控制水稻穗形相关性状的QTL定位

穗是水稻产量的最终表达部位,穗部性状在产量构成因素中占有很重要的地位.该研究采用以粳稻Asominori为遗传背景、籼稻IR24为染色体片段供体的染色体片段置换系(Chromosome segment substitution lines,CSSLs)群体,于2007年和2008年对水稻穗部性状进行了相关分析及其数量性状位点(Quantitative trait loci,QTL)的定位.结果表明:穗部性状与单株产量存在极显著的正相关,并检测到影响5个相关性状的33个QTL,分布在第1、第3、第4、第6和第8条等染色体上,贡献率介于5.35%与37.59%之间,其中两年同时检测到的稳定表达QTL10个,约占30.3%;在第1染色体RM493和RM5496标记附近、第4染色体RM317标记附近、第6染色体RM217标记附近和第8染色体RM331及RM502标记位置均检测到能同时控制穗部多个性状的QTL,可能是因为基因的多效性或基因的紧密连锁所致.在育种中利用与这些QTL连锁的分子标记进行辅助选择,将有助于多个性状的协同改良.     

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.     

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。     

水稻4个异交相关性状的QTL定位研究

利用由98个家系组成的Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(backcross inbred lines,BIL)作图群体(BC1F12),用复合区间作图方法(CIM),对水稻4个异交相关性状进行了QTL分析.结果表明,开颖角度检测到2个QTL,分别位于第 12 染色体的C1069-R1709和R270-G2140区间,共解释性状变异的18.51%,2个位点的增效等位基因均来自Kasalath.柱头外露率检测到1个QTL,位于第 3 染色体的C63-C563区间,解释性状变异的15.99%,增效等位基因来自Kasalath.单花开花历时检测到1个QTL,位于第9染色体的G385-R2272区间,解释性状变异的10.75%,增效等位基因来自Kasalath.包颈长检测到3个QTL,分别位于第3染色体的C136-R250、第5染色体的R521-C1230和第10染色体的R2194-R1629区间,共解释性状变异的39.40%,qPEL-5位点的增效等位基因来自Nipponbare,qPEL-3和qPEL-10位点的增效等位基因均来自Kasalath.     

稻米淀粉性状的QTLs定位及其与淀粉合成相关酶基因的关联性分析

利用104个SSR标记对包含178个株系的F7代重组自交系群体(由D50/HB277衍生而来)进行遗传多样性分析,构建了一张覆盖水稻基因组遗传距离1 323 cM,标记间平均遗传距离为11.6 cM的遗传图谱。继而利用28对淀粉合成相关酶基因检测群体多态性,结果筛选到10对有多态的淀粉合成酶基因,整合到遗传图谱上,发现18个调控蒸煮食味品质的QTLs。最后,利用SPSS统计软件计算淀粉合成相关酶基因能解释食味品质表型变异的值,发现计算结果与QTL所得结果大致相同。     

利用重组自交系群体检测水稻种子休眠性数量性状位点

利用由 191个家系组成的密阳 2 3/秋光重组自交家系 (recombinantinbredlines,RIL)F10 代群体 ,进行种子休眠性数量性状基因座 (quantitativetraitlocus,QTL)的检测和遗传效应分析。以抽穗后 35d的种子发芽率作为种子休眠性的表型值 ,分析亲本和 191个RIL的休眠性表现。通过WinQTLCart软件分析 ,检测到分别位于第 5和第 8染色体上的 2个水稻种子休眠性QTL ,其中位于第 8染色体上QTL的加性效应为负值 ,表明该休眠性基因位点来源于亲本秋光 ;第 5染色体上QTL的加性效应为正值 ,表明该休眠性减效基因来源于亲本密阳 2 3。     

