED7a,qRNE9b,qGYP1a和qGYP6a,这5个“一致性QTL”具有较高的表型贡献率,在不同氮水平下的贡献率均超过了10.00%。在-N条件下共发现4个特异表达的QTL,分别为qRNE9a,qKNR6a,qGYP3a和qGYP8a,其中qRNE9a和qGYP3a是贡献率超过10.00%的主效QTL。无论是在+N还是-N条件下,都发现了控制不同性状的基因之间紧密连锁或是同一个基因的一因多效现象,这与穗部各性状间的高度相关性表现一致。 【结论】控制玉米穗部性状的基因在不同氮水平下的特异性表达直接导致了玉米穗部性状表型上的差异。5个“一致性”主效QTL和2个在不供氮条件下特异表达的主效QTL,均有利于提高玉米抵抗低氮胁迫的能力。研究中发现的几个控制玉米穗部性状的QTL富集区可能存在一些关键基因,值得进一步研究。     

杂交籼稻稻米外观品质性状杂种优势及其与亲本间分子遗传距离的相关性

用 IR75589-31S、 IR60、 IR70 和选取的 90 个RILs和ILs进行不完全双列杂交,以获得的 270 个杂交组合为材料,对杂交稻米外观品质性状杂种优势表现及其与亲本间分子遗传距离的关系进行了研究。就杂交组合外观品质性状相对优势而言,除粒长宽比以外,其它外观品质性状的中亲优势都表现为正向组合个数大于负向。杂种稻米外观品质性状表现的差异因性状而异,以垩白度的变异系数最大,杂种米粒垩白度、粒长、粒宽和粒长宽比普遍介于双亲之间。SSR 分子标记遗传距离与杂种稻米外观品质相关性状杂种优势关系分析表明,亲本间的遗传距离在 0.2914 到 0.4205 之间,平均遗传距离为 0.3520;杂交亲本遗传距离与外观品质性状间的相关系数偏小,分别为-0.0307、0.1358和-0.1408,均未达到显著水平,外观品质性状杂种优势与亲本间的遗传差异大小无关。根据以上结果,本研究所筛选的SSR标记难以预测杂交稻外观品质性状杂种优势,利用DNA分子标记遗传距离来预测杂种优势的可能性还有待于进一步探讨。     

不同水分条件下水稻苗期根系性状的QTL分析

以超级杂交稻协优9308(协青早B/中恢9308)衍生的234个重组自交系(RIL)为材料,在正常水分和20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟水分胁迫处理下对水稻苗期最长根长、总根长、根表面积、根体积、根平均直径、根尖数、根鲜重和根冠比进行QTL定位分析。采用复合区间作图法,共检测到影响8个根部性状的21个QTL,单个QTL可解释的表型变异介于4.80%～11.35%。其中,正常水分条件下检测到7个QTL,分布在第2、3、9、10、11染色体上;水分胁迫条件下检测到14个QTL,分布在第2、3、5、6、9染色体上。不同水分条件下检测到的QTL位点差异很大,表明不同水分条件下的遗传机制不同。在第3和第6染色体上各检测到1个根部性状的QTL簇,尤其在第3染色体RM6283-RM7370区间发现苗期根系性状与抗旱性及产量相关性状之间存在连锁关系,利用这些QTL紧密连锁的分子标记进行辅助选择,可望同时对多个相关性状进行遗传改良。     

利用双向导入系和重组自交系解析水稻加工品质的遗传基础

水稻加工品质直接影响水稻的商品价值。为解析水稻加工品质的遗传基础,以粳稻秀水09和籼稻IR2061构建的2套双向导入系和1套重组自交系为材料,在温州和三亚环境下考察了稻米加工品质,并进行了加工品质性状的数量性状位点(QTL)定位。本研究构建了一张包含145个简单重复序列(SSR)分子标记的遗传连锁图,该连锁图总长1 567.8 cM,秀水09和IR2061背景导入系的平均背景回复率分别为90.15%和85.82%。双亲的糙米率和精米率无显著差异,秀水09整精米率显著高于IR2061。3套群体的加工品质均表现为连续分布,且糙米率、精米率和整精米率3个性状间彼此均呈显著正相关。在两个环境下共定位到影响糙米率、精米率和整精米率的29个主效QTL和20对上位性QTL,其中6个QTL在其中的两套群体中被重复定位到,2个QTL在两个环境下稳定表达,10个QTL与环境互作,说明遗传背景和环境显著影响加工品质QTL的表达。此外,在第7号染色体RM432~RM11区间、第8号染色体RM80~RM458区间和第9号染色体RM257~RM278区间均同时定位到影响糙米率、精米率和整精米率的QTL,秀水09等位基因在这些QTL处均提高加工品质。研究结果可为分子改良水稻加工品质提供重要基因资源的参考依据。     

排除主效作用下水稻产量性状QTL的检测

本研究旨在排除主效QTL效应的基础上检测控制水稻产量性状的微效QTL。前期应用中156/谷梅2号重组自交系（RIL）群体在第7染色体RM2-RM214区间上检测到控制抽穗期和产量性状的主效QTL,本研究挑选在此区间呈谷梅2号基因型的两个株系,配组衍生新的RIL群体,检测控制水稻产量性状的QTL。共检测到25个产量性状Q...     

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。     

不同钾处理下小麦重组自交系群体主要农艺性状的表型变异及其相关分析

以"山农483×川35050"组合衍生的小麦重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体的131个株系及其亲本为试验材料,于2008年和2009年采用盆栽土培法,对低、中、高钾处理条件下[0、0.1 g(K2O).kg 1、0.3 g(K2O).kg 1]小麦RIL群体的株高、单株穗数、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽和单株籽粒产量共9个农艺性状进行了鉴定和统计分析。结果表明,在2008—2009年3个钾处理中,9个农艺性状在RIL群体中的表型变异均呈近似正态分布,其遗传力分别为80.6%(株高)、44.7%(单株穗数)、69.9%(穗长)、71.4%(小穗数)、76.0%(穗粒数)、74.8%(千粒重)、64.9%(粒长)、40.0%(粒宽)和33.2%(单株籽粒产量)。株高、小穗数、穗粒数和粒长4个性状的表型变异以基因型控制为主,千粒重和粒宽以基因型×年份互作效应为主,穗长以基因型和基因型×年份互作效应为主,单株穗数以基因型×钾水平互作效应为主,单株籽粒产量的表型变异则主要受基因型×年份×钾水平互作效应控制。在不同钾处理条件下,RIL群体的平均单株籽粒产量与单株穗数、穗长和穗粒数呈极显著或显著正相关,但与千粒重的关系不稳定。千粒重与穗粒数、单株穗数无关或显著负相关(r为0.07~0.28);穗粒数与单株穗数的关系不稳定(r为0.03~0.27)。千粒重、穗粒数和单株穗数在遗传过程中的相关系数较低,彼此具有较强的相对独立性,不存在绝对的顾此失彼现象。单株籽粒产量与小穗数、穗粒数、千粒重、粒长和粒宽间的相关系数受年份间环境差异的影响较大。