利用极端材料定位水稻粒形性状数量基因位点

利用极端大粒材料GSL156(千粒重71.9 g)与特小粒材料川七(千粒重12.1 g,轮回亲本)杂交、回交获得的BC₂F₂ 216个个体为作图群体,在北京进行稻谷粒长、粒宽、粒厚、长宽比、千粒重等粒形性状的鉴定。采用单标记分析和复合区间作图法,利用SSR标记对粒形性状进行数量性状基因座检测。结果表明,上述粒形性状在BC₂F₂群体均呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状;共检测到与粒形性状相关的QTL 28个,分布于第1、2、3、4、5、6和12染色体上。其中qGL3-2、qGL3-3、qGT12-1、qGT2-1、qGT5-1、qGW1-1、qGW12-1、qGW2-1、qGW5-1、qRLW3-1、qTGW12-1、qTGW2-1、qTGW3-3和qTGW5-1对表型变异的贡献率分别为13.70%、52.51%、21.13%、18.79%、20.92%、14.59%、18.33%、30.03%、20.05%、24.53%、13.47%、11.43%、21.30%和15.68%,为主效QTL。其中,第3染色体上检测出来的QTL最多。在所有检测到的28个QTL中,6个QTL的增效等位基因来源于小粒亲本川七,而其余QTL的增效等位基因均来源于大粒亲本GSL156,基因作用方式主要表现为加性或部分显性。第3染色体RM7580~RM8208区间是分别与粒宽、长宽比和千粒重相关的3个主效QTL的共同标记区间,第2染色体的RM7636~RM5812区间、第5染色体的RM3351~RM26区间和第12号染色体的RM1103~RM17区间是分别与粒宽、粒厚和千粒重相关的3个主效QTL的共同标记区间,这些区间对粒形贡献率较大,为进一步精细定位或克隆这些新的粒重或粒形QTL奠定了基础。同时大粒亲本对稻谷粒长、粒宽、粒厚和千粒重等性状的增效作用显著。     

应用高代育种株系中的剩余遗传变异定位水稻抽穗期QTL qHd5和qHd10

为了研究应用育种群体中的剩余遗传变异开展QTL定位的可行性,本研究利用高代育种株系‘大粒香’/‘Mizuhotigara’中的剩余遗传变异,采用QTL-seq对水稻抽穗期QTL进行检测,利用连锁分析对检测到的QTL进行验证。育种组合‘大粒香’/‘Mizuhotigara’的F5选种圃中的株系G1140的抽穗期表现为连续双峰分布,推测该株系内可能存在主效抽穗期基因的等位变异。从株系G1140中挑选4个单株分别自交得到4套F6群体,其中群体H2的抽穗期表现为连续的双峰分布。利用H2群体中抽穗极早和极晚单株的DNA分别构建DNA混池,采用QTL-seq进行抽穗期QTL定位,在第5染色体0～4.95 Mb和第10染色体16.64～18.27 Mb区间各检测到1个QTL,分别命名为qHd5和qHd10。利用H2群体采用连锁分析法对qHd5和qHd10进行验证,q Hd5的加性效应为2.3 d,增效等位基因来自‘大粒香’,贡献率为4.2%;qHd10的加性效应为3.3 d,增效等位基因来自‘Mizuhotigara’,贡献率为10.7%。本研究结果为作物QTL定位提供了新的思路。     

水稻抽穗期的QTL剖析

利用沈农265/丽江新团黑谷的F2群体对抽穗期进行定位分析表明,该群体共定位到7个控制抽穗期的 QTLs,分别位于第2,3,6和7染色体上.单个QTL对性状表型贡献率在9.7%～23%之间.与其他研究结果比较表明,多数控制抽穗期的QTLs在不同的材料、不同遗传背景下重演性较好.同时,发现一个新的QTL位点,这些为北方粳稻育种的生育期选择提供基础性数据.     

