利用Mudgo/武育粳3号F2群体分析水稻抗灰飞虱QTL

灰飞虱是我国水稻生产上的重要害虫。Mudgo是一个高抗灰飞虱的籼稻品种,对灰飞虱具有强的排驱性和抗生性抗性。利用Mudgo/武育粳3号F₂群体,构建了含有177个单株的F₂群体的遗传连锁图谱。该连锁图包含104个SSR标记和3个Indel标记,覆盖整个水稻基因组1 409.9 cM,每两个标记之间的平均距离为13.2 cM。采用改进的苗期集团筛选法对177个F_2:3家系进行了抗性鉴定,通过Windows QTL Cartographer 2.5进行复合区间作图分析,在第2、3、12染色体上分别检测到抗灰飞虱QTL Qsbph2b、Qsbph3d和Qsbph12a,分别位于标记RM5791~RM29、RM3199~RM5442和I12-17~RM333 1之间,单个LOD值分别为3.25、3.11和6.82,贡献率分别为17.3%、15.6%和35.8%,各QTL增强抗性的等位基因效应均来自Mudgo。其中Qsbph12a与标记RM3331和I12-17紧密连锁。结合表型鉴定的结果,Qsbph12a应为抗灰飞虱主效QTL,与该位点紧密连锁的标记可用于抗灰飞虱快速选择辅助育种。     

水稻条纹病毒和介体灰飞虱抗性的QTL分析

水稻品种Kasalath高抗条纹病毒和介体灰飞虱。为剖析不同抗性类型基因之间的关系，利用回交重组自交系群体Nipponbare/Kasalath//Nipponbare分析了对条纹病毒和介体灰飞虱抗性的数量性状基因座。结果在第11染色体S2260–G257标记区间检测到1个与条纹病毒抗性相关的QTL（qSTV11），LOD值为9.2, 贡献率为35.79%；在第3染色体R1618–C595 和R2170–C1135标记区间各检测到1个与介体灰飞虱抗性相关的QTL (qSBPH3-a, qSBPH3-b)，LOD值和贡献率分别为3.12和2.96, 11.69% 和11.36%,表明条纹病毒和介体灰飞虱抗性由不同基因所控制,而且两者之间不相关。此外，还分别检测到两对与条纹病毒和介体灰飞虱抗性相关的上位性QTL，暗示水稻对条纹病毒和介体灰飞虱的抗性受主效和上位性QTL的共同影响。进一步分析发现SSR标记BJ11-8与qSTV11紧密连锁, 为分子标记辅助选择高抗条纹叶枯病水稻品种提供了基础。     

籼稻资源WD15515中抗褐飞虱QTL的定位研究

褐飞虱是我国水稻生产上最严重的虫害之一, 培育和种植抗褐飞虱水稻品种是控制褐飞虱的有效途径。WD15515是一份高抗褐飞虱的籼稻种质资源。利用9311与WD15515杂交培育了F₂群体, 对F₂植株进行SSR分子标记分析, 测定植株上褐飞虱的蜜露分泌量、虫体增重量和增重比, 作为抗虫性指标。通过QTL IciMapping3.0进行作图分析, 在第2、第4、第9染色体上共检测到4个抗褐飞虱QTL。其中第2染色体上检测到2个QTL, 以蜜露分泌量检测到的qBph2-1位于SSR标记RM71~RM6911之间, LOD值为3.68, 表型贡献率为11.08%;以虫体增重量和增重比检测到的qBph2-2位于标记RM6911~RM521之间, LOD值分别为3.31、4.05, 表型贡献率分别为7.81%、9.38%。以蜜露分泌量、虫体增重量和增重比为指标在第4染色体上检测到qBph4, 定位于标记RM16996~RM17075之间, LOD值分别为11.11、13.81、15.41, 表型贡献率达到44.38%、45.24%、52.40%。同样, 以蜜露分泌量、虫体增重量和增重比在第9染色体上检测到qBph9, 定位于标记RM219~RM6444之间, LOD值分别为2.59、4.04、3.63, 表型贡献率分别为10.91%、12.39%、10.01%。上述结果表明, qBph4是一个抗褐飞虱主效基因。本项研究结果为抗褐飞虱水稻育种提供了新的基因资源。     

水稻褐飞虱抗性基因的初步定位

本文应用229对水稻SSR引物对来自野生稻的褐飞虱抗性基因进行定位,结果表明引物RM589和RM311在作图群体BC2F2中存在多态性.通过作图软件进行基因和分子标记位点的遗传连锁分析,褐飞虱抗性基因与引物RM589和RM311的遗传距离分别是9.8cM和11.9cM,并将其定位在第6染色体和第10染色体上.     

