在两个环境中检测控制水稻抽穗期的QTL

利用一个DH群体研究了控制抽穗期的QTL,实验分别在杭州(HZ)和海南(HN)两地进行,抽穗期分别在4个和3个不同发育阶段调查.结果表明:在2个环境和7个发育阶段中共检测到8个QTL,分别分布在第1,6,8,10,12号染色体上.其中,2个QTL,qHD-1-1和qHD-12能在2个环境中检测到,其它只能在1个环境中检测到.在HN中一个QTL qHD-10-1主要在发芽后75～85 d检测到其效应,它可解释19.6%的变异.在HZ一个主效QTL qHD-8-1在发芽后80～90 d时检测到效应.其它的QTL只在某一阶段表达.最后讨论了抽穗期QTL的作用模式及其在育种中应用.     

基于高密度遗传图谱定位新的水稻抽穗期QTLs

【目的】挖掘新的控制水稻抽穗期的QTLs,为水稻花期调控的遗传机理研究和分子育种提供新的基因资源。【方法】以籼稻品种特籼占空间诱变突变体CHA-1和籼稻航恢7号空间诱变突变体H335为亲本进行杂交,构建包含275个株系的重组自交系(RIL)作图群体,利用由两亲本重测序及RIL群体简化基因组测序所构建的高密度遗传图谱,在2个环境下进行水稻抽穗期QTL定位。【结果】经两亲本重测序及RIL群体简化基因组测序,构建了包含2 498个Bin标记的高密度遗传图谱。该图谱覆盖水稻12条染色体,各染色体标记数平均208.17,标记间平均遗传距离为0.95 cM。在2个环境下共定位到4个影响抽穗期的QTLs,分布于第3、第6和第8号染色体,其中qHD-6和qHD-8-1位于前人已报道定位的区域并被克隆,另外2个QTLs(qHD-3和qHD-8-2)尚未见报道,并且qHD-8-2能在2个环境中被重复检测到,贡献率分别为8.30%和10.89%。【结论】通过构建的高密度遗传图谱在2个环境中共检测到4个影响抽穗期的QTLs,其中qHD-3和qHD-8-2是新的抽穗期QTL位点,可用于后续抽穗期调控基因的精细定位及克隆研究,也可用于水稻抽穗期的分子调控机理研究与育种。     

利用单片段代换系定位水稻抽穗期QTL

 抽穗期是水稻品种的重要农艺性状之一，对抽穗期QTL进行定位并研究其遗传效应在水稻育种中是至关重要的。本研究利用以6个水稻品种为供体的52个单片段代换系为试验材料，通过t测验比较单片段代换系与受体亲本华粳籼74之间抽穗期的差异，对代换片段上的抽穗期QTL进行了鉴定。以P≤0.001为阈值共鉴定出20个抽穗期QTL，这些QTL分布于水稻的10条染色体。QTL加性效应值为-5.9～1.1，加性效应百分率为-7.4%～1.4%。有8个QTL被定位在小于10.0 cM的区段内。利用1个单片段代换系与华粳籼74杂交发展的F2群体对qHD-3-1进行了定位。在作图群体中，早抽穗和迟抽穗植株数符合3:1的分离比，早抽穗表现为显性。利用微卫星标记将qHD-3-1定位于3号染色体短臂，PSM304和RM569分别位于其两侧，遗传距离分别为2.4 cM和5.1 cM。     

利用南京11×越光RIL群体进行抽穗期QTL定位分析

利用153个SSR标记，对由140个株系组成的南京11×越光重组自交系进行基因型检测，构建了全长为1896．2cM、平均图距为12．3cM、覆盖水稻12条染色体的遗传图谱。分别在南京自然光温（高温长日照）、南京遮光（高温短日照）、海南自然光温（低温短日照）和海南温室大棚（高温短日照）4个环境下检测该群体的抽穗期QTL，共发现了5个加性QTL，分别位于第1、第3、第6、第8、第10染色体上，其中qHd-1对温度敏感，仅在高温短日照条件下表达，qHd-6和qHd-10在低温短日照条件下表达；而qHd-3和qHd-8-1则在长日照条件下表达。此外，还在南京高温和海南短日照条件下分别检测到1对非加性QTL存在互作效应。结果表明，不同的光温环境下，抽穗期受不同类型的QTL控制，同时还受到微效位点、上位性QTL和其它环境的影响。     

