稻米粒形和垩白度的QTL定位和上位性分析

 利用由181个家系组成的Lemont/特青籼粳交重组自交系群体,以及由161个RFLP、SSR标记和3个形态标记构建的全长为1916.5 cM、覆盖水稻基因组12 条染色体的连锁图,采用线性模型的复合区间作图方法（QTLMapper V10）,对粒长、粒宽、长宽比和垩白度等4个稻米品质性状的数量性状座位（QTL）进行了分析。在水稻的所有12 条染色体上共定位到7个加性主效QTL和19对上位性QTL,其中控制粒长、粒宽、长宽比的主效QTL各2个,控制垩白度的QTL 1个,分别解释12.8%、40.0%、26.0%和42.1%的表型变异;共检测到6对影响垩白度、6对影响粒长、7对影响长宽比的上位性QTL,分别解释52.2%、31.3%和38.2% 的表型变异。结果表明,上位性QTL和主效QTL一样在稻米粒形和垩白度的遗传中起着重要的作用。     

小麦籽粒形态及千粒重性状的QTL初步定位

为研究小麦籽粒形态及千粒重性状的QTL,以普通小麦6044和01-35为杂交组合构建的F8重组自交系（RIL）群体作为试验材料,在山东泰安（山东农业大学试验站）和莱阳（青岛农业大学试验站）两个环境下进行两年田间试验,利用Mapmaker/version 3.0和WinQTLCart软件通过复合区间作图法进行QTL初步定位,在两年两个环境下共检测到12个相关QTL位点,其中关于粒长的2个QTL分别位于2A和2B染色体上,可解释表型变异的25%和12%;4个粒厚QTL位于2A和6A染色体上,可解释表型变异的7%～10%;6个千粒重相关QTL位于染色体2A、4A和6A连锁群上,可解释表型变异的6%～25%;而粒宽QTL在两个地点上都没有检测到。其中相关性高的性状间有一些共同的QTL,表现出一因多效或紧密连锁效应。     

利用贝叶斯法进行水稻籽粒植酸含量性状的QTL定位及互作分析

 利用水稻植酸含量差异较大的品种中花11(粳型)和LPA（籼型）为亲本杂交获得F2群体的172个单株,构建了含126个SSR和4个STS标记的遗传连锁图谱,利用贝叶斯（Bayesian）法对水稻籽粒植酸含量性状进行了主效应QTL定位和上位性互作分析。共检测到 3 个与水稻籽粒植酸含量性状有关的主效QTL,分布在第3、5和6 染色体的相应区间内,表型贡献率分别为538%、802%和462%,降低籽粒植酸含量的等位基因均来自亲本LPA。检测到10对上位性互作影响籽粒植酸含量, 分布于水稻第1、3、5、6、11染色体上,互作效应值为169～518,其表型变异的解释率为867%～2473%。     

利用籼粳交RIL群体对水稻耐寒性及再生力的QTL分析

 以粳糯稻糯89 1与籼稻蜀恢527构建的籼粳交F7代RIL群体169个家系为作图群体,构建了一张含105个微卫星（SSR）标记的分子连锁图谱。在5℃低温条件下,对亲本及RIL群体进行芽期耐寒性鉴定;在冬季自然低温条件下,对亲本及RIL群体进行再生稻桩越冬耐寒性鉴定;对亲本及RIL群体进行再生力鉴定。利用SSR标记对水稻耐寒性、再生力进行QTL检测。结果表明,水稻耐寒性和再生力在RIL群体呈连续分布,表现为数量性状遗传特征。共检测到控制芽期耐寒性的QTL 2个(qCtg3、qCtg5),分布在第3和第5染色体上,对表型变异的贡献率分别为75.57%和79.04%;检测到控制再生稻桩越冬耐寒性的主效QTL 1个（qCtr5）,在第5染色体上;检测到控制再生力的QTL 2个（qRa4、qRa5）,分布在第4和第5染色体上,对表型变异的贡献率分别为8.17%和7.09%。qCtg5、qCtr5和qRa5同时与第5染色体上标记RM153连锁,在分子水平上表明水稻芽期、越冬耐寒性与再生力具有相关性。     