杂草稻种子休眠数量性状位点的定位

利用杂草稻与粳稻品种衍生的分离群体对控制种子休眠性的遗传基础进行了研究。检测到4个控制种子休眠性的QTL, 分别位于第1、第2和第6(2个)染色体上, 贡献率分别为7.8%、7.1%、5.5%和4.5%, 其中第2染色体上的QTL可能是一个新的控制种子休眠性的位点, 多项方差分析表明这4个位点的作用具有累加效应。种子发芽率与开花时间存在显著的负相关关系, 检测到的唯一一个控制抽穗期的QTL与位于第6染色体上的一个控制种子休眠性的QTL连锁或具有多效性, 这可能是造成其显著相关的主要原因。     

水稻数量性状的基因效应分析

利用9个水稻品种杂交得到11个组合的 P_1、P_2、F_1、F_2和 B_1、B_2世代群体的数据进行了世代平均值分析。文中估算了 a、d、aa、ad 和 dd 各类基因效应、其相应的方差及平方和百分比。分析发现世代间有显著差异,其差异大小取决于杂交双亲。8个性状中加性率超过50%的是出穗期、株高和百粒重。穗长和总粒数的加性率与显性率之     

棉花数量性状遗传与QTL定位研究进展

棉花许多重要的性状多为数量性状。现代分子生物技术的发展为植物数量性状基因的定位、分离等研究提供了条件。从数量性状基因座(QTL)作图群体类型及其特点,QTL定位方法,QTL精细定位、克隆、利用等方面进行了综述,并对今后QTL研究进行了展望。     

棉花数量性状遗传与QTL定位研究进展

棉花许多重要的性状多为数量性状。现代分子生物技术的发展为植物数量性状基因的定位、分离等研究提供了条件。从数量性状基因座(QTL)作图群体类型及其特点,QTL定位方法,QTL精细定位、克隆、利用等方面进行了综述,并对今后QTL研究进行了展望。     

利用高密度遗传图谱发掘水稻抽穗期新位点

水稻抽穗期是决定水稻种植地区及其季节适应性的关键因素,发掘控制水稻抽穗期相关的新主效QTL至关重要。利用包含527个bin标记的高密度遗传连锁图谱,通过靶向测序基因型检测技术对水稻“空育131/小白粳子”衍生的RIL群体进行抽穗期基因型分析。通过对双亲和RIL群体的基本统计分析发现,双亲抽穗期呈极显著差异,表型处于RIL群体范围内,RIL群体有明显的超亲分离现象,符合正态分布。利用IciMapping 4.2软件的完备区间作图法,在水稻第1、3和7号染色体上共检测到4个QTL,其中3个QTL区间内分别含有与抽穗期相关的已知基因OsGI、Hd6和Ghd7,而qHD-3-1是控制水稻抽穗期的新位点。     

利用水稻MAGIC群体关联定位抽穗期和株高QTL

利用多亲本高代互交系(multi-parent advanced generation inter-cross,MAGIC)群体(DC1、DC2和8way)及其复合群体DC12(DC1+DC2)和RMPRIL(DC1+DC2+8way)进行关联分析定位水稻抽穗期和株高QTL。2015年和2016年分别在江西和深圳收集3个MAGIC群体抽穗期数据,2016年在两地收集株高数据,结合Rice 55K SNP芯片进行基因分型,利用关联分析方法检测到3个影响抽穗期的主效QTL(q HD3、q HD6和q HD8),分别位于第3、第6和第8染色体,且分别与已知抽穗期基因DTH3、Hd3a和Ghd8在同一区域。检测到5个影响株高的QTL(q PH1.1、q PH1.2、q PH1.3、q PH4和q PH6),其中q PH1.1和q PH1.2位于已知基因Psd1和sd1附近,其余3个QTL为影响株高的新位点,但仅在1个群体和单个环境下被检测到,QTL表达受遗传背景和环境影响大。不同MAGIC群体定位抽穗期和株高的效果不同,在8亲本MAGIC群体8way及复合群体DC12和RMPRIL分别检测到5、5和6个抽穗期和株高QTL,明显多于4亲本群体DC1的2个和DC2的4个,而且作图的精度更高,表现在定位到的QTL显著水平高和与已知基因距离更近,尤其是复合群体的联合分析(如DC12和RMPRIL)的作图优势更为明显。     