重组自交系稻米品质性状的相关性分析及QTL定位

[目的]分析重组自交系稻米品质性状的相关性,并对其进行数量性状座位(QTL)定位,为水稻品质性状遗传改良提供理论依据.[方法]以珍汕97B、柳沙油占202及二者杂交构建的174个重组自交系群体为材料,对12个稻米品质性状进行相关性分析和QTL定位.[结果]3个稻米碾磨品质性状(出糙率、精米率和整精米率)间均呈极显著正相关(P<0.01,下同).6个稻米外观品质性状中,除粒长与垩白率、垩白度和透明度间无显著相关性(P>0.05)外,其他性状间均呈极显著正或负相关.3个稻米蒸煮食味品质性状中,胶稠度与直链淀粉含量和碱消值呈极显著负相关.碾磨品质性状、外观品质性状和蒸煮食味品质性状间也存在不同程度相关性,如垩白粒率和垩白度与除粒长外的其他9个性状呈显著(P<0.05,下同)或极显著相关等.在第5和第6染色体上共检测出出糙率、精米率、粒宽、长宽比、垩白率、垩白度、直链淀粉含量、胶稠度和碱消值9个性状的11个QTL,其中9个QTL的表型变异贡献率大于10%,为主效QTL,且显著或极显著相关性状的QTL定位区域存在趋同现象.[结论]重组自交系群体12个稻米品质性状存在互作效应,与QTL定位结果相互印证.鉴定所得主效QTL可用于水稻稻米品质相关性状的遗传改良.     

水稻功能叶相关性状的遗传分析

利用由小穗小粒型水稻Milyang 46和大穗大粒型FJCD建立的一个包含130个家系F10的重组自交系,测定福建省武夷山和莆田环境下籽粒灌浆期功能叶性状,并进行QTL定位及环境互作分析.结果表明,2种环境下共检测到35个加性QTL,位于1、2、5、6、7、11、12号染色体上,表型变异贡献率为0.66%-56.75%;检测到12个位点存在显著的加性×环境互作效应,位于1、2、6、11号染色体上,表型变异贡献率为1.45%-12.05%;莆田环境下,检测到7对加加上位性QTL位点,表型变异贡献率为0-15.64%.     

水稻穗颈维管束及产量相关性状的QTL分析

采用2个偏粳品种“光三”／C418的重组自交系群体，构建SSR标记的连锁图谱，并以此对水稻穗颈维管束数和产量相关性状进行了QTL(Quantitative Trait Loci)分析。在第1，5，8和11染色体上检测到4个控制穗颈大维管束数的QTL。在第5，9和10染色体上检测到3个控制穗颈小维管束数的QTL；共检测到产量及8个与产量相关性状的30个QTL。通过分析穗颈维管束数与穗一、二次枝梗数，穗一、二次枝梗粒数，穗粒数，结实率，单株产量QTL在染色体上的分布及连锁关系，表明穗颈维管束是影响产量的重要解剖结构；通过增加穗颈大、小维管束数可望增加水稻“库”的容量。保证“流”的畅通。     

水稻6个异交相关性状的SSR关联分析

从水稻核心种质和栽培品种中选取95个品种构成品种总群体,调查该群体6个异交相关性状。选用分布在水稻12条染色体上的93个SSR标记对这95个品种进行基因型鉴定。采用TASSEL软件中一般线性模型对标记与性状间的关联进行分析,发掘有利等位变异和相应载体品种。结果表明:品种总群体中6个异交性状的变异系数为9.9%～62.9%。共检测到22个与异交性状相关联的SSR分子标记,其中8个与剑叶角度相关联,2个与花丝长度相关联,4个与花药长度相关联,1个与柱头长度相关联,3个与柱头外露率相关联,9个与开颖角度相关联。发掘了一批携有优良等位变异且效应值较大的载体品种。携有RM480-197 bp和RM535-170 bp条带的‘无芒早稻’分别对增加剑叶角度和花丝长度效应最大。携有RM311-162bp条带的‘敲冰黄’对增加花药长度效应最大。携有RM498-187 bp条带的‘滇屯502选早’对增加柱头长度效应最大。携有RM206-150 bp条带的‘徐稻5号’对提高柱头外露率效应最大。携有RM311-159 bp条带的‘小白野稻’对增加开颖角度效应最大。这些有利等位变异及其载体品种可用作水稻异交性状遗传改良的亲本。     

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.     

