水稻染色体片段代换系群体的构建及应用研究进展

定位和克隆水稻重要农艺性状QTL,是水稻功能基因组学研究的重要方向,是分子标记辅助选择选育高产、优质、多抗水稻新品种的重要基础。染色体片段代换系是进行QTL分析的理想材料。介绍了水稻染色体片段代换系群体的构建原理,综述了其构建及应用研究进展,并对其研究方向进行了展望。     

基于水稻染色体片段代换系的粒形QTL鉴定分析

利用染色体片段代换系材料,在3个环境中共鉴定出了25个与粒形相关的QTL.其中8个粒长QTL,5个粒宽QTL,5个谷粒长宽比QTL和7个粒厚QTL,分布于除第8、11、12的9条染色体上.     

基于染色体单片段代换系的水稻苗期氮利用相关QTL鉴定

利用一套以广陆矮为轮回亲本、日本晴为供体亲本的染色体片段代换系为材料,分别在高氮和低氮2种水平下对水稻苗期相关性状进行QTL定位.结果 表明:2种水平下,染色体片段代换系的株高、苗干重、根干重和总干重等性状均呈极显著正相关,表明苗期水稻的生长是地下部与地上部协同作用的过程;同一性状在2种水平下亦呈极显著正相关,表明代换...     

水稻染色体片段代换系的构建及株高QTL的鉴定

构建一套以日本晴为轮回亲本、广陆矮4号为供体亲本的水稻染色体片段代换系群体,代换片段总长度334.3 Mb,覆盖整个基因组的89.8%。利用此代换系群体,在3个环境中共鉴定出11个株高QTL,分别位于水稻第1、3、5、6、7和9染色体上。这些研究结果为株型性状的分子改良奠定了基础。     

海岛棉染色体片段代换系BC_4F_4产量及纤维品质主成分分析

利用生产上大面积推广种植的陆地棉中221和品质优良的海岛棉栽培品系海1杂交,并与陆地棉中221回交再连续自交,结合SSR分子标记技术建立一套具有陆地棉背景并渐渗有海岛棉基因的染色体片段代换系。试验对BC4F4株行的产量及纤维品质相关性状进行表型主成分分析,结果表明:其产量性状间、纤维品质性状间存在难以调和的矛盾,产量性状与品质相关性状之间的遗传相关通过铃重与棉纤维长度的关系体现出来。     

水稻粒型染色体片段代换系Z8的QTL定位与次级代换系选育

粒型是水稻重要的农艺性状,由多个基因调控,属于典型的数量性状,与产量密切相关.染色体片段代换系(Chromosomal Segment Substitution Line, CSSL)是研究数量性状的良好材料,能够将复杂的数量性状转化成单个的遗传因子,从而有效分离主效数量性状基因座(Quantitative trait locus, QTL)或关键基因,并准确估算其遗传效应.以粳稻日本晴(Nipponbare)为受体,优良恢复系R225为供体构建的CSSL群体中鉴定到1个水稻长宽粒代换系Z8,其携带14个来自供体亲本R225的染色体片段,平均代换长度8.41 Mb.与受体亲本日本晴相比,Z8的粒长、粒宽、长宽比、株高、一次枝梗数、二次枝梗数、千粒质量、着粒密度和每穗总粒数等性状均增加(p<0.01或p<0.05),有效穗数、穗长和结实率均降低(p<0.01),而每穗实粒数和单株产量的差异无统计学意义.扫描电镜检测表明,Z8籽粒外颖壳表皮细胞长度、宽度分别增加了33.14μm和5.20μm(p<0.01),而单位面积细胞数目则减少了3.4个(p<0.01),...     

基于水稻染色体片段代换系的苗期耐低氮QTL分析

【目的】通过定位与水稻Oryza sativa耐低氮相关的数量性状位点(QTL),为今后相关基因的精细定位、克隆以及功能研究奠定基础,也为耐低氮水稻品种的培育提供理论参考。【方法】以Koshihikari (受体)和Nona Bokra(供体)为亲本构建的全基因组单片段代换系作为研究材料,在水稻苗期进行低氮胁迫处理,对水稻株高、根长、根鲜质量、根干质量、茎叶鲜质量、茎叶干质量、总鲜质量、总干质量共8个表型进行相对损失比分析和QTL定位。【结果】定位到2个与水稻低氮胁迫耐受相关的位点,分别是qRL1-1和qRFW2-1,这2个QTL位点分别在低氮胁迫下控制水稻根长和根鲜质量。其中,qRL1-1定位于1号染色体M1-29标记附近,LOD值为2.89,可解释的表型变异为11.23%;qRFW2-1定位于2号染色体M2-225标记附近,LOD值为2.53,可解释的表型变异为9.90%。其他6个表型未检测到相关位点。【结论】初步定位了与低氮胁迫下控制水稻根长、根鲜质量相关基因,为进一步的基因精细定位奠定基础。     

