水稻粒形及千粒重QTL定位与上位性分析

利用粒形及千粒重存在显著差异的2个亲本(TY319、8B)杂交构建的F3群体为作图群体,对粒长、粒宽、长宽比及千粒重进行QTL定位与上位性分析。共检测出13个影响粒形及千粒重的QTL,分别位于第1,2,4,7,8,10,12染色体,LOD值介于2.66~5.88,表型变异贡献率介于7.41%~44.93%,其中,第1染色体上控制长宽比的q LWR-1未见报道,可能是新的QTL。此外,通过上位性分析,粒长、长宽比和千粒重3个性状共检测到21个互作,粒宽未检测到互作位点。     

不同生态地点下稻米外观品质性状的QTL定位分析

 利用两个已测序品种93 11和日本晴为亲本,采取单粒传法创建由190个家系组成的重组自交系群体,并构建了包含178个SSR、CAP和STS标记的遗传连锁图谱。采用复合区间作图方法,在3个不同生态地点(陵水、合肥和怀远)对垩白(垩白率、垩白大小、垩白度)、粒形(粒长、粒宽、长宽比)等6个外观品质的数量性状基因座（QTL)进行了定位分析。共定位到39个QTL,单个性状QTL数目在6~7个,说明垩白和粒形是多基因控制的数量性状。8个QTL可在2个以上地点检测到,其中,两个垩白度相关QTL qCD 1、qCD 3(贡献率分别为288%、321%)在3个地点同时检测到;11个QTL具有一因多效性,单个QTL位点控制的性状为2~6个,如第3染色体RM16-RM143区段控制垩白率、垩白大小、垩白度、粒长、粒宽和长宽比等6个性状。比较3个地点的检测结果,发现外观品质性状的QTL定位都受环境影响,但不同性状受影响的程度不同。长宽比和垩白度受环境影响较小,粒宽受环境影响较大。     

西藏半野生小麦粒型性状的QTL定位

为了解西藏半野生小麦粒型性状的QTL差异,以西藏半野生小麦Q1028和郑麦9023(ZM9023)杂交后获得的重组自交系群体为试验材料,于2012、2013和2015年分别在四川农业大学温江试验田种植,对其粒型性状(粒长、粒宽、粒厚、长宽比、籽粒大小)进行遗传分析。结果表明,重组自交系群体粒型性状均呈正态分布,对籽粒大小的影响依次为粒宽、粒厚、粒长。在三个年度环境中,总共检测到33个控制小麦粒长、粒宽、粒厚、籽粒大小和长宽比的QTL位点。其中,13个控制粒长的QTL分布在1B、2B、2D(3个)、3A、4A、5B、6A、6B、7A(3个)染色体上,每个位点对表型变异的贡献率为5.37%~11.57%。6个控制粒宽的QTL分布在2B、2D、4A、5B、6A、7A染色体上,可以解释表型变异的6.43%~12.69%。3个控制粒厚的QTL位于2B和2D(2个)上,表型贡献率分别为12.75%、10.00%和8.49%。9个控制籽粒大小的QTL分别位于2B、2D(2个)、4A、5B、6A、7A(3个)染色体上,单个QTL可解释6.26%~14.69%的表型变异。另外,本研究还在2B、2D、4A、5B、6A、7A染色体上共发现7个QTL富集区,这些染色体上的QTL和富集区与籽粒性状密切相关,在育种中值得关注。其中,2B染色体上XwPt-3561~XwPt-6932分子标记区间内有控制粒长、粒宽、粒厚、籽粒大小的遗传位点,6A染色体上标记wpt-730109与wpt-7063之间有控制增加籽粒宽度和籽粒大小的位点。     