东乡野生稻抗褐飞虱QTL分析

野生稻是水稻抗褐飞虱基因的重要种质资源。应用东乡野生稻与栽培稻协青早B构建的2套材料,开展水稻抗褐飞虱基因鉴定研究。先以协青早B//协青早B/东乡野生稻BC₁F₅群体为材料,应用褐飞虱田间种群进行抗虫鉴定,检测到2个抗褐飞虱QTL,其中,qBph2位于水稻第2染色体RM29–RG157区间,东乡野生稻等位基因可降低死苗率22.2%;qBph7位于第7染色体RM11–RM234区间,东乡野生稻等位基因可降低死苗率43.7%。进一步以协青早B为轮回亲本,构建了BC₃F₃群体,应用褐飞虱生物型I、II和III进行抗虫鉴定,QTL分析表明qBph2抗褐飞虱生物型I和II,qBph7抗褐飞虱生物型I和III。这2个QTL对培育抗褐飞虱水稻品种具有重要应用价值。     

利用DH群体动态检测水稻抗褐飞虱数量性状基因位点

利用籼粳交珍汕97／武育粳2号F1花培获得的190个双单倍体群体(doubled—haploid population,DH系)及其构建的179个SSR分子标记遗传图谱,通过对DH系群体苗期重复接虫试验和2个不同时期对褐飞虱危害程度进行动态调查,并应用Mapmaker／exp Version3．0和Windows QTL Cartographer V2．0对水稻抗褐飞虱数量性状基因位点(quantative trait locus,QTL)进行动态检测和遗传效应分析。结果表明,在苗期对褐飞虱抗性的检测中,共检测到6个抗性QTL,分别位于第2、3、4、8和10染色体上,各QTL的LOD值分别为2．22-4．64,贡献率为5．04％～13．73％,第3染色体和第4染色体上各有1个OTL的加性效应为正值,表明来自于亲本武育粳2号的这2个位点的等位基因可以提高水稻对褐飞虱的抗性,其余4个QTL的加性效应均为负值,表明来自于亲本珍汕97的这些位点的等位基因可以提高水稻对褐飞虱的抗性。     

籼稻品种‘ARC5833’抗褐飞虱基因的遗传分析与定位

褐飞虱是造成中国水稻减产最严重的虫害之一,发掘褐飞虱抗性基因是防治水稻褐飞虱的有效途径。籼稻‘ARC5833’是一份高抗褐飞虱的种质材料,为了明确籼稻‘ARC5833’对褐飞虱的抗性机理,以便在育种中加以利用。本研究利用‘ARC5833’与感虫材料‘9311’杂交构建包含145个F2:3家系的作图群体,采用苗期集团法进行褐飞虱抗性鉴定。结果显示,该群体中抗、感家系数分别为109和36,卡方分析表明有1对主效显性基因控制抗虫表型。进一步的基因定位表明,该抗性基因位于水稻第4染色体长臂上的分子标记4M11491与4M24.687之间,遗传距离为4.2 cM。该区间内最大LOD值为40,可以解析表型变异的72%。因该区间内已克隆一个抗褐飞虱基因Bph6,测序分析表明,它们的CDS和氨基酸序列相似度分别为99%和98%。因此,我们认为抗源‘ARC5833’中携带的抗褐飞虱基因与Bph6为等位基因。本研究完成了籼稻品系‘ARC5833’褐飞虱抗性基因对的遗传分析与基因定位,对利用该抗源提供了科学依据。     

