利用重组自交系群体检测水稻芽期耐冷性QTL

利用水稻籼粳亚种间组合Asominori×IR24重组自交系(RIL)群体71个株系和相应的全基因组染色体片段置换系(CSSL)群体65个株系,以芽期冷害死苗率为芽期耐冷性的鉴定指标,对芽期耐冷性进行了数量性状基因座(QTL)定位和遗传效应分析.结果表明,在RIL群体中检测到3个芽期耐冷性QTL,位于第5和第12染色体上(第5染色体上存在2个位点),分别命名为qCTBP5-1、qCTBP5-2和qCTBP12,其LOD值为4.7、2.9、2.9,解释表型变异的19.21%、12.00%、12.21%.qCTBP5-2增强芽期耐冷性的等位基因来自粳型耐冷亲本Asominori,qCTBP5-1和qCTBP12增强芽期耐冷性的等位基因来自籼型不耐冷亲本IR24.通过CSSL图示基因型分析,证实在第5染色体上RFLP标记C1447附近约15 cM的染色体区段,存在增强芽期耐冷性的基因,来源于染色体片段受体亲本Asominori,能使芽期冷害死苗率降低约11%,该基因的位置与RIL群体在第5染色体上定位的QTL相同,证实了qCTBP5-2的存在.     

利用重组自交系群体检测水稻芽期耐冷性QTL

在5℃低温条件下,对来源于籼粳交组合“热研2号/密阳23”RILs群体的111个家系进行了芽期耐冷性鉴定。结果表明,芽期耐冷性在RILs群体中成连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。将成苗率作为数量性状进行QTL的区间作图分析,共检测到与芽期耐冷性有关的QTL2个,分别位于第7和第8染色体上,对表型变异的贡献率分别为10.60%和15.79%,且这两个QTL增强芽期耐冷性的等位基因均来自粳型亲本热研2号。     

水稻发芽期和芽期耐冷性QTL定位

由耐冷品种空育131为母本、冷敏品种小白粳子为父本构建含有195个株系的重组自交系群体为材料,以发芽期相对发芽率、发芽势、平均发芽天数、发芽系数及芽期成苗率和耐冷级别为鉴定指标,结合527个Bin标记,使用QTL Icimapping 4.2进行水稻发芽期和芽期耐冷性QTL定位。结果表明,检测到7个与发芽期耐冷性相关QTL位点,分别位于第1、2、3、6、7、11号染色体上,表型贡献率为4.25(qAGD2)～8.30(q RGR3)。检测到3个与芽期耐冷性相关QTL位点,位于第3、7号染色体上,表型贡献率为5.82%(qCTL3)～8.38%(qSSR7),其中qSSR7在成苗率和耐冷级别两指标均被检测到。此外,还检测到4对上位性位点,其中1对与发芽期耐冷性相关,表型贡献率为14.26%,另有3对与芽期耐冷性相关,表型贡献率分别为4.52%～17.04%。研究为寒地粳稻耐冷遗传基础解析提供参考。     

利用重组自交系高密度遗传图谱定位水稻芽期耐冷QTL

为定位水稻芽期耐冷QTL,本实验以双季超级稻品种‘五丰优T025’的双亲‘五丰B’和‘昌恢T025’杂交衍生的重组自交系(recombinant inbred lines, RILs)群体为材料,对10℃低温处理的水稻幼芽的存活率、根数、根长和芽长进行了测定。利用QTL Icimapping v4.2软件,共检测到3个控制芽期耐冷性QTL：qRL1、qRL2和qBL6,分别位于第1、2、6染色体上,LOD值分别为2.98,2.51和5.26,分别解释表型变异的10.54%,8.67%和14.04%,其增效等位基因均来自于亲本‘昌恢T025’。这些QTL定位在6.75k~40.05 kb染色体区间,为后续利用这些QTL进行分子标记辅助,选育芽期耐冷籼稻新品种奠定了基础。此外,检测到13对影响水稻芽期耐冷上位性互作QTL,分布在所有12条染色体,其中第3染色体与第8染色体之间互作位点可解释的表型变异率达到21.77%,表明上位性互作QTL在调控水稻芽期耐冷过程中也发挥了重要作用。     