不同环境条件下水稻生育期和株高的QTL分析

利用籼稻品种窄叶青8号(ZYQ8)和粳稻品种京系17(JX17)为亲本构建的加倍单倍体(doubled haploid, DH)群体及其分子连锁图谱,在5个环境中对生育期和株高进行QTL比较分析。结果表明,共检测到10个QTL,两种环境以上能重复检出的QTL9个,这些QTL在不同的环境中的加性效应方向一致,但遗传效应差异较大;其中没有1个QTL在5种环境     

水稻抽穗期基因研究进展

抽穗期是水稻品种的重要农艺性状之一,它对于水稻适应不同的栽培地区和耕作季节是至关重要的。近年来,在水稻抽穗期基因的发掘、定位、克隆及作用机制等方面,特别是QTL研究方面取得较大进展。在此,回顾了水稻抽穗期基因/QTL的定位和克隆,阐述QTL的互作及与主基因的等位性关系,并通过和拟南芥模式植物的对比进一步阐述了水稻开花的分子机制,为研究禾本科植物的抽穗期基因提供了有意义的启示。旨在为中国水稻抽穗期基因遗传以及在育种上的应用提供理论依据。     

利用籼粳交探讨水稻株高和抽穗期的遗传基础

广亲和基因的发现,克服了籼粳交杂种不育的矛盾,但杂种后代株高过高、抽穗期延迟等问题仍然限制着籼粳亚种间杂种优势的利用。本试验利用一个籼粳交(珍汕97/武育粳2号)双单倍体群体(doublehaploidpopulation,DH系)及其分别与两亲本回交构建的两个回交群体,考查了株高和抽穗期的遗传,将三个群体的表型值和两个回交群体的中亲优势值进行了数量性状位点(quantitativetraitlocus,QTL)检测及效应分析,并对结果进行了比较。2个性状在3个相关群体中一共检测到了21个主效QTL和10个上位性QTL,主效QTL的数目和贡献率都比上位性QTL大,而且,在10个上位性QTL中,发生在2个主效QTL间的互作有3个,主效QTL与背景位点间的互作有6个,2个互补位点间的互作仅有1个,进一步说明了主效QTL在株高和抽穗期遗传中的重要作用。比较加性和非加性QTL的作用,发现加性效应、显性效应和上位性效应是籼粳亚种间杂种株高和生育期变化的共同遗传基础。     

不同施氮水平下水稻株高与抽穗期的QTL比较分析

利用超级杂交稻协优9308 (协青早B×中恢9308)衍生的重组自交系(recombinant inbred line, RIL)群体及其分子连锁图谱, 应用Windows QTL Cartographer 2.5对施氮和不施氮条件下水稻株高(PH)和抽穗期(HD)进行了QTL分析。在2种氮水平下检测到9个株高QTL和8个抽穗期QTL, 检测到4个影响2种环境下株高和抽穗期差值的QTL, 单个QTL可解释的表型变异介于5.68%~18.40%之间;在第7染色体上RM5436附近和第8染色上RM5556~RM310区间检测到同时控制2种氮水平下株高和抽穗期的QTL, 各位点的遗传效应贡献率较大, 增效等位基因均来源于R9308, 适用于分子标记辅助育种和聚合育种。在第2染色体上RM5916~RM166区间和第8染色体上RM2366~RM5767区间分别检测到1个影响2种氮水平下抽穗期差值和1个株高差值的QTL可能对水稻的氮素高效利用有直接贡献。     