小麦分蘖数和单株穗数QTL定位及上位性分析

为了明确小麦分蘖性状和单株穗数的遗传基础,以中国春（母本）和兰考大粒（父本）杂交获得的F₂群体为作图群体,构建了含169个分子标记的遗传连锁图谱。将F_2:3家系分别种植于陕西乾县、岐山和杨凌三地,利用完备区间作图方法对小麦冬前分蘖、春季分蘖和单株穗数进行多环境联合QTL分析,共检测到21个相关的加性QTL位点。其中,6个冬前分蘖QTL位于2A、2D、5D和7A染色体上,单个QTL可解释1.38%～6.73%的表型变异;7个春季分蘖QTL位于1A、2D、4B、5D、7A和7D染色体上,单个QTL可解释1.97%～32.60%的表型变异;8个单株穗数QTL位于1A、2B、2D和4B染色体上,单个QTL可解释2.29%～41.21%的表型变异。共检测到30对加性×加性上位性QTL。其中,控制冬前分蘖的为1对,可解释21%的表型变异;控制春季分蘖的为20对,可解释0.59%～48.7%的表型变异;控制单株穗数的为9对,可解释0.08%～22.18%的表型变异。控制冬前分蘖、春季分蘖和单株穗数的加性QTL存在差异,同一QTL在不同性状中的遗传贡献率也不同;基因间上位性效应以春季分蘖最大,单株穗数次之,冬前分蘖最小,且不同性状涉及的QTL位点具有差异。小麦分蘖遗传主要受加性效应控制,本研究初步定位到的一些重要QTL可为进一步精细定位、基因挖掘和高产育种的分子标记辅助选择提供依据。     

扬麦16籽粒灌浆速率相关性状的QTL定位(小麦15K SNP芯片法)

为给选育籽粒灌浆快、粒重高的小麦新品种提供材料与技术支撑,以扬麦16、镇麦168、扬麦20和扬麦22为亲本构建获得的158个RIL群体为材料,利用小麦15K SNP芯片构建遗传连锁图谱,对小麦籽粒灌浆速率相关性状进行QTL定位。结果表明,应用完备区间作图法共检测到11个QTL,其中检测到5个与灌浆速率相关的新的QTL,分别位于3AL、4DL(2)、6AL和 7AL上,可解释3.4%~9.3%的表型变异;检测到3个与千粒重相关的QTL,分别位于4AL（2）和4DS上,可解释3.9%~9.2%的表型变异;首次检测到3个与籽粒灌浆持续时间相关的QTL,分别位于3AL和4DL(2)上,可解释2.7%~7.5%的表型变异。扬麦16提供与灌浆速率和千粒重相关QTL的增效基因,累加了定位到的全部籽粒灌浆快和粒重高的位点;扬麦22提供与籽粒灌浆持续时间相关QTL的增效基因。扬麦16和扬麦22可用作选育早熟、大粒小麦新品种的亲本材料。     

粳稻发芽期耐碱性的QTL检测

 以粳粳交高产106/长白9号的200个F2:3株系为作图群体,在0.15% Na2CO3溶液碱胁迫下,进行了水稻发芽率及其相对碱害率的鉴定评价,并以SSR标记构建的分子连锁图谱为基础,对水稻发芽率及其相对碱害率进行了数量性状基因座(QTL)检测。结果表明,在F3株系群中水稻发芽率及其相对碱害率均呈单峰接近正态的连续分布。共检测到碱胁迫下与水稻发芽率相关的QTL 7个,对表型变异的贡献率范围为4.05%～12.61%,其中位于第6染色体RM225-RM204区间的qGC 6和位于第9染色体RM219-RM3700区间的qGC 9对表型变异的贡献率分别为12.61%和10.85%。共检测到与水稻发芽率相对碱害率相关的QTL 6个,对表型变异的贡献率为4.82%～28.07%,其中位于第2染色体RM29-RM221区间的qRGC 2、位于第6染色体RM225-RM204区间的qRGC 6 1、位于第9染色体RM219-RM3700区间的qRGC 9和位于第12染色体RM260-RM3226区间的qRGC 12对表型变异的贡献率较大,分别为28.07％、15.35％、15.61％和18.91％,为主效QTL,但其相应的区间距离均较远,需要进一步深入研究。所检测的QTL增效等位基因主要表现为部分显性和超显性。     

玉米农艺性状QTL定位分析

以苏玉16(JB×Y53)的F2∶3家系为试验材料,选用分布在玉米10条染色体上的556对SSR引物,对玉米农艺性状进行基因定位并分析其遗传效应。结果表明,556对SSR引物对亲本Y53、JB及其F1进行多态性检测,获得85对多态性引物,多态率为15.3%,其中有76对引物扩增带型清晰,可用于后续QTL的研究工作。共检测到3个与抽穗期QTL连锁的标记,可解释表型变异的8.16%～14.10%;6个与株高QTL连锁的标记,可解释表型变异的6.01%～15.83%;6个与穗位高QTL连锁的标记,可解释表型变异的9.58%～31.89%;4个与茎粗QTL连锁的标记,可解释表型变异的5.84%～11.05%;2个与雄穗分枝数QTL连锁的标记,可解释表型变异的13.21%～24.76%;2个与雄穗长QTL连锁的标记,可解释表型变异的7.56%～7.67%;2个与散粉期QTL连锁的标记,可解释表型变异的7.14%～16.72%。     