不同世代间大豆粒形相关QTL的稳定性分析

以东农46和L-100构建的重组自交系群体(RILs)为试验材料,利用2013和2014年分别在哈尔滨、呼兰、阿城3个地点共6个环境的数据对不同世代的遗传群体粒形进行单环境QTL分析及多环境联合检测。结果表明:单环境QTL分析中,检测到13个与粒形相关的QTL,位于第5、9、12、15及18连锁群上,其中粒长QTL 2个,表型变异贡献率为21.61%~26.81%;粒宽QTL 5个,表型变异贡献率为7.28%~18.38%;粒厚QTL 6个,表型变异贡献率为10.19%~18.44%。位于Sat_122~Satt052标记区间的QTL位点在粒长及粒厚中都被检测到,位于Sat_119~Satt588、Satt192~Satt568及Sat_401~Satt192标记区间QTL位点在粒宽及粒厚中同时被检测到,存在一因多效性。多环境联合分析中,共检测到15个与粒形相关的QTL。并且有9个QTL位点在单环境及多环境联合检测中均被检测到,表明这些QTL表达较为稳定。因此,本研究获得1个粒长QTL(Sat_122~Satt052)、1个粒宽QTL(Satt192~Satt568)及2个粒厚QTL(Satt192~Satt568,Sat_401~Satt192)为表现较好的稳定QTL。     

重穗型水稻穗部性状及剑叶宽的QTL定位

利用穗部性状存在显著差异的籼稻材料千粒稻与粳稻材料日本晴为亲本,构建F2作图群体,采用复合区间作图法,以筛选出具多态性的136个分子标记对每穗总粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、穗长、剑叶宽、着粒密度6个性状进行QTL检测。共检测到20个QTL,分别位于水稻第1,2,3,5,7,8,9和10号染色体上,单个QTL对相关表型变异的贡献率为3%¹8%,LOD值范围在2.5518%,LOD值范围在2.55⁶.13,其中效应值≥10%的位点有13个,≤5%的位点检测到5个。相关性状QTL有成簇分布在染色体相同或者相近区域的趋势。     

大气CO2浓度增加对水稻粒形和粒重数量性状基因座的影响

利用“Asomonori与IR24”的置换系群体,对水稻的粒长、粒宽、粒型（粒长,粒宽）、粒厚和千粒重等5个性状在CO2浓度分别为370μmol／mol（简写为Ambient）和570μmol／mol[FACE（Free Air CO2 Enrichment）]的条件下进行了QTL分析。在FACE下,共检测到分布在6条染色体上的18个QTL,其贡献率差异较大,在9．2％～42．2％之间,其中有17个QTL的贡献率超过15％,分别是控制千粒重的1个QTL、粒长的10个QTL、粒宽的1个QTL、粒型3个QTL和粒厚的2个QTL;在Ambient下共检测到分布在5条染色体上的9个QTL,其贡献率在9．4％-30．0％之间,其中控制粒长的1个QTL、粒宽的2个QTL和粒型3个QTL的贡献率超过15％。两CO2浓度下能重复检出的QTL共3个,其它只能在1个环境中检测到。与Ambient下的QTL结果相比,FACE对粒形及粒重的影响较大,可以增加微效基因的数量,同时还可增加主效基因的贡献率。     

小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL定位

为了发掘更多控制小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL,以兰考906和小偃81创制的133个F6~F7重组自交系为试验材料,在6个环境下利用SSR标记对旗叶大小及穗部相关性状进行QTL定位。结果表明,有202对SSR标记被用于构建遗传连锁图谱,图谱覆盖小麦21条染色体,全长1 678.93cM,标记间平均距离8.30cM。采用完备区间作图法共检测到30个QTL,分布在1B、2A、3D、4A、4B、4D、5D、6A、6B、6D和7D染色体上。其中,旗叶宽QTL有7个,穗长QTL有9个,小穗数QTL有5个,穗粒数QTL有5个,小穗着生密度QTL有4个,不同环境下单个QTL可解释的表型变异率为4.94%~23.14%,有14个QTL的表型贡献率大于10%,有8个QTL可在2个或2个以上环境中被检测到。其中,Qflw-4A在3个环境中被检测到,贡献率为10.13%~20.77%,是控制旗叶宽的稳定主效QTL;Qsl-4D.2在4个环境中被检测到,贡献率为12.58%~23.14%,是控制穗长的稳定主效QTL;Qker-5D在2个环境中被检测到,贡献率为11.44%~14.32%,是控制穗粒数的稳定主效QTL。这3个稳定主效QTL可作为改良叶宽和增加穗粒数的功能QTL作进一步研究。     