利用回交重组自交系群体检测水稻苗期耐冷性基因座

以98个Nipponbare／Kasalath∥Nipponbare回交重组自交家系（BILs）组成的群体为材料,进行水稻苗期耐冷性数量性状基因座的检测和遗传效应分析。25℃正常条件下培养水稻幼苗至二叶一心期,6-10℃低温处理7d,之后缓慢升温至25℃,缓苗4d,调查死苗率,并以死苗率作为苗期耐冷性强弱的表型值,分析亲本和98个BILs的苗期耐冷性表现。采用Windows QTL Cartographer 1.13a软件的复合区间作图法,共检测到2个苗期耐冷性QTLs,分别位于第2和第3染色体上,命名为qSCT-2和qSCT-3。2个QTL的LOD值分别为3．81和2．86,可解释群体表型变异的13．69％和9．31％。对苗期冷害具有抗性的2个数量性状基因座均来自苗期耐冷亲本Nipponbare。     

利用回交重组自交系群体(BIL)和染色体片断置换系群体(CSSL)检测水稻生物量相关性状的QTL

利用水稻籼粳亚种间组合Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(BIL)群体的98个株系,以株高、穗重、秆重、粒重为生物量的鉴定指标,对生物量数量性状基因座(QTL)进行定位和遗传效应分析,检测到控制株高、单穗总重、单秆重、单穗粒重的QTL分别为3个、3个、1个和5个。利用以Nipponbare为遗传背景、Kasalath为置换片段的染色体片段置换系(CSSL)群体的54个家系,对BIL群体中定位到的生物量相关QTL进行验证,结果表明,Kasalath置换片段携带QTL的对应家系的表型与背景亲本Nipponbare有极显著的差异,证实BIL群体中检测到的生物量相关QTL真实存在,其中控制株高、单穗总重、单秆重的QTL来自Kasalath的等位基因具有明显的增效作用,控制单穗粒重的QTL来自Kasalath的等位基因则具有减效作用。     

水稻芽期耐冷性QTL的分子定位

 以籼粳交密阳23号/吉冷1号的F2：3 代200个家系作为作图群体，构建了一张含有97个微卫星 （SSR）标记的分子连锁图谱。在5℃低温条件下，对F3家系进行芽期耐冷性鉴定，并利用SSR标记进行了芽期耐冷性数量性状位点（QTL）分析。研究结果表明，芽期耐冷性在F3家系群中呈单峰连续分布，表现为由多基因控制的数量性状；共检测到与芽期耐冷性有关的QTL 3个，分别位于第2、4 和7染色体上，对表型变异的贡献率范围为11.5%～20.5%。其中，位于第4染色体RM273～RM303的qCTBP4对表型变异的贡献率最大。     

利用籼粳交RIL群体进行水稻耐冷性鉴定及QTL定位

为进行水稻耐冷QTL检测及其遗传效应分析,利用籼稻品种“贵9B”和粳稻品种“热研2号”作为亲本,构建100个重组自交系（Recombinant inbred lines, RIL）家系为定位群体。以成苗率、耐冷级别为耐冷性状表型数据,运用完备区间作图定位法,在第3条染色体上检测到1个与水稻耐冷性状成苗率相关的QTL,命名为qCTS-3-1,LOD值为2.77,可解释20.87%的表型变异,增效等位基因源于“热研2号”。同时,对RIL群体中耐冷基因COLD1进行了基因型检测及关联分析,可为后续水稻耐冷性的遗传研究以及改良提供参考。     

