水稻种子休眠性基因座的定位和分析

 水稻种子休眠性是关系到稻米品质和稻种质量的重要农艺性状,与穗发芽抗性直接相关。DNA标记和水稻连锁图谱的发展,为定位种子休眠性的基因位点、研究单个基因的"剂量效应"和剖析各基因位点对环境的敏感性等方面提供了可能性。迄今,利用分子标记,对不同的遗传群体,已初步定位了多个与水稻种子休眠性有关的QTL。本文简要介绍了水稻种子休眠性传统遗传学研究概况,重点对已报道的种子休眠性数量性状基因位点（QTL）进行比较分析,探查稳定表达的种子休眠性QTL,讨论了水稻种子休眠性研究存在的问题和进一步研究的途径。     

水稻数量性状研究进展

分子生物技术的迅速发展和QTL定位方法的日趋完善 ,为水稻数量性状基因 (QTL)的研究提供了基础。大量研究充分地揭示了QTL的基本特征 ,剖析了重要农艺性状的遗传基础 ,从而给水稻品种的遗传改良带来了新的方法。笔者从QTL的定位群体、定位方法、研究现状 ,以及QTL利用等方面 ,对作物数量性状基因的研究进行了综述 ,并对今后的研究提出了一些见解。     

异地比较定位控制稻米蒸煮食用品质的数量性状基因

 利用一个以窄叶青 8号 ( ZYQ8)和京系 1 7( JX1 7)为亲本构建的加倍单倍体 ( doubledhaploid,DH)群体及其分子连锁图谱 ,在 3个环境中 (成都、海南和杭州 )对稻米蒸煮食用品质 3个性状进行了数量性状基因位点 ( quantitative trait loci,QTL)的比较定位。结果表明 ,直链淀粉含量 ( amylose content,AC)在 3个环境中都检测到 wx主基因 ,在一个环境 (成都 )检测到第5染色体上的一个微效 QTL q AC- 5。糊化温度 ( gelatinization temperature,GT)在 3个环境中都检测到第 6染色体上的 alk( alkline degeneration,alk)主基因 ,在成都和海南分别检测到位于第 6和第 7染色体上的 QTL、q GT- 6b和 q GT- 7。胶稠度 ( gel consistency,GC)在 3个环境中共检测到 4个 QTL,其中第 2和第 7染色体上的 q GC- 2和 q GC- 7在 3个环境中都检测到 ,在海南还检测到第 5染色体上的 q GC- 5,在杭州还检测到 wx基因控制 GC。由此表明 ,稻米蒸煮食用品质性状除了受到主效基因控制外 ,还明显受到环境的影响     

水稻种子休眠性QTL定位及其对干热处理的响应

 利用Kinmaze（粳稻）/DV85（籼稻）杂交组合衍生的重组自交F11家系 (Recombinant Inbred Lines, RILs)进行了种子休眠性QTL的检测和遗传效应分析。以抽穗后35 d的种子发芽率作为种子休眠性的表型值，分析亲本和81个家系的休眠性表现，利用Windows QTL Cartographer 1.13a软件共检测到4个种子休眠性QTL，分别位于第2、5、11染色体上，其中第2染色体存在2个QTL，各QTL的贡献率变幅8.37%～17.40%。进一步研究了这些休眠性基因位点对干热破除休眠处理的响应，结果表明，来自DV85增强休眠性的QTL位点qDOR-2-1和qDOR-5，以及来自Kinmaze增强休眠性的QTL位点qDOR-11，易被干热处理破除休眠，这3个QTL效应较强，可在种子休眠性状的遗传改良中加以利用；而位于第2染色体上标记XNpb227-XNpb132之间的QTL位点qDOR-2-2却不易被干热处理破除休眠，该位点增强休眠性的基因来自DV85。     

Analysis of QTL for Seed Dormancy and Their Response to Dry Heat Treatment in Rice(Oryza sativa L.)

