水稻RIL群体高密度遗传图谱的构建及苗期耐热性QTL定位

【目的】 随着全球气候变暖,高温严重威胁粮食安全,发掘耐热基因资源是培育耐高温新品种和消除高温危害最直接的绿色生态途径,也是阐明耐热生理生化和分子遗传机理的基础。【方法】 构建苗期耐热性鉴定评价方法,以热敏感品种周南稻和强耐热品种赣早籼58号杂交衍生的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL群体进行全基因组测序;依据171个家系的基因型数据,利用滑动窗口法将SNP信息转换成Bin基因型,预测染色体上的重组断点,构建RIL群体高密度BinMap遗传图谱,结合耐热表型数据,运用QTL IciMapping软件完备复合区间ICIM的作图方法,进行高温胁迫下幼苗存活率和耐热等级QTL分析。【结果】 构建了一张包含3 321个Bin标记高密度遗传图谱,各染色体Bin标记数为159—400个,标记间平均物理距离为106 kb;利用逐步高温胁迫方式鉴定亲本和RIL家系幼苗耐热表型,高温胁迫下,幼苗存活率和耐热等级存在极显著负相关性,且幼苗存活率与籼型基因频率存在显著正相关性,籼型基因频率越高,耐热性越好,RIL群体表型性状呈现双峰连续分布,苗期耐热性可能受少数几个主效QTL调控;共检测到12个苗期耐热性相关的QTL,其中,调控幼苗存活率和耐热等级的QTL分别有8和4个,幼苗存活率和耐热等级相关QTL存在遗传重叠现象,形成调控耐热性的主效QTL簇qHTS2、qHTS7和qHTS8,三者在调控苗期高温抗逆中具有重要作用,其中,qHTS7为新发现主效QTL,对增强苗期耐热性具有较强的功效。【结论】 构建了一张包含3 321个Bin标记的高密度分子遗传图谱,解析了耐热品种赣早籼58号苗期耐热基因,鉴定出3个苗期耐热调控关键QTL簇,发掘了一个新主效QTL簇qHTS7,基于高密度遗传图谱高效获取目标区段及候选基因,筛选出8个苗期耐热性调控的关键目标基因。     

利用高密度遗传图谱挖掘水稻粒型相关QTL

为进一步改良水稻品质,本试验以彩稻和WD为双亲构建的RIL群体为试验材料,在2018-2019年进行RIL群体及双亲粒型相关性状的测量,结合596个bin标记构建的遗传连锁图谱进行连锁分析.对RIL群体的粒长、粒宽、粒厚、长宽比等4个粒型相关性状进行描述性统计分析.结果 表明:RIL群体中2018-2019年各粒型...     

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。     

利用高密度 Bin 图谱定位水稻叶绿素含量 QTL

【目的】探索水稻叶绿素含量及其对氮肥响应的遗传机理,为氮高效、高光效的水稻品种培育提供新的标记区段。【方法】以珍汕 97× 明恢 63 重组自交系 RIL（F11）113 个家系为 QTL 分析的试验材料,在大田栽培条件下,以施氮量为主区、家系为裂区,设计低氮处理（不施氮肥）和正常氮处理（纯氮130、135 kg/hm2）,分别于水稻移栽后 30 d 测定 1.5 叶的 SPAD 值,于抽穗期测定剑叶的 SPAD 值。利用包含1 619 个 Bin 标记的高密度遗传图谱,使用 IciMapping V3.4 软件和完备区间作图法,定位控制水稻叶片叶绿素含量的 QTL。【结果】在两年、两个氮处理和两个发育时期共检测到 15 个调控叶片叶绿素含量的 QTL,分别分布在第 1、2、3、6、7、10、11 号染色体上。单一 QTL 贡献率为 1.21%~40.74%。通过物理位置比较,发现其中 6个 QTL 已经被克隆或与前人定位到的叶绿素含量相关位点在同一区间。其中,在第 6 染色体的 8.45~9.12 Mb 处定位到 1 个调控抽穗期剑叶叶绿素的位点,命名为 qHDCHL6-1,该位点在两年和两个氮处理下均被检测到,贡献率为 1.55%~28.01%。结合功能注释,共筛选到 4 个与叶绿素代谢密切相关的基因,分别为 LOC_Os06g15370（OsNPF3.1）、LOC_Os06g15420（OsAS2）、LOC_Os06g15620（GAST）和 LOC_Os06g15590,其中前 3 个基因已被鉴定克隆。【结论】共检测到 15 个控制水稻移栽后 30 d 和抽穗期叶片叶绿素含量的 QTL,鉴定了 1 个稳定表达的 QTL 位点 qHDCHL6-1,在该区间筛选到 4 个候选基因。     

