水稻分蘖基因研究进展

分蘖是单子叶植物特殊的一种分枝,也是水稻植株生长发育过程起重要作用的农艺特性,分蘖数量直接决定水稻有效穗数量,从而影响水稻产量。随着水稻基因组学和分子遗传学的快速发展,对分蘖的研究有了较大进步。综述了国内外在水稻分蘖基因研究领域,包括其遗传分析、定位与克隆等的研究进展。     

水稻产量性状QTL定位研究进展

水稻许多重要的性状是由多基因控制的数量性状.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.综述了数量性状基因座QTL(quantitative trait locus)定位的原理、定位群体和常用方法及分子标记在水稻产量性状基因定位中的研究现状,并对目前水稻产量性状QTL定位存在的问题和发展前景进行了探讨.     

水稻数量性状(QTL)定位主要作图群体及统计方法概述

水稻许多重要的性状是由多基因控制的数量性状,因此数量性状的研究对促进水稻高产、抗病、质优具有重要意义。分子生物技术的迅速发展和QTL定位方法的日趋完善,为水稻数量性状的研究提供了基础。综述了QTL定位的原理、定位群体和常用的方法,并对目前水稻数量性状QTL定位存在的问题和发展前景进行了探讨。     

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。     

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。     

利用栽培稻和普通野生稻BC2F2群体对分蘖数QTLs的动态分析

以广陆矮4号Oryza sativa ssp. indica为母本,普通野生稻O. rufipogon Griff.为父本杂交和回交构建了1个含122个单株的BC2F2群体,通过对不同发育时期的分蘖数及其增量的QTL定位分析,确定了与水稻分蘖数有关的QTL数量及其表达时期. 结果表明,共有9个QTLs与水稻分蘖数有关,它们分布在第1、2、5、8、9和11号染色体的相应标记区间内. 各个QTL对分蘖数均表现出加性和显性作用,且多数位点的显性作用强于加性作用. QTL的表达具有明显的阶段性,5个QTLs主要集中在一定时段内表达. 研究结果不仅提供了水稻分蘖数QTLs在某个时期的"静态"信息,而且提供了它们在整个发育期的"动态"信息,为有效发掘利用普通野生稻资源中蕴藏的有利分蘖数基因提供了依据.     

水稻分蘖形成的生理特性及其基因调控

水稻分蘖的发生和合理利用对改善水稻产量起着极其重要的作用,而其遗传基础对水稻分蘖的发生及有效分蘖的形成起主导作用,并且这种作用受环境条件的制约。本文从水稻分蘖的形成规律和水稻分蘖形成的环境调控角度概述了水稻分蘖形成的生理特性,揭示了水稻分蘖发生的基因调控及重要功能,为水稻生产和育种合理利用分蘖特性提供参考。     

水稻产量性状的研究进展

粮食危机是一个必须面对的全球问题,提高粮食产量是作物育种的一个重大课题。随着水稻基因组测序计划的完成,近年来许多与产量性状如穗粒数、粒重、分蘖等有关的基因,被逐步地克隆。虽然目前这些结果还不能解释各个性状的形成机理,但随着分子技术的发展,水稻产量性状QTL的研究必将在水稻超高产育种中发挥巨大作用。     

用单片段代换系对不同时期水稻分蘖数QTL的非条件和条件定位

【目的】了解各个发育时期控制水稻分蘖数QTL的“静态”和“动态”信息。【方法】利用单片段代换系对不同时期的水稻分蘖数QTL同时进行非条件和条件定位分析。【结果】（1）水稻分蘖数至少受14个QTL影响,它们分布在第1、2、3、4、6、7和8号共7条染色体的相应代换片段上;（2）各个时期影响水稻分蘖数的QTL数量（变动在6～9之间）和效应（变动在1.49～3.49之间）均不相同;（3）水稻分蘖数QTL的表达具有很强的时序性,主要集中在移栽后0～7 d（有6个正表达）,14～21 d（有9个随机表达）和35～42 d（有6个负表达）3个时间段内,正、负表达分别决定了最高分蘖和有效分蘖的数量;（4）每个QTL在整个生育期至少表达1次,有些可多次表达;（5）某个时期的分蘖数量取决于所有QTL的累积效应,而某个时间段内分蘖数的增减量则取决于所有QTL的净效应。【结论】用单片段代换系和条件QTL定位方法对发育性状进行QTL定位分析非常有效和准确。     

水稻品种生育期的遗传和基因定位

概述了水稻感光性品种、非感光品种、杂交水稻、籼粳亚种间F1杂种和诱变早熟突变体的生育期 /抽穗期遗传 ,以及水稻抽穗期主基因和QTL定位的研究现状 ,并讨论了水稻抽穗期主基因研究、QTL定位、显性早熟基因的育种利用等方面存在的问题与对策     