利用高密度遗传图谱挖掘水稻芽期耐盐QTL

[目的]挖掘水稻芽期耐盐新位点,为进一步开展基因功能分析和盐渍土直播生产提供理论依据.[方法]以耐盐品种'龙稻 133'和盐敏品种'彩稻'衍生的 169 个RIL群体为试验材料,利用包含 1 107 个高质量多态性Bin标记的高密度遗传连锁图谱,对对照和 0.5%NaCl胁迫下的胚芽鞘长、胚根数、胚根长以及相对胚芽鞘长、相对胚根数和相对胚根长共 9 个性状进行QTL定位分析.[结果]高密度遗传连锁图谱共覆盖水稻基因组2 957.35 cM,标记间的平均距离为 2.67 cM.12 条染色体含有的平均标记数为 92.25 个.描述性统计分析表明,亲本'龙稻 133'的耐盐性显著高于'彩稻',亲本的性状表型值位于RIL群体的极值之间,群体表现出超亲分离现象.盐胁迫严重抑制RIL群体的胚芽鞘长、胚根数和胚根长,且不同株系受胁迫影响差异较大,各性状基本符合正态分布,具有数量性状的遗传特性.连锁分析共鉴定到 19 个QTL,贡献率为 2.58%～14.83%,发现 2 个QTL区间内存在已克隆的耐盐相关基因,其中qTCL3 区间内包含DST,qRRN10 区间内包含OsMSRA4.1.此外,发现控制盐胁迫下胚芽鞘长的qTCL10、控制相对胚芽鞘长的qRCL10 以及控制相对胚根长的qRRL10 均位于同一QTL区间内;控制盐胁迫下胚根长的qTRL7 和控制相对胚根长的qRRL7 也位于同一QTL区间内.2 个共定位区间内的 25个候选基因qRT-PCR分析结果显示,盐处理后,LOC_Os07g44210、LOC_Os07g44240、LOC_Os07g44250、LOC_Os07g44350、LOC_Os10g42940 和LOC_Os10g43060 在'彩稻'或'龙稻 133'均显著上调表达.其中,LOC_Os07g44350 在盐处理后的'龙稻 133'胚芽鞘和胚根内均极显著上调表达.[结论]发掘 19 个与水稻芽期耐盐相关QTL,其中包含 2 个共定位位点qTRL7 和qTCL10,2 个共定位区间内共有 25 个候选基因.通过qRT-PCR分析发现 6 个在盐处理后表达量上调的基因,其中LOC_Os07g44350 是芽期耐盐的重要候选基因.     

利用染色体片段置换系群体检测水稻产量相关性状QTL

为了发掘单株产量及其构成因素相关性状的数量性状基因座(QTL),本研究以9311/日本晴染色体片段置换系群体为材料,调查了单株产量及单株产量构成因素(单株实粒数、单株总颖花数、结实率、每穗实粒数、有效穗数、每穗颖花数、千粒质量等8个性状)。利用Ici Mapping v3.1软件,将分子标记检测结果与田间性状调查值相结合,定位了与单株产量、单株实粒数、千粒质量、每穗颖花数、结实率、单株总颖花数6个性状有关的QTL,未定位到与有效穗数(EPN)和每穗实粒数(GPP)有关的QTL。共定位到的10个相关QTLs,分别分布于第1条、第2条、第5条、第7条、第8条染色体的7个区间,贡献率为7.52%~44.59%,其中4个QTLs的贡献率大于10.00%。单株产量q GY1,单株实粒数q GN1,结实率q SSR1.2、q SSR2和q SSR8,加性效应值为负值,表明9311的等位基因表现为增效作用;单株总颖花数q SN2,结实率q SSR1.1,千粒质量q TGW5,每穗颖花数q SPP5和q SPP7,加性效应值为正值,表明日本晴的等位基因表现为增效作用。10个QTLs位点中,除q SN2、q TGW5、q SPP5与已克隆的LP、q SW5、Os NADH-GOGAT2可能位于同一区域外,其余7个位点均未被克隆或精细定位。     

基于重组自交系的水稻抗纹枯病QTL定位

本研究利用157个家系组成的大关稻/IR28重组自交系群体,采用牙签接种法,鉴定了亲本及157个重组自交系群体对水稻纹枯病的抗性。利用QTL Cartographer软件,对水稻纹枯病抗性基因进行检测分析。检测到qsb1、qsb2、qsb5-1和qsb5-2共4个QTL位点,分别位于第1、第2和第5染色体上,贡献率为10.41%~36.92%。qsb5-1的加性效应为负值,表明来自供体亲本IR28相应QTL使纹枯病病斑比值变小;qsb1、qsb2和qsb5-2的加性效应为正值,表明来自供体亲本大关稻相应QTL使纹枯病病斑比值变大。     

QTL mapping of grain appearance quality traits and grain weight using a recombinant inbred population in rice(Oryza sativa L.)