以标记辅助选择改良江苏主栽粳稻品种“淮稻5号”黑条矮缩病抗性

水稻黑条矮缩病是由灰飞虱传播的一种病毒病,最近在江苏、浙江等省暴发给水稻生产造成严重威胁。本研究在前期对水稻黑条矮缩病抗性基因初步定位的基础上,针对第6染色体短臂上紧密连锁的两个抗性QTL,以抗性亲本“明恢63”为供体,感病亲本“淮稻5号”为轮回亲本,通过标记辅助选择,构建了携带目标抗性QTL的系列近等基因系。自然接种和人工接种鉴定表明新培育的近等基因系其发病率较对照轮回亲本下降25%左右,抗性得到显著改良。农艺性状调查结果显示大多数近等基因系其生育期、株高及产量构成性状等与轮回亲本相似,表明目标区段存在较少的累赘连锁。此外,对有关如何实现目标QTL的精细定位,以及利用标记辅助选择聚合多个抗性QTL培育抗病品种的策略也进行了探讨。     

水稻抗褐飞虱基因Bph3荧光分子标记的开发及应用

褐飞虱是严重威胁水稻生产的害虫之一。开发褐飞虱抗性基因的分子标记用于抗性分子育种是减小褐飞虱危害的有效途径。本研究根据抗褐飞虱基因Bph3序列与其等位基因序列差异,利用PARMS技术开发Bph3的共显性的荧光分子标记MM3T,并利用该标记对31份水稻亲本材料及52份BC2F2代杂交后代进行检测,验证分子标记的可靠性。结果表明,MM3T在包含有Bph3基因的水稻中均能检测到抗褐飞虱荧光信号,在无Bph3基因的水稻中均检测到感褐飞虱的荧光信号,为利用分子标记辅助选择提高水稻褐飞虱抗性提供了高效、快速、准确的检测方法。     

利用4个姊妹近等基因群体定位水稻粒重和粒形QTL

粒重是决定水稻产量的三要素之一。利用世界上粒重最大的品种之一SLG-1(供体亲本)与小粒品种日本晴(Nipponbare,轮回亲本)杂交,在各回交世代选择粒重较大单株与日本晴回交,构建水稻粒重和粒形的姊妹近等基因系(SNILs)。对获得的73 株BC₄F₁单株进行粒重频率分布统计,选择粒重频率分布在4个峰值处的代表性单株,自交获得4个BC₄F₂ SNILs群体。利用BSA法(分离群体分组混合分析法),从均匀分布在水稻染色体上的1 513对SSR标记中筛选出与粒重和粒形相关的多态性标记19对,以LOD≥2.5作为选择阈值,对粒重、粒长、粒宽和粒厚进行QTL扫描,共检测到6个区域的12个QTL,贡献率从7.22%到53.38%。这些QTL所在区域包含已克隆的粒长GS3和粒宽GW2,也包含没有精细定位的第2染色体的RM6318-RM1367、第3染色体的RM5477–RM6417和第6染色体的RM3370–RM1161等3个区域控制粒重和粒形的5个QTL。其中第3染色体上RM5477–RM6417区间存在粒形贡献率较大的新的QTL。构建含有这些粒重QTL的姊妹近等基因系,为进一步精细定位或克隆新的粒重或粒形QTL奠定了基础。     

QTL analysis for the resistance to small brown planthopper (Laodelphax striatellus Fallén) in rice using backcross inbred lines

Small brown planthopper (SBPH) is a serious pest of rice ( Oryza sativa L.) in China. An indica variety 'Kasalath' is highly resistant to SBPH. A mapping population consisting of 98 BC₁F₉ lines, derived from a backcross of 'Nipponbare'/'Kasalath'//'Nipponbare', was applied to detect quantitative trait loci (QTL) for resistance to SBPH. In the modified seedbox screening test, three QTLs for SBPH resistance were mapped on chromosomes 3 and 11, explaining 49.9% of the phenotypic variance. In the antixenosis test, a total of three QTLs conferring antixenosis against SBPH were detected on chromosomes 3, 8 and 11, which accounted for 36.4% of the total phenotypic variance. In addition, two QTLs expressing antibiosis to SBPH were detected on chromosomes 2 and 11, explaining 13.8% and 14.7% of the phenotypic variance, respectively. Qsbph11e , Qsbph11f and Qsbph11g were located in the region between S2260 and G257 on chromosome 11, indicating that the locus is significant in conferring resistance to SBPH in 'Kasalath'. The molecular markers linked to these QTLs should be useful in the development of varieties with horizontal resistance to SBPH.     