水稻叶绿素含量的动态QTL剖析

为剖析水稻叶绿素不同时期的发育动态规律及其遗传机制,以沈农265和丽江新团黑谷的粳-粳交重组自交系为材料,对水稻分蘖期、抽穗期和成熟期的叶绿素含量进行动态QTL分析.共检测22个条件QTL和14个非条件 QTL,分布在第5条染色体以外的11条染色体上.控制分蘖期、抽穗期和成熟期叶绿素含量的条件QTL分别有5个、7个和10个;控制分蘖期-抽穗期和抽穗期-成熟期叶绿素含量的非条件QTL各有7个.进一步分析表明,在叶绿素含量动态发育的不同阶段,控制叶绿素含量QTLs的数目、效应及作用方式不同,反映出叶绿素生物合成过程的复杂性.与其他研究比较发现,定位在第1染色体 RM428-RM580区段、第3染色体RM426-RM514区段、第4染色体RM470-RM559区段、第8染色体RM408-RM25区段和第9染色体RM566-RM242区段的位点可以在不同群体和不同环境下稳定表达.其中,第3染色体上 qCT3a、qCH3、qCM3以及第9染色体qCT9、qCH9b和qCH9等区域是提高叶绿素含量的重要功能区.对这些区域开发稳定并易于检测的分子标记,可用于培育高产新品种     

水分胁迫下水稻叶片相关生理性状的QTL定位

利用籼稻品种IR64和粳稻品种Azucena杂交产生的包含96个加倍单倍体株系的群体．在分蘖期用10％PEG一6000模拟水分胁迫处理7d,测定了叶片叶绿素含量、气孔阻力、叶温和含水量,利用285个分子标记构建的遗传连锁图谱,共检测到与抗旱性相关的4个生理指标的6个加性QTL和6对上位性QTL。     

冷水胁迫下水稻分蘖期耐冷性状QTL定位研究

以黑龙江地区高产优质水稻品种东农422和耐冷性强水稻品种空育131为亲本,构建F2 3代180个家系为作图群体.在分蘖期17℃人工冷水胁迫下,进行水稻耐冷性鉴定.以SSR标记构建分子连锁图谱为基础,根据微卫星标记间的距离和顺序绘制一个包含75个SSR标记的遗传连锁图谱.构建的连锁图谱总共覆盖水稻基因组约1351.7 cM,标记间平均距离为19.04 cM.对水稻分蘖期的苗高、分蘖数、地上部生长量、叶绿素含量及其冷水反应指数(CRI)进行数量性状基因座(QTLs)的定位研究.结果表明,上述性状经冷水胁迫后,在F3家系群中均表现为单峰的连续分布,推断分蘖期耐冷性是由主效基因和微效基因共同控制的数量性状.共检测到与冷水胁迫下分蘖期苗高、分蘖数、地上部生长量和叶绿素含量及其冷水反应指数相关的QTL 21个,分布于第2、3、5、6、7、8和12条染色体上.     

独角金内酯调控水稻分蘖芽休眠的研究进展

化学控制无效分蘖是水稻高产栽培的研究热点和努力方向,分蘖芽休眠与萌发转换决定了分蘖是否发生,而该过程受激素和相关基因表达的调控。前人研究已明确生长素和细胞分裂素参与了分蘖芽休眠与萌发转换的调控,独角金内酯是最近才被发现的一种激素或前体,已被证明参与了水稻分蘖的调控,但其调控机理和信号转导途径尚不明确。本文在独角金内酯对水稻分蘖的调控作用、其合成及信号转导过程以及其调控水稻分蘖发生的作用机制等方面展开了综述。     

Mapping and Analysis of Quantitative Trait Loci Controlling Seed Dormancy in Rice

Seed dormancy is one of the most important traits related to the rice grain quality and seeds application, because it is associated with pre-harvest sprouting, resulting in a downgrading of quality and severe limitations in end-use application.The recent development of DNA markers and linkage maps of rice has made possible mapping of individual genes associated with complex seed dormancy traits, analyzing the genetics effects of individual genes and genotype-byenvironment interactions. Up to now, numerous quantitative trait loci (QTLs) associated with seed dormancy in rice have been identified and mapped in the molecular genetic map by different populations. In this review, we focus on the genetic base of seed dormancy in rice, especially compare QTLs controlling seed dormancy reported up to now, analyze the expression and stability of QTLs controlling seed dormancy, and discuss the present problems. Finally we show a new pathway to further research on seed dormancy.     