Grain appearance quality traits,measured as grain length(GL),grain width(GW),length to width ratio(LWR),grain thickness(GT) and the percentage of grain with chalkiness(PGWC),as well as 1 000-grain weight(TGW),are very important factors that contribute to rice grain quality and yield.To detect quantitative trait loci(QTLs) affecting these traits,we developed a set of recombinant inbred lines(RILs) derived from Gang46B(G46B) and K1075,a G46 B introgression line with lower PGWC.Based on a linkage map containing 33 simple sequence repeat(SSR) markers,a total of 15 additive QTLs governing six measured traits were identified on 4 chromosomes across two environments.Of these,the five major QTLs which controlled GW,LWR,GT,PGWC,and TGW,each explaining up to 44.30,55.29,62.30,30.94,and 28.78%of the variation,respectively,were found in the same interval of RM18004-RM18068 on chromosome 5.The G46 B alleles contributed to the increase in GW,GT and PGWC at all loci,as well as the increase in TGW at its major QTL locus.Significant interactions between additive QTL and the environment were found at most loci,in which the largest,accounting for15.06%of variation,was observed between qPGWC-5 and the environment.A total of 15 epistasis QTLs were detected for all the traits,and GL,GW and PGWC had significant epistasis QTLs based on environment interactions with minor effects.These results are valuable for future map-based cloning of the QTLs and the collaborative improvement of G46 B in grain appearance quality and yield.     

水稻苗期耐Cd2+胁迫的QTL定位研究

利用韭菜青×IR26杂交后代建立一个重组自交系群体(recombinant inbred line,RIL)及相应的SSR分子标记连锁图谱,在2007和2008年进行Cd2+(5 mg·kg-1)胁迫下水稻幼苗耐Cd2+胁迫的QTL分析.结果表明:2007年检测到3个与幼苗耐Cd2+胁迫有关的QTLs,包括1个控制相对苗高的位点qRSH-7和2个控制单株相对干重的位点qRDW-lla和qRDW-llb,分别位于第7和第11染色体;2008年检测到6个与幼苗耐Cd2+胁迫相关的QTLs,包括3个控制单株相对干重的位点qRDW-J、qRDW-2和qRDW-7,1个控制相对苗高的位点qRSH-2,2个控制相对鲜重的位点qRFW-2和qRFW-7,分别位于第1、2、7染色体.在定位的9个QTLs中,qRDW-7和qRFW-7都位于第7染色体的RM6872与RM11标记之间,加性效应分别为4.89和5.44,表型贡献率为18.02%和15.24%;qRSH-7和qRDW-1的加性效应分别为5.09和-3.64,表型贡献率为13.48%和10.06%;其余位点表型贡献率均低于10.0%.     

利用染色体片段置换系定位水稻米糠油含量的QTL

染色体片段置换系由于减少了个体间遗传背景的干扰,已经成为鉴定复杂性状QTL的新型遗传材料。本研究以9311为受体、日本晴为供体的119个染色体片段置换系为试验材料,借助近红外广谱分析技术,对米糠油含量进行了测定,通过差异显著性测验及代换作图,鉴定了置换片段上米糠油相关的QTL。以P≤0.001为阈值,共检测到4个米糠油相关的QTLs,其加性效应值的变化范围为0.91%~1.48%,加性效应百分率的变化范围为3.96%~6.46%。     

水稻苗重的耐冷性动态QTLs定位

以籼粳交组合IR64/Azucena产生的105个DH群体为遗传材料,采用包括加性、上位性及其与环境互作效应的条件和非条件QTL定位方法,分析了3叶期低温处理下苗期5个阶段与秧苗重量有关的QTLs.结果表明,在苗重发育的不同阶段,控制苗重的QTLs数目,效应大小及作用方式不同.与苗重有关的17个非条件QTLs中,14个检测到具有显著的加性×处理互作效应,这些QTLs决定了苗重性状对环境的特异性变异.条件分析表明,第23～30 d(低温胁迫后第1周)具有各项遗传效应的基因和第16～37 d(低温胁迫开始后的3周内)具有加性×处理互作效应的基因表达较为活跃.另外,检测到25对上位性位点影响苗重,尤以第30 d检测到的上位性位点最多,同时也揭示了上位性的几个重要特征.     