野生稻单片段代换系苗期耐旱性评价及 QTL 鉴定

【目的】干旱是影响水稻生产力的主要非生物因素之一,筛选抗旱水稻可有效保障水稻产量。【方法】选取以南方野生稻和展颖野生稻为供体、‘华粳籼74’(HJX74)为受体构建的93份单片段代换系（Single-segment substitution lines,SSSLs）为供试材料,以HJX74为对照,采用20%PEG-6000模拟干旱条件进行苗期耐旱性试验,以4个生长发育性状指标（相对苗高、相对苗干质量、相对根干质量、相对根长）作为评价指标,采用隶属函数法对SSSLs进行排序、筛选相关性状,并筛选与HJX74差异显著的SSSLs,进行QTL鉴定与加性效应分析,初步鉴定与苗期耐旱性状相关的QTL。【结果】4个生长发育性状指标与平均隶属函数值的相关性分析结果均为极显著正相关,可作为SSSLs苗期耐旱性鉴定和评价指标。隶属函数法分析结果显示,93份SSSLs平均隶属函数值范围为0.20～0.71,HJX74平均隶属函数值为0.54;有29个SSSLs的平均隶属函数值> HJX74的平均隶属函数值,其中,M124的隶属函数值最大,表明M124具有较强的耐旱性。通过单因素方差分析,从8个SSS...     

水稻染色体片段代换系Z745的鉴定及穗部性状QTL定位

对水稻染色体片段代换系Z745进行染色体代换片段鉴定,并用以日本晴为背景亲本、水稻染色体片段代换系Z745为供体亲本杂交构建的次级F_2群体定位水稻穗部性状QTL,以期发现新的穗部性状QTL。结果发现,Z745共含有17个代换片段,分布于第1、3—8、10和12染色体,代换片段总长度为26.1 Mb,平均代换长度为1.54 Mb;Z745的穗长、一次枝梗数、二次枝梗数和穗粒数均极显著高于日本晴;鉴定出21个穗部性状QTL,分布于其中9个代换片段上,位于第1、3—5、7—8、10和12共8条染色体上,其中,穗长QTL 4个(1、4和7染色体)、一次枝梗数QTL 4个(1、5、7和8染色体)、二次枝梗数QTL 6个(1、7、10和12染色体)、穗粒数QTL 7个(1、3、7、8、10染色体)。定位到的穗长QTL (qPL7-1、qPL7-2)、二次枝梗数QTL(qNSB7-1)和穗粒数QTL(qSPP1-1)已被报道,其余穗部性状QTL尚未报道。     

基于元分析的大豆成熟期单片段代换系鉴定与QTL定位

【目的】大豆成熟期是由多基因控制的数量性状,是影响大豆产量和适应性的重要性状。研究大豆成熟期单片段代换系遗传规律,鉴定分析大豆成熟期的主效QTL。【方法】以大豆红丰11为受体和回交亲本,以15个国内外大豆核心种质为供体亲本,构建回交导入系群体,基于元分析的大豆成熟期（R8）“真实QTL”SSR标记进行单片段代换系鉴定,利用“图示基因型法”计算导入片段和代换作图法鉴定大豆成熟期QTL,用单标记法鉴定成熟期重要QTL。【结果】在C2、L连锁群上检测到16种导入片段,C2连锁群检测到7种导入片段,导入片段总长度为9.8 cM。L连锁群检测到9种导入片段,导入片段总长度为37.212 cM;在C2和L连锁群上共检测出8个成熟期QTL,根据前人的研究,在L连锁群上有2个QTL即Sat_010、Satt156是E4/e4的特异SSR标记;在8个成熟期QTL中用单标记法鉴定了5个有关大豆成熟期重要SSR标记Sat_238、Satt460、Sct_010、Satt166、Sat_113;确定了单片段Satt460缩短大豆生育期,单片段Sat_238、Sct_010、Sat_113延迟大豆生育期。【结论】基于元分析的成熟期2个导入位点C2、L连锁群上检测到16种单片段,用代换作图法共检测出8个成熟期QTL,用单标记法鉴定了5个有关大豆成熟期重要SSR标记Sat_238、Satt460、Sct_010、Satt166、Sat_113。确定单片段Satt460与缩短大豆生育期有关,单片段Sat_238、Sct_010、Sat_113与延迟大豆生育期有关。     