两系杂交水稻谷粒性状的遗传及相关分析

以5个两用不育系与22个恢复系(或常规品种)为供试材料,组成5×22 NCⅡ交配设计,对两系杂交稻谷粒性状进行了遗传及相关分析.结果表明,谷粒长、粒宽、长宽比和千粒重等4个性状均为加性效应起主导作用,同时受父母本的影响,而且其影响均达显著水平.千粒重、粒长、粒宽和长宽比都有很高的广义遗传力,分别为99.24%,98.80%,93.50%和97.42%.相关分析表明,千粒重与粒长、粒宽和长宽比均达极显著正相关;粒长与长宽比达极显著正相关,与粒宽未达显著相关;粒宽与长宽比达极显著负相关.通径分析表明,千粒重、粒长和粒宽对长宽比的直接通径系数分别为0.003 1,0.888 6和-0.560 0;粒重通过粒长、粒宽两性状的间接通径系数达0.606 9和-0.349 3.     

稻米粒形和垩白度的QTL定位和上位性分析

 利用由181个家系组成的Lemont/特青籼粳交重组自交系群体,以及由161个RFLP、SSR标记和3个形态标记构建的全长为1916.5 cM、覆盖水稻基因组12 条染色体的连锁图,采用线性模型的复合区间作图方法（QTLMapper V10）,对粒长、粒宽、长宽比和垩白度等4个稻米品质性状的数量性状座位（QTL）进行了分析。在水稻的所有12 条染色体上共定位到7个加性主效QTL和19对上位性QTL,其中控制粒长、粒宽、长宽比的主效QTL各2个,控制垩白度的QTL 1个,分别解释12.8%、40.0%、26.0%和42.1%的表型变异;共检测到6对影响垩白度、6对影响粒长、7对影响长宽比的上位性QTL,分别解释52.2%、31.3%和38.2% 的表型变异。结果表明,上位性QTL和主效QTL一样在稻米粒形和垩白度的遗传中起着重要的作用。     

大麦籽粒大小的遗传多样性与稳定性评价

为了解大麦籽粒大小的遗传多样性与稳定性,以185份大麦种质资源为材料,测定了7个试验环境下籽粒的长度、宽度、长宽比及千粒重等性状,对其遗传多样性和稳定性进行了分析评价。结果表明,所有试验环境下二棱大麦粒长、粒宽及千粒重均值均大于六棱大麦,籽粒长宽比均值均小于六棱大麦;二棱大麦与六棱大麦千粒重、粒长、粒宽及籽粒长宽比在品种(系)间及环境间差异均极显著,且品种(系)与环境之间存在极显著的互作效应,籽粒大小在环境间差异程度因性状而异,其中以千粒重的差异程度最大。依据10级分类分布频次法则,千粒重和粒宽分布比较集中,六棱大麦集中分布在3、4等级,二棱大麦集中分布在7、8等级;粒长和籽粒长宽比分布比较分散,六棱大麦粒长和籽粒长宽比分别分布在1~10等级和2~10等级范围内,二棱大麦粒长和长宽比分别集中分布在4~8等级和2~7等级范围内。千粒重与粒长、粒宽及粒长与籽粒长宽比呈极显著正相关,粒宽与籽粒长宽比呈极显著负相关;粒长与粒宽及千粒重与籽粒长宽比的相关性因棱型不同而异。二棱大麦千粒重的稳定性小于六棱大麦,而粒长和籽粒长宽比的稳定性恰好相反,粒宽的稳定性与棱型无关;皮大麦千粒重稳定性小于裸大麦,其余籽粒大小性状的稳定性与皮裸无关。通过熵权法TOPSIS对大麦籽粒大小进行综合评价,筛选出籽粒饱满且稳定的品种川52209,其可作为大麦籽粒性状改良的优异种质。     

QTL Detection for Rice Grain Shape Using Chromosome Single Segment Substitution Lines

Rice grain shape is one of the important factors affecting grain quality and yield,but it is liable to be influenced by genetic backgrounds and environments.The chromosome single segment substitution lines(SSSLs) in rice have been considered as ideal populations to identify the quantitative trait loci(QTLs).In this study,22 QTLs affecting rice grain shape were detected to be distributed on eight chromosomes except chromosomes 6,9,11 and 12 by using SSSLs.Among them,seven QTLs conditioned grain length,six co...     