7个水稻品种苗期耐盐性的遗传分析

采用完全双列杂交设计研究了 7个耐盐性不同的水稻品种苗期耐盐性遗传机制。在水培条件下 ,将亲本和F1世代的 3～ 4叶期幼苗用 8g·L-1的NaCl胁迫处理 10d后 ,测定根系Na+ /K+ 和盐害级别 ,利用主位点组加性显性模型 ,采用向前逐步回归方法对 2个耐盐指标进行遗传分析。结果表明 ,根系Na+ /K+ 的遗传变异符合 2个主位点组 +微位点组的遗传控制模型 ,盐害级别的遗传变异符合 3个主位点组 +微位点组的遗传控制模型。在决定水稻根系Na+ /K+ 和盐害级别的遗传变异中 ,主位点组的加性效应和显性效应共同起作用。     

培育水稻主要产量性状杂优近等基因系探讨

为了阐明水稻杂种优势的遗传基础,探寻水稻杂种优势研究的新方法。用有代表性的6个保持系和8个恢复系为父本,以滇粳优1号和明恢63为母本进行不完全双列杂交。对各主要产量性状进行配合力及杂种优势分析。结果表明,所选用亲本的各产量性状具有不同的一般配合力表现;杂交F1组合的各产量性状特殊配合力有明显差异;F1代各组合的各产量性状杂种优势差异显著。提出根据主要产量性状的杂种优势和特殊配合力表现筛选出产量性状杂种优势明显的组合针对特定的产量性状进行连续选择回交,培育产量性状杂种优势近等基因系,将杂种优势这一复杂数量性状分解为单个孟得尔因子来研究,进而研究水稻杂种优势的遗传机理。这一方法必要而可行,所培育的各产量性状杂种优势近等基因系对育种工作也有重要的利用价值。     

水稻耐冷性研究Ⅱ.云南稻种资源耐冷性鉴定

本文是系列论文水稻耐冷性研究的第二部分，从云南稻种资源芽期耐冷性鉴定、苗期耐冷性鉴定、孕穗开花期耐冷性鉴定3个方面系统地阐述了研究结果。早红谷、紫糯、攀农1号、马登红谷、澜沧花糯、攀天阁黑谷、宁Lang托托谷和海排谷等是芽期强耐冷性资源，芽期耐冷性存在稻种类型间差异。黑选5号、马登红谷、鲁甸黑谷、龙树红谷、七河大红谷、凤仪小白谷、小白谷、背子糯和细黄糯等是苗期耐冷性极强资源。黑选5号、海排谷、勐谢早红谷、石屏冷水谷、丽江新团黑谷、永宁小灰谷、昆明小白谷、半节芒、合系10号和云冷3－2等是孕穗开花期耐冷性资源。马登红谷等具有芽期和苗期耐冷性，澜沧花糯和攀天阁黑谷等具有芽期和孕穗开花期耐冷性，凤仪小白谷和龙树红谷等资源具有苗期和孕穗开花期耐冷性。     

Mapping and genetic validation of a grain size QTL qGS7.1 in rice(Oryza sativa L.)

Grain size is a major determinant of grain weight, which is one of the components of rice yield. The objective o this study was to identify novel, and important quantitative trait loci(QTLs) for grain size and weight in rice. QTLs were mapped using a BC_4F_4 population including 192 backcross inbred lines(BILs) derived from a backcross between Xiaolijing(XLJ) and recombinant inbred lines(RILs). The mapping population was planted in both Lingshui(Hainan, 2015) and Fuyang(Zhejiang, 2016), with the short-and long-day conditions, respectively. A total of 10 QTLs for grain length, four for grain width, four for the ratio of grain length to width, and 11 for grain weight were detected in at least one environment and were distributed across 11 chromosomes. The phenotypic variance explained ranged from 6.76–25.68%, 14.30–34.03%, 5.28–26.50%, and 3.01–22.87% for grain length, grain width, the ratio of grain length to width, and thousand grain weight, respectively. Using the sequential residual heterozygotes(SeqRHs) method, qGS7.1, a QTL for grain size and weight, was mapped in a 3.2-Mb interval on chromosome 7. No QTLs about grain size and weight were reported in previous studies in this region, providing a good candidate for functional analysis and breeding utilization.