Quantitative trait loci(QTL)controlling seed dormancy in rice were identified using recombinant inbred lines(RILs)population derived from the cross between a japonica variety Kinmaze and an indica variety DV85. Seeds of two parental cultivars and each RIL were harvested in 35d after heading.. The germination percentage of these seeds at 30℃for 7 days were measured as the degree of seed dormancy.. QTL analysis was performed with Windows QTL Cartographer 1.13a program by composite interval mapping.. A total of four QTL for seed dormancy were detected on chromosome 2(two regions),5 and 11,respectively.Phenotypic variation explained by each QTL ranged from 8.37 to 17.40%.. Responses of such loci to a dormancy-breaking treatment with dry heat were further detected. The results showed that two alleles of qDOR-2-1 and qDOR-5 from DV85 as well as the allele of qDOR11 from Kinmaze increased the seed dormancy,which seemed to be easily broken by dry heat treatment. Such loci of seed dormancy may be applied to rice genetic improvement.The allele of qDOR-2-2 from DV85 increased the seed dormancy,which could not be broken by dry heat treatment.     

Mapping Quantitative Trait Loci Controlling Endosperm Traits with Molecular Marker

Based on the genetic models for triploid endosperm traits and on the methods for mapping diploid quantitative traits loci (QTLs), the genetic constitutions, components of means and genetic variances of QTL controlling endosperm traits under flanking marker genotypes of different generations were presented. From these results, a multiple linear regression method for mapping QTL underlying endosperm traits in cereals was proposed, which used the means of endosperm traits under flanking marker genotypes as a dependent variable, the coefficient of additive effect ( d ) and dominance effect ( h 1 and/or h2 ) of a putative QTL in a given interval as independent variables. This method can work at any position in a genome covered by markers and increase the estimation precision of QTL location and their effects by eliminating the interference of other relative QTLs. This method can also be easily used in other uneven data such as markers and quantitative traits detected or measured in plants and tissues different either in generations or at chromosomal ploidy levels, and in endosperm traits controlled by complicated genetic models considering the effects produced by genotypes of both maternal plants and seeds on them.     

Analysis on Quantitative Trait Loci for Resistance to Rice False Smut under Different Environmental Conditions

利用157个家系组成的大关稻（japonica）/IR28（indica）重组自交系（Recombinant inbred lines,RIL）群体,采用高效引发稻曲病人工接种方法,以病情指数作为稻曲病的表型值。在南京、扬州分别鉴定了亲本及 RILs对水稻稻曲病的抗性。利用 QTL Cartographer 软件,对水稻稻曲病抗性基因进行检测分析。两个环境下共检测到 qFsr1、qFsr2、qFsr4、qFsr8、qFsr10a、qFsr10b、qFsr11、qFsr12等8个 QTL,分别位于第1、2、4、8、10、11和12染色体上,贡献率在8.6%~22.5%之间。其中,南京检测到qFsr1、qFsr4、qFsr10a、qFsr11、qFsr12等5个位点;扬州检测到 qFsr2、qFsr8、qFsr10a、qFsr10b、qFsr11等5个位点,qFsr10a、qFsr11在两个环境下中均被检测到,对性状的解释率在18.0%~18.9%之间,使病情指数下降8.0%~14.6%,提高了抗病性。根据抗性位点加性效应方向,在qFsr1、qFsr2、qFsr8、qFsr10a、qFsr11和qFsr12位点上,亲本 IR28存在抗稻曲病的增效等位基因,大关稻具有减效等位基因,而位点 qFsr4、qFsr10b的抗性效应来源正好相反。 qFsr10a、qFsr11及其附近的标记可望在稻曲病抗性分子标记辅助选择育种中加以应用。     

ABA在种子发育·休眠和萌发过程中的生理调控

摘要综述了ABA在调控种子发育、休眠和萌发过程中的变化及调节机制。ABA含量在种子的发育、休眠和萌发过程中发生变化,而且受多因素的影响,如调节基因、光、温度和赤霉素等环境因素以及糖类、硝酸盐等舍氮化合物,并与之交互作用影响种子的发育、休眠和萌发。在分子水平上深入探讨ABA对种子的发育、休眠和萌发的生理作用,对完善种子生长发育研究具有重要意义。     

种子休眠类型及其破除方法概述

概述了种子休眠类型及其破除方法的研究情况。种子休眠根据不同的标准可以分成不同的类型,影响种子休眠的因素是复杂的,通常从种子结构,抑制物和激素作用,光敏素的作用,种胚发育程度等方面考虑。分子遗传学研究表明,种子休眠是由多基因控制的数量遗传性状,需要根据休眠机理采用相应的物理方法、化学方法或者综合方法打破种子休眠。     