水稻RZ54/南京11 F_2群体抽穗期QTL分析

[目的]挖掘新的控制早熟性的QTL,为早熟性的遗传机制研究和分子育种提供新的基因资源。[方法]选择熟期差异明显的2个品种(早熟品种‘RZ54’和相对迟熟品种‘南京11’)进行杂交,构建F_2群体,利用分子标记构建遗传连锁图谱,进行抽穗期QTL定位。[结果]利用141个具有多态性的SSR和Indel标记对由184个株系组成的RZ54/南京11的F_2群体进行基因型检测,构建了全长为1 741.4 c M、平均图距为12.35 c M、覆盖水稻12条染色体的遗传图谱。在南京自然光温(高温长日照)环境下检测该群体的抽穗期QTL,结果在第6、7、8及11染色体上发现5个与抽穗期有关的QTL位点,分别命名为q Hd-6、q Hd-7、q Hd-8-1、q Hd-8-2和q Hd-11。其中在q Hd-8-1效应区段内存在已报道的基因DTH8,在其他效应区段内未发现已报道的抽穗期基因。但已报道的Hd1和Ghd7基因分别位于q Hd-6和q Hd-7位点附近,在第6、7染色体检测到的QTL可能来自这2个基因的效应。因此,q Hd-8-2和q Hd-11可能是新的抽穗期QTL位点。[结论]通过遗传图谱构建和QTL位点分析,检测到了新的QTL位点,为下一步精细定位和图位克隆奠定了基础,也为抽穗期的分子标记辅助育种提供了新的基因资源。     

利用南京11×越光RIL群体进行抽穗期QTL定位分析

利用153个SSR标记,对由140个株系组成的南京11×越光重组自交系进行基因型检测,构建了全长为1 896.2 cM、平均图距为12.3 cM、覆盖水稻12条染色体的遗传图谱.分别在南京自然光温(高温长日照)、南京遮光(高温短日照)、海南自然光温(低温短日照)和海南温室大棚(高温短日照)4个环境下检测该群体的抽穗期QTL,共发现了5个加性QTL,分别位于第1、第3、第6、第8、第10染色体上,其中qHd-1对温度敏感,仅在高温短日照条件下表达,qHd-6和qHd-10在低温短日照条件下表达;而qHd-3和qHd-8-1则在长日照条件下表达.此外,还在南京高温和海南短日照条件下分别检测到1对非加性QTL存在互作效应.结果表明,不同的光温环境下,抽穗期受不同类型的QTL控制,同时还受到微效位点、上位性QTL和其它环境的影响.     

水稻抽穗期 QTLs 的检测及上位性和环境互作效应分析

利用所构建的Lemont?特青重组自交系 (RIL)，采用混合线性模型和复合区间作图法，对不同季节获得的水稻抽穗期性状进行 QTL 定位及上位性和环境互作效应分析。检测到 3 个控制抽穗期的 QTL，分别位于 3、7 和 11 号染色体上，共解释 18.86% 的遗传变异，单个 QTL 的表型贡献率为 2.95%?10.56%，其中 qHD7-1 与环境存在显著互作，贡献率为2.18%；另检测到 9 对具有上位性效应显的互作位点。本研究表明上位性效应对水稻抽穗期具有重要的作用，抽穗期的一些QTL对环境敏感，在实际育种上应利用在不同环境稳定检测到的 QTL 进行分子标记辅助选择。     

不同年份水稻抽穗期和穗部性状QTL分析

穗部性状与水稻品种的丰产潜力密切相关,而抽穗期是决定水稻品种能否在一个地区种植的决定因素,了解穗部性状和抽穗期的遗传基础及其与产量性状的关系,对水稻高产育种具有重要意义。以粳稻笹锦和籼稻北陆129杂交、回交衍生的回交重组自交系(BILs)群体为试验材料,对抽穗期和穗部相关性状进行QTL分析。结果表明,抽穗期和穗粒数在亲本间存在显著的差异,且抽穗期与结实率间存在显著负相关。检测到8个控制抽穗期的QTL,其中qHD3、qHD7和qHD8在2年中都被检测到,贡献率介于7.03%~27.48%之间,具有较强的延长抽穗期功能;检测到5个控制颖花数的QTL,其中qGN1a和qGN5在2年里都被检测到,贡献率介于8.37%~20.05%之间;检测到5个控制实粒数的QTL,其中qSN1a是1个稳定表达的主效QTL位点;检测到4个控制结实率的QTL,其中qSSR12是1个稳定表达的主效QTL位点。比较分析发现,qHD1a与qSSR1、qHD12与qSSR12存在遗传重叠效应,qHD1b与qGN1c和qSN1b、qSN2与qSSR2、qSSR6与qGN6和qSN6存在遗传重叠效应,这表明抽穗期和穗粒数是影响籽粒灌浆结实的主要因素。这些QTL将为水稻分子育种提供理论参考。     