旱稻导入系碾磨品质和垩白粒率的QTL定位及其与土壤水分的互作分析

以优质水稻品种越富为遗传背景,具有旱稻品种IRAT109导入片段的271份导入系为材料,在水、旱田2个土壤水分环境下调查糙米率、精米率、整精米率和垩白粒率4个品质性状,研究旱田栽培对稻米品质性状的影响,进行QTL定位及基因型与环境的互作分析。结果表明,整精米率和垩白粒率易受土壤水分环境的影响,糙米率和精米率相对稳定。适当水分胁迫能提高稻米的整精米率,减少垩白粒率。利用混合线性模型,水、旱田条件下共检测到4个品质性状的10个加性QTL和2对上位性互作QTL,分别位于第3、4、7、8和9染色体。3个加性QTL (qMR9、qHMR7和qHMR9)和一对上位性互作QTL (qHMR3~qHMR9)的贡献率大于10%。7个QTL与前人研究结果相一致。第4染色体RM1112~RM1272和第9染色体RM1189~RM410是QTL集中分布的区域。根据不同性状对干旱胁迫的反应特点,分别选择水、旱田条件下贡献率大、稳定的QTL或者具有旱田特异性的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。     

粳稻米碱消值的数量性状基因座检测

利用碱消值差异显著的大粒粳稻DL115与小粒粳稻XL005杂交获得的200个单株F2群体为作图群体,采用复合区间作图方法,利用SSR标记进行了粳稻碱消值数量性状基因座的检测。结果表明,在F2群体中碱消值呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。共检测到与碱消值相关的QTL3个,qADV3、qADV5和qADV11,分别位于第3、第5和第11染色体的RM14870～RM1284、RM3838～RM3351和RM1812～RM332区间,对表型变异的解释率分别为6.5%、10.3%和8.1%。qADV5的增效等位基因来自碱消值较小的亲本XL005,qADV3和qADV11的增效等位基因来自碱消值较大的亲本DL115;基因作用方式表现为显性或超显性。     

水稻抗纹枯病QTL表达的遗传背景及环境效应

利用水稻纹枯病菌强致病菌系RH-9人工接种Lemont导入到特青背景的213个近等基因导入系(TQ-ILs)群体和特青导入到Lemont背景的195个近等基因导入系(LT-ILs)群体,定位和分析了水稻抗纹枯病数量性状座位(quantitative trait loci, QTL)及其表达的环境与遗传背景效应。亲本Lemont对RH-9表现为高度感病,特青表现为中等抗病。人工接种后TQ-ILs群体的相对病斑高度(病斑高度与株高比)呈连续正态分布,LT-IL群体则明显偏向感病亲本Lemont。在不同年份和遗传背景下检测到影响纹枯病相对病斑高度的主效QTL 10个和互作QTL 13个,其中2006年在TQ-IL群体定位到的6个主效QTL在2007年均得到验证,表明这些QTL具有较好年度间的重复性。QSh4是唯一在双向导入系背景下表达的QTL,该位点特青等位基因降低相对病斑高度,提高抗性水平。在TQ-ILs群体中定位到位于第10染色体RM216~RM311区间的QSb10a与在LT-IL群体中定位到的位于相邻区间RM222~RM216的QSb10b的基因作用方向不同,推断这两个QTL存在紧密连锁关系。绝大多数在TQ-IL群体中表达的主效及互作QTL在LT-ILs群体中不表达,表明水稻抗纹枯病QTL具有明显的遗传背景效应。通过比较作图,本研究定位到的其中8个QTL在以往不同群体中同样被检测到,这些主效QTL对通过分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS)培育水稻抗纹枯病育种可能具有应用价值。研究指出,标记辅助选择在不同遗传背景中能稳定表达的QTL或通过聚合不同抗病QTL是进一步提高水稻纹枯病抗性水平的一个有效途径。     

控制普通野生稻种子休眠性QTL的定位

水稻种子休眠性是关系到稻米品质和稻种质量的一个重要农艺性状。研究水稻种子休眠性遗传及分子机制对培育具有适度休眠性的优良水稻品种具有重要意义。本研究以籼稻品种9311为受体、普通野生稻为供体的染色体片段置换系群体为材料,在后熟不同时间检测群体种子休眠性,对控制种子休眠性的QTL进行定位分析,共定位到14个QTL,分布在第3、第4、第5、第6、第7、第10、第11、第12染色体上。筛选休眠性显著强于背景亲本9311的家系,分析这些家系携带的QTL数目,表明携带的位点越多,休眠性越强。进一步利用家系Q14与9311的F2群体验证了第7染色体标记RM180和RM21323之间存在一个效应较大的QTL qSD-7-2,该位点LOD值为18.49,可解释的表型变异率为33.53%,表明该位点是一个控制普通野生稻种子休眠性的主效QTL,且能稳定遗传。本研究为野生稻种子休眠基因的精细定位及克隆奠定了基础,且为培育强休眠性籼稻品种提供了育种材料。     