籼型杂交稻碾磨、外观品质性状的杂种优势分析

以具有广泛代表性的4个不育系和8个恢复系为材料,采用NC 交配设计研究了9个碾磨品质和外观品质性状的杂种优势及其相关性.结果表明,垩白粒率、垩白度、糙米率、精米率和整精米率表现正向中亲优势,糙米长、糙米宽、糙米长宽比表现负向中亲优势,糙米厚无中亲优势.垩白粒率和垩白度的中亲优势最大.垩白粒率、垩白度、糙米率和精米率表现正向超亲优势,整精米率、糙米长、糙米宽、糙米厚和糙米长宽比表现负向超亲优势.垩白度的超亲优势最大.相关分析表明,在糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率和垩白度性状方面,F1杂种与其亲本值间无相关性,而除了垩白粒率外,与中亲优势和超亲优势间的相关均表现显著或极显著的正向水平.降低糙米长的超亲优势可明显增加整精米率的超亲优势,提高糙米长、糙米宽和糙米长宽比的超亲优势可明显增加垩白粒率和垩白度的超亲优势.     

粳稻新老品种株型性状比较

选用日本、韩国、中国的粳稻品种30个,将1990年及以前育成的品种称为老品种,1991年及以后的品种称为新品种。比较新老品种株型性状的变化及其对产量的效应。结果表明：(1)新品种比老品种株高低,穗角小,单株有效穗数少,每穗总粒数多,着粒密度大;新品种比老品种倒2叶基角大,倒3叶基角和张角小,倒3叶叶长短。(2)新老品种的10穴产量,穗总粒数,穗角及着粒密度差异极显,新老品种剑叶、倒2叶和倒3叶的叶宽差异极显。(3)根据通径系数,老品种中穗总粒数、单株有效穗数对产量的直接作用较大;新品种中经济系数、穗总粒数对产量的直接效应较大。新老品种中着粒密度对产量的间接效应总和都为最大。新老品种的倒2叶宽对产量的直接效应较大。老品种的剑叶宽和剑叶基角对产量的间接效应总和较大;新品种的倒3叶宽和倒3叶基角对产量的间接效应总和较大。     

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。     

粳稻粒形对稻米垩白性状的影响

将粳稻小粒优质品系与大粒大垩白品系杂交，考察F2及BC1F1的粒形性状与垩白性状，研究粒形对垩白性状的影响。结果表明，粒重增加主要是以粒长增长为主；粒形性状与垩白性状均呈显著正相关，粒宽与垩白性状的相关系数最大；优质植株中长／宽在2．01～2．30的株数占优质总数的85．37％，适当地提高长／宽，对选择大粒优质个体是有利的。     

稻米胶稠度基因位点的标记和分析

 以硬胶稠度 (GC)的 CT9993和中等胶稠度的 KDML1 0 5水稻品系杂交产生的 1 52个重组近交系 (RIL)为材料 ,用 RFLP、AFLP和微卫星 (SSLP)标记构建了 3张分子标记连锁图 ,以此对控制稻米 GC的数量性状位点 (QTL)进行了分析。结果表明 ,稻米 GC主要受位于第 3染色体的两个连锁位点控制 ,它们分别位于 R2 1 70左、右两侧 8.8c M和 1 7c M处。上述两个位点都以大于 1 6.0的 LOD值检测到。控制 GC的微效 QTL的数目则因连锁图的不同而异 ,约为 4～9个     

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.     