水稻抽穗期QTL定位及遗传分析

以南粳35和N22杂交得到的F2群体为研究对象,通过构建遗传连锁图谱,对控制水稻抽穗期的QTL进行定位。利用Win QTLcart2.5软件共检测到7个控制水稻抽穗期的QTLs;分别位于第2、3、5、6、10和12染色体上,其中在第3染色体上检测到2个QTLs,每个QTL能够解释4.33%~18.12%的表型变异,其中q Hd-3-1对抽穗期表型贡献率最大。利用QTLNetwork2.0在第3和第5染色体上检测到有1对上位性QTLs,对表型的贡献率只有2.17%。进一步利用N22/南粳35//南粳35高代回交群体对q Hd-3-1功能进行验证,结果证明在南粳35背景下q Hd-3-1能明显缩短抽穗6 d,进一步证明q Hd-3-1是N22中控制抽穗期的一个主效QTL。     

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。     

小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的QTL分析

[目的]对小麦光温敏不育系BS366的抽穗期进行QTL分析,为BS366的品种改良和标记辅助育种奠定基础。[方法]以小麦光温敏雄性不育系BS366和常规品种Baiyu149杂交得到的234个DH（doubled haploid）株系为材料,于2007~2008年分别种植于北京海淀和安徽阜南试验田,采用复合区间作图法,对抽穗期进行QTL分析。[结果]共检测到15个抽穗期QTL,在两地都检测到的QTL有8个,分别位于染色体1B、2A、2D、3B（2个）、6B（2个）和7B,单个QTL的贡献率为2.42%~10.98%。[结论]在1B染色体上新发现了1个抽穗期QTL,丰富了QTL资源。在两地都检测到的8个QTL,可用于小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的改良和标记辅助育种。     

普通小麦（T.aestivum L.）不同作图群体抽穗期QTL分析

 【目的】对小麦抽穗期进行数量性状位点（QTL）分析。【方法】以旱选10号/鲁麦14和温麦6号/山红麦两个作图群体为材料，在大田及温室条件下，观察小麦抽穗期等性状。利用混合线性模型，进行QTL分析。【结果】抽穗期在两个作图群体中均呈现连续分布，表现为多基因控制的数量性状；共检测到9个 QTL位点，分别位于染色体2D、3B（2个）、3D、4A、5B、6B、6D和7D上，对抽穗期的贡献率在3.97%～22.91%之间；有15组QTL位点之间存在基因互作效应，互作的加性效应大小范围为0.77～2.16 d，互作效应对性状的贡献率在4.35%～21.44%之间。【结论】抽穗期QTL的检测受环境影响较大；抽穗期QTL位点在染色体上的分布较多；不同染色体间则存在基因互作现象。     

水稻穗发芽性状的QTL定位

利用极易穗发芽的粳稻品系B1923与籼稻品种9311构建F_2群体,采用模拟穗发芽方法测定发芽率,检测穗发芽QTL。结果表明:在F_2群体中共检测到9个穗发芽QTL,分别定位在第1、2、3、4、7、11和12染色体。其中主效QTL qPHS-12位于第12染色体标记K44～W82之间, LOD值为20.68,贡献率为24.97%,高发芽率基因型来自B1923。针对qPHS-12构建BC_1F_2群体,进一步将qPHS-12定位在K44～K187之间。针对第1、2、7染色体的4个QTL,构建F_(2∶3)分离群体, QTL检测发现仅qPHS-2-2能重演。这一研究提示主效QTL qPHS-12在不同年份的2个世代间重演,能稳定遗传;因受遗传背景或不同年份环境条件的影响,穗发芽微效QTL在世代间重演性较差。     

小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的QTL分析

[目的]对小麦光温敏不育系BS366的抽穗期进行QTL分析,为BS366的品种改良和标记辅助育种奠定基础。[方法]以小麦光温敏雄性不育系BS366和常规品种Baiyu149杂交得到的234个DH（doubled haploid）株系为材料,于2007～2008年分别种植于北京海淀和安徽阜南试验田,采用复合区间作图法,对抽穗期进行QTL分析。[结果]共检测到15个抽穗期QTL,在两地都检测到的QTL有8个,分别位于染色体1B、2A、2D、3B（2个）、6B（2个）和7B,单个QTL的贡献率为2.42%～10.98%。[结论]在1B染色体上新发现了一个抽穗期QTL,丰富了QTL资源。在两地都检测到的8个QTL,可用于小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的改良和标记辅助育种。     