基于高密度遗传图谱定位水稻籽粒长宽比QTL

挖掘水稻籽粒长宽比相关的QTL可为水稻粒型的遗传机制研究提供理论基础.以特大粒水稻TD70和小粒籼稻Kasalath构建的重组自交系群体为研究材料,2019、2020年连续2年考察各株系的籽粒长宽比,利用群体重测序构建的高密度遗传图谱对控制水稻籽粒长宽比相关QTL进行分析.结果显示,在重组自交系群体中籽粒长宽比呈连续变异,有明显的超亲分离现象.2019、2020年2年共检测到11个QTLs,分别位于2、3、4、5、6、7、9号染色体上.QTL的LOD值介于3.74～31.41之间,单个QTL可解释2.48％～24.67％的表型变异,2年重复检测到的QTL位点共有4个.进一步分析发现,qLWR2-2、qLWR3-1、qLWR3-2、qLWR4、qLWR5、qLWR6-2及qLWR7共7个位点所在区间与前人的报道相同或相似.qLWR2-1、qLWR6-1、qLWR9-1和qLWR9-2可能是新发现的QTL位点.本研究结果可用于下一步QTL的克隆及分子标记辅助选择育种.     

利用高密度Bin图谱定位水稻抽穗期剑叶叶绿素含量QTL

[目的]挖掘新的控制水稻叶绿素含量的相关位点和基因,为水稻叶绿素含量的遗传机制研究提供理论基础.[方法]利用剑叶叶色存在明显差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath杂交构建的包含186个株系的重组自交系群体为供试材料,通过对两亲本及RIL群体重测序,构建了包含12 328个Bin标记的高密度遗传图谱.RIL群体及亲本分...     

水稻遗传图谱构建及粒形相关性状的QTL定位

[目的]构建水稻遗传连锁图谱,并对水稻粒形相关性状进行QTL分析,为水稻高效育种提供理论依据和育种材料.[方法]对具有极端粒形差异的两份水稻材料K1561和G1025进行杂交、自交获得F2分离群体,通过软件Map-maker/Exp 3.0构建水稻遗传连锁图谱,并利用软件QTLNetwork-2.0对2011年F2群体、2012年F2∶3家系群体的粒形相关性状数据进行相关性状的QTL定位.[结果]两个亲本的粒形性状指标差异明显,以千粒重相差最大;F2、F2∶3两个群体的相关粒形指标基本上呈连续分布状态且分布频率范围广.与F2单株相比,F2∶3家系的千粒重、粒长和粒宽的平均值更偏向于大粒亲本K1561.构建了含161对SSR标记的水稻遗传连锁图谱;共检测到18个粒形相关性状的QTL,分别分布于第1、2、3、7、9和12染色体上.其中,控制千粒重、粒长、粒宽和长宽比的QTL分别有7、5、5和1个,除qGL/GW12外,其他增效等位基因均来源于大粒亲本K1561.两个群体均能检测到的QTL有8个,分别为qTGW3、qTGW7、qTGW9.2、qTGW12、qG L1、qGL9、qGW12和qGL/GW12,其平均加性遗传力为6.04％、12.59％、6.29％、22.08％、4.86％、15.39％、22.12％和10.83％.[结论]定位获得3个效应值较大的新QTL位点qTGW12、qGL9和qGW12,为进一步定位并克隆这些粒形相关基因、阐明水稻产量和品质的控制机理提供了较好的遗传材料.     