Genetic Dissection of Grain Size Traits Through Genome-Wide Association Study Based on Genic Markers in Rice

Grain size plays a significant role in rice, starting from affecting yield to consumer preference, which is the driving force for deep investigation and improvement of grain size characters. Quantitative inheritance makes these traits complex to breed on account of several alleles contributing to the complete trait expression. We employed genome-wide association study in an association panel of 88 rice genotypes using 142 new candidate gene based SSR (cgSSR) markers, derived from yield-related candidate genes, with the efficient mixed-model association coupled mixed linear model for dissecting complete genetic control of grain size traits. A total of 10 significant associations were identified for four grain size-related characters (grain weight, grain length, grain width, and length-width ratio). Among the identified associations, seven marker trait associations explain more than 10% of the phenotypic variation, indicating major putative QTLs for respective traits. The allelic variations at genes OsBC1L4, SHO1 and OsD2 showed association between 1000-grain weight and grain width, 1000-grain weight and grain length, and grain width and length-width ratio, respectively. The cgSSR markers, associated with corresponding traits, can be utilized for direct allelic selection, while other significantly associated cgSSRs may be utilized for allelic accumulation in the breeding programs or grain size improvement. The new cgSSR markers associated with grain size related characters have a significant impact on practical plant breeding to increase the number of causative alleles for these traits through marker aided rice breeding programs.     

特大粒水稻材料粒型性状的QTL检测

 利用特大粒粳稻TD70（2011年千粒重达80 g）和籼稻品种Kasalath杂交,经单粒传法获得的240个重组自交系（RIL）为作图群体,分别于2010年和2011年对粒长、粒宽、粒厚性状进行鉴定,用完备区间作图法,以均匀分布于12条染色体的141个SSR标记对粒型性状进行QTL检测。共检测到粒型性状的 QTL 18 个,分布于第2、3、5、7、9和12染色体上。其中,控制粒长的QTL 5个,控制粒宽的QTL 6个,控制粒厚的QTL 7个。两年间均能检测到的QTL有7个,分别为粒长QTL qGL3.1,粒宽QTL qGW2.1、qGW2.2、qGW5.1、qGW5.2,粒厚QTL qGT2.3、qGT3.1;其平均贡献率分别为56.19%、4.42%、29.41%、10.37%、7.61%、21.19%和17.06%。第2染色体RM1347-RM5699区间是粒长、粒宽、粒厚的共同标记区间。第3染色体RM6080-RM6832区间为粒长qGL3.1、粒厚qGT3.1共同标记区间。18 个QTL的增效等位基因均来源于大粒亲本TD70,且增效作用显著。定位的大部分位点包含已报道的精细定位和克隆的主要粒型基因;除第2染色体的qGW2.1（qGT2.1）、qGW2.3、qGL2.2和第12染色体的qGT12等位点已有粒型性状相关报道外,定位的qGT22,qGW9 和qGT9可能是新的QTL。     

波兰小麦×普通小麦品系“中13”RIL群体籽粒特性的QTL定位

小麦籽粒特性与籽粒产量和品质密切相关。本研究以波兰小麦(Tiriticum polonicum L.)×普通小麦(Triticum aestivum L.)品系"中13"杂交组合衍生的99个F8重组自交系(Recombinant inbred lines,RIL)群体为材料,利用SSR分子标记构建连锁遗传图谱。根据两年实验数据,利用复合区间作图法对粒重、粒长和粒宽3个籽粒特性相关性状进行了QTL定位分析,共检测到12个与籽粒特性相关的加性QTL位点。其中,3个粒重QTL,1个位于1A染色体上,另外2个都在2A染色体上,单个QTL可解释表型变异的13.35%～20.04%;5个粒长QTL,其中2个位于2A染色体上,其余3个分别位于3A、5A和2B染色体上,单个QTL可解释表型变异的8.53%～21.03%;4个粒宽QTL,分别位于1A、2A、3B和5B染色体上,单个QTL可解释表型变异的9.76%～40.79%。在2A染色体上共检测到5个籽粒特性相关性状的QTL,表明2A染色体与籽粒特性关系密切。     