控制水稻种子休眠和抽穗期的数量基因位点

以Nipponbare（japonica）／Kasalath（indica）／／Nipponbare BC1F10的98个家系为材料,连续2年进行了水稻种子休眠和抽穗期基因的定位分析。用WinQTLCart 1．13a软件从全基因组角度检测了休眠性数量性状基因位点（QTLs）。检测结果显示,2003年分别在第5、6和7染色体上,2004年则分别在第4、5、7和11染色体上检测到控制种子休眠性的QTLs位点;贡献率分别介于8．91％-11．09％和8．70％-11．80％。表明第7染色体上位于标记R1357～R1245之间的种子休眠性QTL位点是一个在年度之间稳定表达的控制种子休眠性的基因位点。抽穗期的QTL定位分析表明,4个控制抽穗期的基因位点能在不同年份稳定表达,其他位点受年度间的环境条件影响较大。此外,除第6染色体R2171-R2123间的位点延长抽穗期的基因效应来源于亲本Nipponbare外,其余稳定表达位点的延长抽穗期的基因效应皆来自亲本Kasalath。分析表明,种子休眠与抽穗期没有直接关系,它们分别为不同的基因所控制。     

不同年份冷水胁迫下水稻抽穗期和产量性状的QTL分析

【目的】水稻抽穗期、结实率、千粒重和单株粒重跟产量密切相关,且受低温影响较大。在冷水胁迫下检测控制水稻抽穗期、结实率、千粒重和单株粒重的QTL,为水稻孕穗期耐冷遗传机制及分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以粳稻优质品种东农422和耐冷品种空育131为亲本构建的190个重组自交系解析表型变异,构建了覆盖12条染色体,155个SSR标记的遗传连锁图。连续3年在水稻孕穗期进行冷水灌溉处理,考察始穗期、齐穗期、结实率、千粒重和单株粒重5个性状,利用SPSS18.0和GGEbiplot进行表型分析,利用QTLnetwork2.0,采用逐步联合分析法定位和性状相关的QTL,用超几何函数评价QTL间的相关性。【结果】冷水胁迫下,亲本和RIL群体抽穗期推迟,结实率明显降低,千粒重和单株粒重相继降低。始穗期、齐穗期和结实率互为正相关,结实率、千粒重和单株粒重也互为正相关。共有71个加性QTL被检测到,37个跟耐冷性有关,其中单环境分析检测到28个,贡献率大于10%以上的QTL有11个,单处理联合分析共检测到10个和耐冷有关的QTL,贡献率大于10%的QTL有6个。这17个贡献率大于10%且和耐冷性有关的QTL对性状具有增效作用。多环境联合分析检测到12个QTL,平均贡献率仅为3.56%,其中5个QTL参与了环境互作。检测到的20对上位性QTL中,有2个主效QTL区间参与了上位性互作,对性状的遗传起到重要作用。QTL相关性分析表明,控制始穗期,齐穗期和结实率的QTL具有相关性,结实率的QTL也同千粒重、单株粒重的QTL相关。经图谱比较分析,研究发现的部分QTL与前人研究处于相同染色体片段上,其中,q IHD7-2、q FHD7-2、q FHD7-1和q IHD7-1是在多环境下检测到的稳定存在的QTL,同时,q IHD7-1、q IHD7-2、q FHD7-1、q SSR7-1和q SSR7-2和耐冷性有关,这些QTL位点可为水稻抗冷分子育种提供依据。【结论】冷水胁迫下,结实率分别同抽穗期、千粒重和单株粒重存在相似的遗传机制,而抽穗期和千粒重、单株穗重的遗传相互独立。相比而言,冷水胁迫下选择结实率高的品种要比选择其余3个性状困难。     