基于高密度遗传图谱定位水稻籽粒大小相关性状QTL

【目的】通过对水稻籽粒大小相关性状进行QTL定位及候选基因的筛选,为水稻籽粒大小相关基因的精细定位、克隆及基因功能等研究奠定基础。【方法】以籼稻品种特华占搭载高空气球空间诱变后产生的特异矮秆突变体CHA-1为母本,以籼稻品种航恢7号搭载"神州八号"飞船经空间诱变后筛选出的突变体H335为父本杂交衍生出的275个RIL群体作为供试材料,利用GBS测序技术构建高密度遗传图谱,RIL群体及亲本分别于2017年早季和2017年晚季在华南农业大学实验教学基地种植。成熟收获后通过扫描仪获取水稻籽粒图像,利用SmartGrain软件获取籽粒大小相关性状表型数据。采用QTL IciMapping v 4.0软件基于完备复合区间作图法,对水稻籽粒大小相关性状进行QTL定位。【结果】构建的高密度遗传图谱包含2 498个Bin标记,总图距2 371.84cM,标记间平均遗传图距为0.95 cM。两季共检测到26个籽粒大小相关QTL,分布于第1、2、3、4、7和9染色体上,单一QTL贡献率为0.16%—14.41%。在第1、2、3、7染色体上检测到5个QTL簇(qGS1、qGS2、qGS3-1、qGS3-2和...     

蚕豆遗传图谱与QTL定位研究进展

作为一种粮食、蔬菜、饲料、绿肥兼用的食用豆类,蚕豆在人类健康、土壤改良等方面发挥了重要作用.高密度遗传图谱的构建是蚕豆基因组研究的基础和主要手段,至今共构建了24张蚕豆遗传图谱,最为饱和的图谱覆盖长度为1439 cM,平均遗传距离为0.8 cM.同时基于图谱开展了产量相关性状、品质相关性状以及抗性相关性状的QTL定位,...     

花生分子遗传图谱构建与QTL定位研究进展

近年来,随着分子标记技术及统计分析方法的迅速发展,许多作物已构建了较为饱和的分子遗传连锁图谱,利用这些图谱已定位了很多重要性状的 QTL。综述了近年来花生分子遗传图谱构建以及重要性状的 QTL定位研究进展,包括花生野生种、栽培种、栽培野生种间分子遗传图谱的构建,以及抗病性、产量、品质、形态和生理等性状的 QTL定位,并对今后的发展方向进行了展望。     

水稻粒形调控基因的互作及其驯化研究进展

粒形是水稻重要的品质和产量性状。本文综述了前人对粒形调控基因的克隆,重点阐述了粒形基因间的互作与驯化的研究成果,为水稻粒形基因间互作关系和驯化历史的研究提供一定的方向,也为水稻分子设计改良育种提供一定的参考。     

水稻闭花授粉基因cl7(t)的遗传分析与基因定位

【目的】鉴定、遗传分析和定位水稻闭花授粉突变体新基因,了解水稻开花机理,利用闭花授粉基因防止转基因作物花粉漂移。【方法】通过EMS对优良粳稻品种H02进行诱变,发现了一个新的闭花授粉突变体8m30。利用突变体8m30与正常开花授粉材料广恢102配制的杂交种和相应的自交分离群体,采用形态特征观察、杂交后代的表型分离统计和遗传分析、基于图位克隆的基因定位等技术方法,对突变体8m30的表型、遗传和基因定位进行研究。【结果】突变体8m30与野生型H02相比,株高变矮,株型变紧,穗着粒密,在整个抽穗授粉过程中,颖花不张开。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制,位于第7染色体长臂的RM21964和RM234之间,遗传距离分别为0.1 cM和0.3 cM,两者间的物理距离为160 kb,与标记RM21971共分离,是一个尚未报道的基因,暂命名为cl7(t)(Cleistogamy 7(t))。【结论】水稻闭花授粉突变体8m30由位于第7染色体1对隐性核基因控制,位于第7染色体的RM21964和RM234之间160 kb范围内。     