三个大豆品种萌发期和苗期的耐盐性比较

以3个大豆品种冀豆12、浙春4号和天隆一号为试验材料,分别研究了NaCl（盐）处理对种子萌发和大豆幼苗植株生长的影响。种子萌发试验表明,高浓度盐处理显著抑制种子发芽,且不同品种之间差异显著,冀豆12表现相对较好。大豆2叶1心期,以100 mmol·L-1 NaCl浇施大豆幼苗1次,2 d后重复1次,并测定抗逆相关生理指标,结果表明,盐胁迫下大豆的叶绿素含量、根系活力、干质量均有所降低;丙二醛含量、过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性、游离脯氨酸含量均升高,不同品种各指标的升降幅度各不相同。综合种子萌发及苗期耐盐性,试验初步判断冀豆12比其他2个品种更耐盐。     

利用染色体片段置换系(CSSLs)群体检测水稻剑叶形态性状QTL

2007和2008年对以粳稻Asominori为受体、籼稻IR24为供体的染色体片段置换系(chromosome segment substitu-tion lines,CSSLs)群体的剑叶形态性状(剑叶长、宽、长宽比及叶面积)进行了相关性分析和QTL检测。结果表明:不同剑叶形态性状间存在极显著的正相关性,剑叶形态性状与单株产量间也存在极显著的正相关性。利用基于完备复合区间作图方法的QTL检测软件(QTL IciMapping V2.0)进行QTL的联合定位分析,两年共定位到17个控制剑叶形态性状的QTL,分布在第1、2、4、6、7和8等多条染色体上,贡献率为5.30%～32.22%。其中位于第2染色体RM262标记位点控制剑叶长宽比性状的qRFLW2的贡献率最大,对改良剑叶长宽比性状具有重要的育种价值,而在第1染色体RM5496标记、第2染色体RM262标记、第7染色体RM248和RM455标记附近以及第8条染色体RM331位置上存在同时控制剑叶长、宽和叶面积的QTL簇,可为协同改良水稻剑叶形态性状的分子育种提供有用信息。     

黄瓜染色体片段导入系的构建与遗传评价

以综合性状优良的栽培黄瓜(Cucumis sativus L.,2n=14)北京截头为受体亲本,以携带有多种抗性性状的黄瓜珍稀野生种酸黄瓜(Cucumis hystrix Chakr.,2n=24)为供体亲本,在本实验室前期获得种间杂交异源四倍体的基础上,通过多代回交和自交,结合SSR标记辅助选择构建了以北京截头为遗传背景的黄瓜野生种染色体片段导入系,并对其导入片段的数目、分布、大小和覆盖率等进行了评价。结果表明:该导入系群体携带的38个供体片段不均匀地分布于黄瓜7条染色体上,其长度介于1.1~14.9 cM,平均长度为5.3 cM,总长度为201.9 cM,在黄瓜基因组上的覆盖率为23.5%。     

白杨派无性系苗期耐盐性综合评价及筛选

以10个白杨派无性系为试材进行盆栽试验,通过对比各无性系的盆栽苗在不同质量分数(0、0.1%、0.3%、0.5%和0.7%)NaCl单盐胁迫条件下生长和生理代谢等参数的变化,对白杨派无性系进行了耐盐性能分析与评价。结果表明:高盐胁迫明显抑制了10个无性系苗高和地径的增长率(P < 0.05),无性系0057表现出较强的速生性和高存活率;低盐胁迫对无性系生长和细胞膜系统的影响不明显,但能诱导细胞内抗氧化酶(SOD和POD)活性和可溶性蛋白含量的上升;随着土壤盐浓度的增加以及盐处理时间的延长,保护酶活性、可溶性蛋白含量、细胞膜透性和MDA含量与对照相比均有显著提高。无性系的SOD与POD、可溶性蛋白之间的耐盐系数呈显著正相关关系,POD与MDA之间的耐盐系数呈显著负相关,表明无性系可以通过积累大量可溶性蛋白,增强抗氧化酶活性减少MDA的积累,提高自身耐盐能力。利用主成分分析和隶属函数法对10个无性系的耐盐性进行综合评价,初步认为无性系0057、422和XJY具有显著耐盐性和速生性, 可作为盐碱地造林或抗逆育种的重要试验材料应用。      