籼稻C84和粳稻春江16B重组自交系遗传图谱构建及籽粒性状QTL定位与验证

【目的】本研究旨在挖掘水稻粒型新基因、探索其分子机理,解析籽粒发育调控遗传网络奠定基础,并为通过分子标记聚合有利基因开展超级稻分子设计育种提供理论依据。【方法】以植株和籽粒形态差异较大的晚粳稻品种春江16B(CJ16B）和广亲和中籼稻背景恢复系C84为亲本构建含有188个家系的重组自交系为作图群体,利用158对在双亲中存在多态性差异的分子标记,构建了遗传连锁图谱,总遗传距离为1428.40cM,平均标记间距为9.04cM。在构建遗传图谱的基础上,完成RIL188个株系籽粒的粒长、粒宽、粒厚、长宽比和千粒重等5个性状考查并进行QTL定位。【结果】在海南陵水和浙江杭州两地共检测到籽粒相关主效QTL30个,包括籽粒QTL新座位18个,解释遗传变异3.51%~17.25%。其中粒长、粒宽、粒厚和长宽比QTL位点分别为9个、5个、5个和6个,千粒重QTL位点5个。经基因座位比对,发现有5个QTL区间与已克隆的调控籽粒形态相关基因座位相近,我们通过对双亲目标基因的测序并根据差异位点设计dCAPs分子标记进行验证。【结论】该RIL群体及其遗传图谱可用于水稻重要农艺性状主效QTL基因的定位和克隆,新定位的18个粒型QTL可以为水稻籽粒发育调控网络提供补充和资料积累。     

水稻种质资源粒型的评价与筛选

筛选粒型优异的种质资源是选育优质水稻品种的前提。本研究引进了546份籼稻种质资源和326份粳稻种质资源,于2019—2020年在宁波考察了这些种质资源的粒型表现。结果表明,籼型种质资源粒长、粒宽和长宽比的变异系数分别为10.23%、10.90%和18.17%,粳型种质资源则分别为12.62%、12.88%和24.22%,3个性状变异均十分丰富,其中长宽比的变异最丰富;籼型种质资源的粒长与粒宽的相关系数为-0.47(2019年)～-0.48(2020年)、粒长与长宽比的相关系数为0.84,粒宽与长宽比的相关系数为-0.86(2019年)～-0.87(2020年),而粳型种质资源则分别为-0.47(2019年)～-0.42(2020年)、0.82(2019年)～0.80(2020年)和-0.88(2019年)～-0.87(2020年),粒长与粒宽表现为中度负相关,长宽比受粒长和粒宽的影响程度相同。最终筛选出了18份粒型优异的籼稻种质资源和34份粒型优异的粳稻种质资源。育种家可以根据需要选择合适的粒型种质资源作为亲本选育优质稻品种。     

杂交籼稻外观品质性状与食味品质性状典型相关分析

为了明确稻米外观品质与食味品质的关系,甄选合适的评价指标,为培育外观品质与食味品质综合优良的杂交籼稻品种提供理论参考,以8个不育系与25个恢复系配制的200个杂交籼稻组合为材料,采用简单相关和典型相关分析研究了稻米外观品质性状与食味品质性状的相关关系。结果表明,直链淀粉含量与粒宽、垩白度、垩白粒率呈显著正相关,与长宽比显著负相关;米饭食味综合评分与粒长、长宽比显著正相关,与粒宽显著负相关。典型相关分析得到相关系数达显著水平的两对典型相关变量,累计贡献值为91.329%。在第一对典型变线性组合构成中,U₁和V₁分别以长宽比、直链淀粉含量的权重较大;在第二对典型变线性组合构成中,U₂和V₂分别以粒长、食味综合评分的权重较大。