水稻抽穗期4个异交相关性状对外源GA3的敏感性及其QTLs定位

以98个家系组成的Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(BIL)及其亲本为遗传材料,利用复合区间作图方法(CIM)在两个环境下研究了水稻抽穗期4个异交性状对外源GA3处理的敏感性及其QTLs定位。结果表明:两个环境下BIL群体4个异交性状GA3处理值较对照显著增加。最上节间长度反应指数在两个生长环境中共检测到3个QTLs,分别位于第1、3、11染色体上,对GA3敏感的等位基因分别来自Kasalath、Kasalath、Nipponbare,解释表型变异的7.70%～13.77%。柱头外露率反应指数共检测到2个QTLs,分别位于第2和第7染色体上,对GA3敏感的等位基因分别来自Nipponbare和Kasalath,解释表型变异的14.17%和20.58%。小花开花历时反应指数在两个生长环境中检测到1个QTL,位于第11染色体上,对GA3敏感的等位基因来自Kasalath,解释表型变异的10.76%。开颖角度反应指数共检测到2个QTLs,分别位于第1和第7染色体上,对GA3敏感的等位基因分别来自Nipponbare和Kasalath,解释表型变异的9.42%和14.17%...     

Mapping of three QTLs for seed setting and analysis on the candidate gene for qSS-1 in rice(Oryza sativa L.)

The lower seed setting is one of the major hindrances which face grain yield in rice.One of the main reasons to cause low spikelet fertility（seed setting）is male sterility or pollen abortion.Notably,pollen abortion has been frequently observed in advanced progenies of rice.In the present study,149 BC₂F₆ individuals with significant segregation in spikelet fertility were generated from the cross between N040212（indica）and Nipponbare（japonica）and used for primary gene mapping.Three QTLs,qSS-1,qSS-7 and qSS-9 at chromosomes 1,7 and 9,respectively,were found to be associated with seed setting.The recombinant analysis and the physical mapping information from publicly available resources exhibited that the qSS-1,qSS-7 and qSS-9 loci were mapped to an interval of 188,701 and 3741 kb,respectively.The seed setting responsible for QTL qSS-1 was further fine mapped to 93.5 kb by using BC₂F₇ population of 1 849 individuals.There are 16possible putative genes in this 93.5 kb region.Pollen vitality tests and artificial pollination indicated that the male gamete has abnormal pollen while the female gamete was normal.These data showed that low seed setting rate relative to qSS-1may be caused by abnormal pollen grains.These results will be useful for cloning,functional analysis of the target gene governing spikelet fertility（seed setting）and understanding the genetic bases of pollen sterility.     

Association mapping of quantitative trait loci for yield-related agronomic traits in rice(Oryza sativa L.)

High yield in rice mainly depends on large grain weight, ideal plant architecture and proper flowering time adapting to various geographic regions. To help achieve higher yield, phenotype variations of heading date(HD), plant architecture and grain shape in a panel of 416 rice accessions were investigated in this study. A total of 143 markers including 100 simple sequence repeat(SSR) markers and 43 gene-tagged markers were employed in association mapping to detect quantitative trait loci(QTL) responsible for these variations. Among the 7 subpopulations, POP5 in japonica group showed the largest values of HD and grain width(GW), but the smallest values of grain length(GL) and grain length to width ratio(GLW). Among the six indica groups, POP7 had the largest values of HD, GL, GLW, and 1 000-grain weight(TGW). A total of 27 QTLs were detected underlying these phenotypic variations in single year, while 12 of them could be detected in 2006 and 2007. GS3 marker was closely associated with GL, GW and GLW, and widely distributed in different groups. The starch synthesis related gene markers, SSI, SSIIa, SBE1, AGPL4, and ISA1, were linked to plant height(PH), panicle length(PL), flag leaf length(FLL), GW, and GLW. The SSR markers, RM267, RM340 and RM346, were linked to at least two traits. Therefore, these new markers will probably be used to improve rice grain yield or plant architecture when performing marker-assisted selection of proper alleles.