粳稻分蘖数全基因组关联分析及候选基因的挖掘

【目的】利用全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）检测与粳稻分蘖数显著相关的SNP位点,筛选影响分蘖数的候选基因,为分子辅助育种提高产量提供理论基础。【方法】利用295份来自世界各地的粳稻品种,于2018和2019年分蘖盛期调查水稻分蘖数,结合高通量重测序获得的788 396个高质量多态性SNP,利用TASSEL 5.0软件的MLM模型进行全基因组关联分析,对GEC软件计算的有效独立SNP数目进行阈值确定,判定SNP标记与目标性状关联的显著性。根据2年检测到的峰值SNP和水稻每条染色体LD衰减距离,确定2年共定位分蘖数主效QTL,并进一步提取QTL区间内所有基因外显子区非同义突变SNP和启动子区SNP进行单倍型分析,结合基因注释筛选影响粳稻分蘖数候选基因。【结果】295份粳稻品种的分蘖数在2018和2019年总趋势基本一致,并且均具有较大的表型分布。通过全基因组关联分析,在P<5.46×10^-6阈值条件下,从第8、9和10染色体上共鉴定3个与粳稻分蘖数相关的QTL（qTiller8、qTiller9和qTiller10）,其中,在2年中均检测到qTiller9,在2018和2019年的表型贡献率分别为11.86%和10.61%,而qTiller8和qTiller10仅在2018年被检测到,表型贡献率分别为9.36%和9.10%。对qTiller9区间内的全部15个基因进行单倍型分析,结果表明,在qTiller9区间内共有6个基因（LOC_Os09g25090、LOC_Os09g25100、LOC_Os09g25150、LOC_Os09g25190、LOC_Os09g25200和LOC_Os09g25220）的不同单倍型分蘖数之间存在极显著差异,LOC_Os09g25090被启动子区SNP分为2种单倍型,hap2（TAA）分蘖数极显著大于hap1（AGG）;LOC_Os09g25100被非同义突变SNP分为2种单倍型,hap2（GAGA）分蘖数极显著大于hap1（AGCC）;LOC_Os09g25150被非同义突变SNP分为2种单倍型,hap2（ATG）分蘖数极显著大于hap1（GCC）;LOC_Os09g25190被启动子区SNP分为2种单倍型,hap2（GCATCGCATCGACGCCGA）分蘖数极显著大于hap1（ATGCTGATGAAGTCATCC）;LOC_Os09g25200被非同义突变SNP分为2种单倍型,hap2（TAG）分蘖数极显著大于hap1（AGA）;LOC_Os09g25220被非同义突变SNP分为2种单倍型,hap1（GG）分蘖数极其显著大于hap2（AA）。结合基因注释发现,LOC_Os09g25090和LOC_Os09g25100均预测编码钙调蛋白依赖性蛋白激酶,是脱落酸（ABA）表达所必需Ca²⁺的传感器,推测LOC_Os09g25090和LOC_Os09g25100为影响粳稻分蘖数的候选基因。【结论】筛选出LOC_Os09g25090和LOC_Os09g25100为影响粳稻分蘖数的候选基因。     

水稻垩白性状的遗传研究进展及遗传改良策略

垩白是评价稻米外观品质的重要指标,培育垩白度较小和垩白粒率较低的水稻(Oryza sativa L.)品种是水稻育种研究的重要目标之一。垩白属于复杂的数量性状,受多基因控制,而且易受环境条件影响。近10年来,在水稻12条染色体上定位了近百个与垩白相关的QTL。对控制垩白性状的QTL特别是能稳定表达QTL的定位研究、垩白相关基因的克隆以及垩白性状与其他农艺性状的关联等方面进行了综述,提出了通过分子育种技术并结合表型鉴定技术培育优质稻品种的策略。     

Validation of qGSIO,a quantitative trait locus for grain size on the long arm of chromosome 10 in rice (Oryza sativa L.)

Grain size is a major determinant of grain weight and a trait having important impact on grain quality in rice.The objective of this study is to detect QTLs for grain size in rice and identify important QTLs that have not been well characterized before.The QTL mapping was first performed using three recombinant inbred line populations derived from indica rice crosses Teqing/IRBB lines,Zhenshan 97/Milyang 46,Xieqingzao/Milyang 46.Fourteen QTLs for grain length and 10 QTLs for grain width were detected,including seven shared by two populations and 17 found in one population.Three of the seven common QTLs were found to coincide in position with those that have been cloned and the four others remained to be clarified.One of them,qGS10 located in the interval RM6100-RM228 on the long arm of chromosome 10,was validated using F_(2:3) populations and near isogenic lines derived from residual heterozygotes for the interval RM6100-RM228.The QTL was found to have a considerable effect on grain size and grain weight,and a small effect on grain number.This region was also previously detected for quality traits in rice in a number of studies,providing a good candidate for functional analysis and breeding utilization.     

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。     

水稻粒形控制基因研究进展

粒形是影响水稻产量和品质的重要农艺性状,受多个数量性状位点（QTLs）控制。随着功能基因组学的 快速发展和新一代测序技术的出现,目前已经定位400 多个与水稻粒形相关的QTLs,并已克隆了一些水稻粒形控制 基因。综述了水稻粒形的影响因素以及重要的粒形基因的克隆与功能分析。