水稻粒形遗传及QTLs定位研究进展

粒形性状是水稻产量的重要构成因子,不仅影响水稻产量的高低,还影响着稻米品质的优劣,因此有关水稻粒形的遗传、粒形与稻米品质的相关性、粒形性状的QTLs定位等研究一直受到人们广泛的关注,至今已有许多研究报道,取得了可喜的研究进展。但至今所报道的研究中大多数采用籼稻与籼稻或籼稻与粳稻的杂交后代为材料,而利用粳稻与粳稻杂交后代为材料开展粳稻粒形性状遗传研究报道较少,且研究主要集中于粒长、粒宽、长宽比和粒重,而对粒厚的研究报道甚少。今后应加强对粳稻粒形的遗传及分子机理、水稻粒厚的遗传、粒形性状与稻米功能性成分的相关性等研究。     

水稻株高突变体的遗传分析

以伽马射线诱变籼稻品种"93-11"获得的5个长穗颈突变体"eR-1～eR-5"为材料,与野生型对比研究表明,5个长穗颈突变体植株、倒Ⅰ节间和倒Ⅱ节间分别显著增高和变长,穗长显著变长,突变体"eR-4"和"eR-5"分蘖能力显著提高,每穗粒数和结实率变化不显著,千粒重和单株产量均不同程度下降,其中突变体"eR-1"和"eR-2"的单株产量显著下降。等位性测定表明,突变体"eR-1"、"eR-2"、"eR-4"和"eR-5"的eui突变基因相互等位,并与已报道的eui基因等位,而与突变体"eR-3"的eui突变基因不等位。由此说明,"eR-3"是一个新的长穗颈突变体,其长穗颈性状受1对隐性核基因控制。     

水稻类病变突变体C23的遗传分析与基因的精细定位

【目的】对水稻类病变突变体C23进行遗传分析,并对其突变基因进行分子标记定位。【方法】通过EMS化学诱变获得类病变突变体。对突变体的形态特征、主要农艺性状进行观察,同时进行组织化学分析,对突变性状进行遗传分析,并以C23/浙辐802F2作群体,应用分子标记进行基因定位。【结果】突变体植株三叶期开始在叶片上出现近似圆形淡黄色斑点,随着植株的生长,斑点数量增多,面积逐渐扩大并连成中心枯黄色,边缘黄褐色的病斑,至成熟时病斑几乎遍布整个植株,该类病变发生可能属于程序性细胞死亡过程。与野生型相比,突变体C23的成熟期株高降低,有效分蘖数和每穗着粒数减少,千粒重和结实率降低。遗传分析表明,C23的突变性状由1对隐性核基因控制,该基因位于水稻第12染色体着丝粒附近,SSR标记RM101和InDel标记Ch12-112之间,与这2个标记的遗传距离分别为0.36和0.73cM,并与该区段内的4个InDel标记Ch12-91、Ch12-92、Ch12-95和Ch12-104共分离。【结论】认为C23的突变基因位点与已鉴定的spl1位点接近,但其植株类病变表型与spl1突变体表型有较大差异。     

2个水稻黄叶突变体的遗传初步分析

从粳稻品种中花11的转基因植株后代中,获得了2份黄叶突变体（Y-347和Y-427）,经PCR等分析,表明这2个黄叶突变均与Ds转座子插入无关。通过突变体与正常中花11杂交和回交试验,证明这2个黄叶突变体均为单基因隐性突变。根据2个突变体间的杂交结果,初步表明,这2个突变体是由2个位点发生突变产生的。