Genetic basis of multiple resistance to the brown planthopper (Nilaparvata lugens St?l) and the green rice leafhopper (Nephotettix cincticeps Uhler) in the rice cultivar ‘ASD7’ (Oryza sativa L. ssp. indica)

The rice cultivar ASD7 (Oryza sativa L. ssp. indica) is resistant to the brown planthopper (BPH; Nilaparvata lugens Stål) and the green leafhopper (Nephotettix virescens Distant). Here, we analyzed multiple genetic resistance to BPH and the green rice leafhopper (GRH; Nephotettix cincticeps Uhler). Using two independent F₂ populations derived from a cross between ASD7 and Taichung 65 (Oryza sativa ssp. japonica), we detected two QTLs (qBPH6 and qBPH12) for resistance to BPH and one QTL (qGRH5) for resistance to GRH. Linkage analysis in BC₂F₃ populations revealed that qBPH12 controlled resistance to BPH and co-segregated with SSR markers RM28466 and RM7376 in plants homozygous for the ASD7 allele at qBPH6. Plants homozygous for the ASD7 alleles at both QTLs showed a much faster antibiosis response to BPH than plants homozygous at only one of these QTLs. It revealed that epistatic interaction between qBPH6 and qBPH12 is the basis of resistance to BPH in ASD7. In addition, qGRH5 controlled resistance to GRH and co-segregated with SSR markers RM6082 and RM3381. qGRH5 is identical to GRH1. Thus, we clarified the genetic basis of multiple resistance of ASD7 to BPH and GRH.     

水稻抗白叶枯病新基因Xa32（t）的鉴定和初步定位

通过多菌系接种鉴定及抗谱分析,并与目前国际上已知抗白叶枯病基因比较,证明在水稻抗源C4064中含有一个新的抗白叶枯病基因,暂命名为Xa32(t)。应用分离集团分析法(BSA),借助SSR和EST等分子标记,对该基因进行了分子标记定位。通过对F₂分离群体及F₃家系单株进行遗传连锁性检测,发现6个位于水稻第11染色体长臂末端的分子标记RM27256、RM27274、RM2064、ZCK24、RM6293和RM5926与Xa32(t)基因连锁。它们与Xa32(t)基因间的遗传距离分别为2.1、1.0、1.0、0.5、1.5和2.6 cM。其中标记RM6293和RM5926位于染色体近端粒一侧,其他4个标记RM27256、RM27274、RM2064和ZCK24位于基因的另一侧。将Xa32(t)定位在水稻第11染色体长臂末端2.0 cM范围内。     

A major QTL associated with cold tolerance at seedling stage in rice (Oryza sativa L.)

Chilling injury is one of the most important limiting factors affecting rice production in temperate and high-elevation areas. In this study, 146 microsatellite markers were employed to identify quantitative trait loci (QTL) conferring cold tolerance at seedling stage (CTS) .The mapping population consisted of 193 doubled haploid (DH) lines, which derived from a cross between a cold-tolerant japonica variety (AAV002863) and a cold-sensitive indica cultivar (Zhenshan97B). Tolerance to cold was assessed by the survival percentage of seedlings after cold treatment. In a climate chamber, after treatment at 6°C/10°C for 7 d, the measurement was taken on the sixth day of the recovery stage at room temperature. The phenotypic distribution of the DH population approximately fitted normality with skewness and kurtosis less than 0.3, and the difference among the three repetitions was not significant. Five main effect QTLs were identified with LOD > 4.0 on chromosomes 1, 2, 8 using a composite interval mapping approach. The accumulated contribution of the five QTLs was 62.28%, and a major QTL (LOD = 15.09) was identified on chromosome 2 flanked by RM561 and RM341, which explained 27.42% of the total phenotypic variation. Four significant epistatic interactions were also detected with a total contribution of 20.14%. Liang Chen and Qiaojun Lou had made the equal contribution for the research.