不同生长环境下水稻结实率数量性状位点的检测

以籼稻密阳23与粳稻吉冷1号配制所获得的F_2:3群体200个家系作为作图群体，在北京、昆明、三亚、公主岭和韩国春川等5个点进行水稻结实率的鉴定，并利用SSR标记对水稻结实率数量性状位点进行检测。结果表明，水稻结实率表型值及其在F₃家系群中的分布以及所检测到的QTL数目因生长环境不同而有较大差异，说明QTL与环境有明显的互作效应。水稻结实率在F₃家系群中呈接近正态或偏态的连续分布，是多个基因所控制的数量性状。共检测到与水稻结实率相关的QTL 14个，分布于第1、2、3、4、6、7、8、10和12染色体上，对表型变异的贡献率为4.9%～15.3%。分别位于第1、2、6和12染色体RM1~RM259、RM263~RM6、RM340~RM30、RM270~RM17区间的qSSR1、qSSR2、qSSR6和qSSR12至少在2种生长环境下均检测到，对表型变异的贡献率分别为4.9%～8.4%、4.8%～7.2%、7.6%～10.7%和7.4%～10.4%。以上多数QTL增效等位基因均来自吉冷1号，基因作用方式主要为部分显性或显性或超显性。     

籼稻落粒性QTL定位与环境互作效应检测

利用珍汕97B／密阳46所构建的RIL群体(ZM-RIL)及其相应分子遗传图谱,在海南和杭州两地试验,以稻穗下落法测得落粒率(％)为指标,进行两地数据QTL联合分析。结果表明,ZM-RIL群体的不同株系在两地间落粒率变化很大。在海南,该性状呈近似正态分布;在杭州,则呈明显偏态分布。试验共检测到7个主效应QTL,位于第1、2、3(2个)、6、7和11等6条染色体上,每个QTL影响落粒率的加性效应均不大,其幅度为1．7％～3．9％,共解释群体落粒性性状变异的8．53％。其中,有3个主效应QTL(qSH3-1、qSH3-2和qSH6)存在显著的GE互作,它们均使海南增加落粒率和杭州降低落粒率,且GE总贡献率几乎接近加性效应总贡献率,表明GE互作对落粒率具有重要影响。此外,试验还检测到5对上位性互作QTL,这些互作共解释群体落粒性性状变异的3．39％,单个互作的贡献率为0．47％-0．85％,未检测到上位性与环境的显著互作。     

水稻抽穗期分子遗传研究进展

水稻抽穗期是重要的农艺性状。随着水稻基因组学和分子遗传学研究的快速发展,水稻抽穗期的遗传学研究近年来取得了较大进展。在水稻抽穗期QTLs研究方面,目前已经定位了536个QTLs,抽穗期OTL的发现与材料、群体类型及环境均有关,在抽穗期遗传中上位性及QTL与环境互作同样具有重要作用;在基因克隆方面,有5个与水稻抽穗期有关的基因已被克隆,其中4个与长日植物拟南芥开花相关基因之间具有保守性;在水稻抽穗期信号传导路径研究方面,拟南芥的相关研究结果为水稻提供了很好的借鉴,研究发现水稻中存在与拟南芥类似的生物钟和光周期调控抽穗期的模式,并且水稻中生物钟调控抽穗期的路径有多条。植物成花分子遗传学研究主要集中在光周期及春化作用上,关于感温性的遗传研究很少。     

利用双向导入系解析水稻抽穗期和株高QTL及其与环境互作表达的遗传背景效应

利用粳稻Lemont和籼稻特青相互导入构建的遗传背景基本一致的双向回交导入系群体,分别在北京和海南环境定位影响抽穗期和株高的主效QTL及其环境互作,分析QTL及其与环境互作表达的遗传背景效应。在北京和海南分别检测到影响抽穗期和株高的主效QTL 16个和17个,其中有5个主效QTL (QHd2、QHd8a、QPh3、QPh5和QPh12)在两种背景下同时被检测到,表明多数主效QTL的表达具有遗传背景特异性。两种背景下检测到影响抽穗期的3个主效QTL (QHd8a、QHd9和QHd10b)存在环境互作,其中QHd8a与海南环境的互作在两种背景下提早抽穗2~3 d,与北京环境的互作则延迟抽穗2~3 d,是影响抽穗期的一个重要主效QTL。通过与以往相同亲本来源的7个不同定位群体在不同环境下定位结果的比较,鉴定出一些在不同遗传背景和环境下稳定表达的主效QTL,如QHd3、QHd8a、QPh3和QPh4,适宜用于水稻抽穗期和株高的分子标记改良。基于QTL定位结果,本文对如何通过分子标记辅助改良品种在不同环境下的抽穗期进行了深入探讨。