种子休眠生理研究进展综述

对林木种子休眠的研究方法和解除休眠的措施进行了综述,并提出了今后的研究方向。     

牡丹种子休眠与萌发综述

牡丹为我国的传统名花,除具有观赏价值外,还是传统中药材中重要的天然药物来源。本文对牡丹种子的休眠与萌发进行了综述,如大多数牡丹都有深度简单上胚轴形态生理休眠的特性;牡丹的种胚分化但发育不完全;种胚必须达到一定的长度,胚根才能突破种皮;牡丹种子的萌发需要经历暖层积打破种胚的形态休眠和胚根的生理休眠;上胚轴的生长需要冷层积,且只有胚根生长到一定的阈值,上胚轴才对低温敏感;赤霉素可以代替层积,促进种胚的生长和休眠的打破。最后,针对国内外的研究不足进行了探讨,并对未来需要进一步开展的研究工作进行了展望。     

种子休眠与休眠解除的研究进展

种子休眠是指有活力的种子在适宜的萌发条件下而不能萌发的现象.种子休眠主要有两种休眠类型即由种皮引起的休眠和由胚引起的休眠.然而实际中有些种子同时存在着这两种休眠类型,首先休眠受复杂的遗传特性的调控,其次休眠还受到环境因素的影响,如种子在母体植株上的发育、储藏期间以及萌发时的光照和温度等.依据种子产生休眠原因的复杂性,解除种子休眠的方法也因成因而异.主要有物理法、化学试剂法和综合法.物理方法包括机械处理、温度处理、低温层积、干藏和干热处理、射线、超声波处理和电场、磁场处理;化学处理包括激素处理、无机化学药剂处理和有机化学药物处理.对一些属综合休眠类型的植物种子,则采用综合法来解除休眠较单一方法效果显著.     

种子休眠分子调控机理的研究进展

休眠是种子的生物适应习性,受到许多因素的调控.前人对种子的休眠进行了大量的、不同方面的研究,其广度和深度也在不断地扩大和深入.目前为止,随着数量遗传学方法和突变体等手段在种子休眠研究中的广泛使用,大量与休眠相关的数量性状位点(QTL)和突变基因已被识别,这些对于进一步揭示植物种子休眠与萌发的详细机制具有十分重要的意义.简单介绍了近年来关于种子休眠遗传变异研究,并从休眠特异性基因、染色质、种子生长发育及激素这四个不同角度简述植物种子休眠的诱导形成,同时试图从基因和分子水平上阐述环境因素对于种子休眠的作用机制,以及休眠解除的调控机理,以期为种子体眠的研究提供一定的参考.     

大花四照花种子休眠解除过程中种皮和胚乳结构变化1）

为探讨种皮、胚乳对大花四照花种子萌发的影响,以不同解除休眠处理后大花四照花种子为材料,开展了种皮透水性试验,并分别对其种皮和胚乳进行了扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察。结果表明：大花四照花种皮存在透水性障碍。扫描电镜观察发现,其种皮由外到内依次为表皮层、栅栏层、薄壁细胞层以及纤维细胞层。表皮层由多层排列紧密的厚壁细胞组成。栅栏层则由单层紧密排列的长柱状大石细胞构成,栅栏层可能是阻碍种子吸水的主要原因。酸蚀和低温层积对种皮结构都会产生一定影响。低温层积处理能破坏种皮表层结构,同时还能改变内部栅栏层细胞结构,种子低温层积90 d后,种皮出现裂缝直达内部薄壁细胞层。透射电镜观察发现,低温层积过程中,胚乳细胞内大分子营养物质不断降解,细胞内物质代谢速度逐渐加快,低温层积90 d,营养物质基本降解,线粒体、内质网、高尔基体等细胞器相继出现,种子休眠解除。浓硫酸酸蚀能加快大花四照花种皮结构的改变和胚乳细胞内物质代谢,促进该种子休眠的解除。     