Identification of long-grain chromosome segment substitution line Z744 and QTL analysis for agronomic traits in rice

Length of grain affects the appearance, quality, and yield of rice. A rice long-grain chromosome segment substitution line Z744, with Nipponbare as the recipient parent and Xihui 18 as the donor parent, was identified. Z744 contains a total of six substitution segments distributed on chromosomes(Chrs.) 1, 2, 6, 7, and 12, with an average substitution length of 2.72 Mb. The grain length, ratio of length to width, and 1 000-grain weight of Z744 were significantly higher than those in Nipponbare. The plant height, panicle number, and seed-set ratio in Z744 were significantly lower than those in Nipponbare, but they were still 78.7 cm, 13.5 per plant, and 86.49%, respectively. Furthermore, eight QTLs of different traits were identified in the secondary F2 population, constructed by Nipponbare and Z744 hybridization. The grain weight of Z744 was controlled by two synergistic QTLs(qGWT1 and q GWT7) and two subtractive QTLs(qGWT2 and qGWT6), respectively. The increase in the grain weight of Z744 was caused mainly by the increase in grain length. Two QTLs were detected, qGL1 and qGL7-3, which accounted for 25.54 and 15.58% of phenotypic variation, respectively. A Chi-square test showed that the long-grain number and the short-grain number were in accordance with the 3:1 separation ratio, which indicates that the long grain is dominant over the short-grain and Z744 was controlled mainly by the principal effect qGL1. These results offered a good basis for further fine mapping of qGL1 and further dissection of other QTLs into single-segment substitution lines.     

22份苜蓿种质萌发期耐盐性综合评价

为确定苜蓿种质材料耐盐性鉴定的适宜浓度,筛选耐盐苜蓿种质,采用常规纸上萌发试验,研究了22份苜蓿(Medicago sativa)种质材料种子相对发芽率、相对发芽势、发芽指数、胚根干质量和胚芽干质量对不同浓度(0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%)NaCl胁迫的响应,并对其耐盐性强弱进行聚类分析和综合评价。结果表明:随着盐胁迫增强,22份苜蓿种质材料相对发芽率、相对发芽势、发芽指数、胚根干质量和胚芽干质量较对照均显著降低;苜蓿半致死盐浓度(S₅₀)均值为0.85%,变异系数26.38%,1.2% NaCl为耐盐性鉴定的适宜浓度;表现稳定的耐盐苜蓿种质材料为牧王、爱菲尼特、德国德贝和金皇后,敏盐苜蓿种质材料为敖汉、A/S综合、费纳尔和润布11。研究结果可为耐盐苜蓿新品种选育提供参考。     

水稻苗期耐盐性基因SST分子标记的筛选与应用

以水稻耐盐突变体sst为对照,对67个水稻亲本及突变体sst与水稻品种华占的F2群体进行耐盐性筛选,并结合分子标记结果,分析水稻苗期耐盐性基因SST分子标记ID27093、ID27101、ID27118、INDEL1和INDEL2的特异性和准确性.结果表明,分子标记ID27093、ID27101、ID27118和INDEL1的扩增多态性较低;而分子标记INDEL2的扩增多态性较高,为共显性标记,具有较高的特异性,能区分耐盐供体sst与85.07%的供试亲本,且筛选准确率高.因此,分子标记INDEL2标记可以直接用于耐盐性基因SST分子标记辅助育种.     

2种不同基因型玉米苗期盐胁迫反应及耐盐性研究

以2种不同基因型玉米(普通玉米WXWX和糯玉米wxwx)为材料,用浓度为250mmol/L NaCl进行盐胁迫处理,考察玉米发芽势、发芽率、幼苗期不同生长阶段的株高(6、10d和14d)、鲜重和干重(14d)变化率,研究玉米种质苗期的盐胁迫反应,对玉米种质进行耐盐性鉴定。结果表明:玉米对盐胁迫较敏感,盐胁迫下发芽势、株高、鲜重和干重受到显著抑制;不同材料间耐盐性存在明显差异,10d株高、14d株高、鲜重和干重变化率能一致地反映出不同材料的耐盐性;通过筛选鉴定,18份材料中,‘通系5’(wxwx)和‘4A’(WXWX)为较耐盐的玉米自交系,‘苏玉947’(WXWX)和‘登海9号’(WXWX)为较耐盐的玉米单交种。