普通小麦（T．aesfivumL．）不同作图群体抽穗期QTL分析

【目的】对小麦抽穗期进行数量性状位点（QTL）分析。【方法】以旱选10号／鲁麦14和温麦6号／山红麦两个作图群体为材料，在大田及温室条件下，观察小麦抽穗期等性状。利用混合线性模型，进行QTL分析。【结果】抽穗期在两个作图群体中均呈现连续分布，表现为多基因控制的数量性状；共检测到9个QTL位点，分别位于染色体2D、3B（2个）、3D、4A、5B、6B、6D和7D上，对抽穗期的贡献率在3．97％～22．91％之间；有15组QTL位点之间存在基因互作效应，互作的加性效应大小范围为0．77～2．16d，互作效应对性状的贡献率在4．35％～21．44％之间。【结论】抽穗期QTL的检测受环境影响较大；抽穗期QTL位点在染色体上的分布较多；不同染色体间则存在基因互作现象。     

多环境试验的数量性状基因联合作图

将双侧标记基因型均值回归作图法的线性模型扩展,用以分离多环境试验下可能存在的环境效应和数量性状基因(QTL)与环境的互作效应,以提高QTL作图效率和准确性。对水稻组合Jasmine85/Lemont的110个F2无性系在1997、1998两年的抽穗期数据进行分析,结果发现在水稻第7染色体上的双侧标记RG30和RG477区间内检测到1个控制水稻抽穗期的主效QTL,该QTL与RG30相距0.4cM,可解释抽穗期总变异的21.8%,而且该QTL与年份存在极显著的互作效应;在该QTL的遗传效应总变异中,加性效应、显性效应、加性×环境互作以及显性×环境互作效应分别占91.26%、0 01%、8.37%和0.36%。     

小麦整穗发芽的QTL定位分析

为了研究小麦穗发芽的抗性水平,揭示其遗传机理,并筛选抗性较强的家系用于育种实践,利用黄淮海地区主要推广的两个小麦品种花培3号／豫麦57构建的DH群体和基于混合线性模型的QTLNetwork2．0软件,对3种环境下的小麦整穗发芽进行了QTL定位分析。3种环境条件下分别检测到3、3、2个与整穗发芽相关的加性QTL位点,这些位点分别位于1B、2B、4A和5D染色体上,总共可解释23．28％、21．83％和11．55％的表型变异。在所有检测到的QTL位点中,只有qPhsSD．1位点在3个环境中均能检测到,剩余位点只能在单独一个环境中检测到。3种环境条件下分别检测到2对、1对和2对上位性位点,总共可解释8．01％、9．50％和21．67％的表型变异,不同环境条件下,检测到的上位性位点均不相同。结果表明,小麦整穗发芽的遗传同时受加性效应和上位性效应控制,且易受环境条件的影响。     

不同环境下多个玉米穗部性状的QTL分析

 【目的】探讨穗部性状之间的相互关系及其遗传机制。【方法】以优良玉米自交系黄早四为共同亲本,分别与掖478和齐319杂交,构建两套F2:3群体为研究材料(分别缩写为Y/H和Q/H),在2007年和2008年分别在北京、河南、新疆等3个地点共6个环境下进行了穗长、穗粗、穗行数和穗粒重4个性状的表型鉴定,采用单环境分析和多年多点的联合分析方法对其进行了数量性状位点(QTL)分析。【结果】在单环境分析中,2个群体分别检测到33个QTL和 46个QTL,主要分布在第4、5、6、7、10染色体上。进一步分析发现,在Y/H群体中共定位到4个环境钝感的QTL(即在2或2以上环境下均能被检测到的QTL,且在联合分析中与环境无互作效应),其中以位于第4、5染色体上的qGW1-4-1、qKRE1-5-1对表型的贡献率最大,在不同的环境中对表型的贡献率均大于10%;在Q/H群体中共定位到6个环境钝感的QTL,其中以qKRE2-3-2、qED2-2-1对表型的贡献率最大,分别解释7.23%—18.3%和7.1%—15.6%表型变异。通过多个环境的联合分析,Y/H和Q/H群体分别检测到2个和6个QTL与环境存在显著互作,且以穗粒重与环境互作的QTL最多,而其它性状的大部分QTL与环境的互作效应不显著。上位性分析结果表明,只有少数几个显著QTL位点参与上位性互作,而大部分上位性QTL为非显著位点间的互作,对表型的贡献率较小。比较分析2个群体的QTL定位结果,在2个群体间共检测到4对共有QTL,分别与穗粒重和穗行数相关,位于bin1.10、bin5.05、bin6.05和bin7.02。【结论】这些在不同环境或不同遗传背景下检测到的QTL,可作为穗部性状改良的候选染色体区段,用于分子标记辅助选择或图位克隆,但是同时也要注意上位性和环境对它们的影响。