外源激素破除桔梗种子休眠的方法研究

[目的]为解除桔梗种子休眠提供方法。[方法]以桔梗种子为材料,设GA3、NAA、6-BA各6个浓度梯度处理,不做预处理为对照,研究了不同处理的种子萌发情况。[结果]50~250 mg/L GA3溶液浸泡种子24 h,可以促进种子萌发。与对照相比,GA3浸种后种子发芽率、发芽势和发芽指数均显著提高,以250 mg/L GA3浸种24 h处理效果最佳。与对照相比,不同浓度的NAA溶液浸泡后种子发芽率、发芽势发芽指数有升有降;与蒸馏水处理相比,NAA浸种处理后种子发芽率、发芽势和发芽指数均有所降低。与对照相比,低浓度的6-BA处理可以明显促进种子发芽,而高浓度6-BA抑制桔梗种子萌发。与蒸馏水相比,不同浓度6-BA浸种后种子发芽率、发芽势和发芽指数均有所下降。[结论]250 mg/L GA3浸种24 h破除种子休眠的效果最佳。     

利用BIL群体定位水稻抽穗期QTL及主效位点遗传效应分析

以南粳35和早抽穗品种N22构建的回交重组自交系(BIL)群体为研究材料,对控制水稻抽穗期的QTL进行定位,并利用高代回交群体对检测到的主效位点进行验证。结果表明:利用Win QTLcart 2.5软件共检测到4个控制抽穗期的QTL,分别位于第2、3、10和12染色体上,贡献率为8.25%~21.62%,其中qHd-2的效应值最高,可以解释21.62%的表型变异,随后用N22/南粳35//南粳35高代回交群体对qHd-2功能进行验证,在南粳35背景下qHd-2可以缩短抽穗4.2d,说明qHd-2是N22中控制抽穗期的主效QTL。     

黄山花楸种子休眠影响因素

对黄山花楸(Sorbus amabilis)种子休眠的解剖结构基础与影响条件进行了试验研究。结果表明:黄山花楸种子由种皮和胚2部分组成。胚形态发育完全,种皮表面覆一层角质层,胚根端和子叶端的种皮细胞排列明显比中间部位密集;种子透水性障碍不明显而透气性障碍显著;未处理的完整种子萌发率为0,种胚、种胚去除不同量子叶处理萌发率为86.67%～96.67%;种子去除不同部位种皮的萌发率在90%以上。表明黄山花楸种胚无休眠,种皮透性、特别是透气性对休眠有一定影响,种子休眠主要是种皮的机械障碍引起的物理休眠。     

Progress on Mapping of Quantitative Trait Loci in Crops

Most important agricultural traits of crops are controlled by many genes. These traits have complicated genetic basis and are difficult for genetic analysis. Due to application of molecular marker techniques in the last two decades, genetic and molecular dissection of quantitative traits has become possible. In this paper, recent progress on mapping of quantitative trait loci in crops was reviewed.     

解除水稻种子休眠方法探讨

采用12种处理方法对有休眠现象的水稻品种进行处理,探寻解除水稻休眠的适宜方法。试验结果表明:与对照相比,12种处理方法对品种R106和R527的发芽势和发芽率提高均表现出正效应,且处理11(0.1%GA3浸种24h,放入30℃光照智能恒温箱中培养)、处理9(种子放入40℃烘箱中,每天8h,烘干5d后,放入30℃光照智能恒温箱中培养)对供试品种发芽势和发芽率的提高均达到5%的显著水平,这2个试验处理是破除水稻种子休眠的较适宜的方法。     

谷物胚乳性状数量基因图的构建方法

 将三倍体胚乳性状的数量遗传模型和二倍体数量性状基因（QTL）图构建方法相结合，导出双侧标记基因型下有关胚乳性状QTL的遗传组成、平均数和遗传方差分量，据之提出以某一区间双侧标记基因型胚乳性状的平均值为依变数，以该区间内任一点假定存在的QTL的加性效应d、显性效应h1和/或h2的系数为自变数，进行有重复观察值的多元线性回归分析，根据多元线性回归的显著性测验该点是否存在QTL，并估计出QTL的遗传效应。给定区间内任一点，皆可以此进行分析，从而可在整条染色体上作图，并以之确定QTL的数目和最可能位置。同时，在检测某一区间时，利用多元线性回归方法将该区间外可能存在的QTL的干扰进行统计控制，以提高QTL检测的精度。文中还讨论了如何将之推广应用于其他类型的DNA不对应资料以及具复杂遗传模型的胚乳性状资料。