小麦产量性状的QTL分析

为寻找更多与小麦产量性状相关的数量性状位点（QTL），利用江苏地方品种望水白与墨西哥小麦品种Alondra杂交构建的重组自交系群体（104个家系），在3个试验环境下进行了单株有效穗数、主穗粒数、单穗粒数和千粒重4个性状的QTL分析，结果在5A染色体上检测到与单株有效穗数相关、可以解释10．3％～18．8％表型变异的QTL1个；检测到与主穗粒数相关的QTL8个，分别位于染色体1B、1D、3B、4A、5D、6B上和连锁群4上（未知具体染色体归属），单个QTL可以解释9．9％～19．9％的表型变异；检测到与单穗粒数相关的QTL11个，分别位于染色体1B、1D、2A、2B、3B、4A、5D、6B和7A上，单个QTL可解释7．5％～43．4％的表型变异；检测到与千粒重相关的QTL5个，分别位于2A、2B、3B、4D和7A染色体上，单个QTL可解释9．6％～25．7％的表型变异。获得的QTL可以用于分子标记辅助育种。     

不同环境条件下玉米叶夹角的QTL定位

以150个重组自交系群体为供试材料,利用完备区间作图法,对两年三点试验的穗三叶叶夹角表型数据进行QTL定位分析。结果表明,6个环境下共定位到34个QTL,各个染色体上均有分布,单个QTL可解释4.98%~22.78%的表型变异。控制叶夹角的QTL受环境的影响较大,大部分QTL只能在一种环境下被检测到,其中,有3个QTL(qSecLA1-1、qThiLA1-1和qThiLA5-1)分别在3种及以上环境中同时被检测到,是控制玉米叶夹角的主效QTL。     

Inheritance and QTL Mapping of Salt Tolerance in Rice

An F2 population derived from the cross between Jiucaiqing (japonica) and IR36 (indica) was used to analyze the inheritance of salt tolerance in rice by genetic model of major-genes plus polygenes, and to map the corresponding QTLs by SSR molecular markers. Rice plants of P1, P2, F1 and F2 at 5- to 6- leaf stage were treated under 140 mmol/L NaCI for 10 days. Three indices representing the ability of salt tolerance of rice seedlings were measured, including salt tolerance rating (STR), Na^ /K^ ratio in roots and dry matter weight of shoots (DWS). STR, Na^ /K^ and DWS were all controlled by two major genes with modification by polygenes. Heritability of these traits from major genes was 17.8, 53.3 and 52.3%, respectively. The linkage map constructed by 62 SSR molecular markers covered a total length of about 1 142 cM. There were three QTLs detected for STR located on chromosome 1, 5 and 9, two QTLs for DWS on chromosomes 8 and 9, and two QTLs for Na^ /K^ on chromosomes 2 and 6, one on each chromosome respectively. Single QTL accounted for 6.7 to 19.3% of phenotypic variation. Identification method of salt tolerance in rice and breeding of rice varieties with salt tolerance based on molecular markers assisted selection had been discussed.     

东乡野生稻苗期抗寒性QTL的初步定位

以9311/东乡野生稻F2群体为材料,用108对SSR标记构建连锁图谱,以苗期分蘖叶片相对电导率为抗寒性鉴定指标,采用完备区间作图法检测抗寒性QTL.结果在第3号和11号染色体上定位到2个与抗寒性相关的QTL qSCR3和qSCR11,其表型贡献率分别为16.3％和19.2％.     

超级杂交稻协优9308重组自交系群体的穗部性状QTL分析

 将281个株系组成的超级杂交稻协优9308重组自交系群体种植在海南陵水（2006年和2007年）和浙江富阳（2006年）,采用Windows QTL Cartographer 2.5的复合区间作图法进行QTL检测。共检测到控制7个穗部性状的52个QTL,其中包括7个控制穗长的QTL,8个控制一次枝梗数的QTL,9个控制二次枝梗数的QTL,6个控制着粒密度的QTL, 7个控制每穗总粒数的QTL,11个控制每穗实粒数的QTL,4个控制结实率的QTL。单个QTL对群体性状表型变异的贡献率为23%~312%。控制穗部性状的QTL基本上以加性效应为主,上位性效应和环境互作效应不大。在3组试验中都检测到控制3个穗部性状的8个QTL：qPL-1,qPL-6-1;qTNSP-1,qTNSP-2,qTNSP-3;qNFGP-1,qNFGP-3-2,qNFGP-6-2。这些QTL,尤其是第3染色体RM168-RM143区间控制每穗总粒数的qTNSP-3和控制每穗实粒数的qNFGP-3-2,其加性效应值和贡献率均较大,可以考虑下一步进行QTL精细定位和克隆。研究发现多个重要QTL聚集区间,在同一QTL聚集区间,控制相关性状的QTL效应方向基本上相同,利用这些QTL紧密连锁的分子标记进行辅助选择,可望同时针对多个性状进行遗传改良。     

Mapping of QTLs for Germination Characteristics under Non-stress and Drought Stress in Rice

Identification of genetic factors controlling traits associated with seed germination under drought stress conditions, leads to identification and development of drought tolerant varieties. Present study by using a population of F2：, derived from a cross between a drought tolerant variety, Gharib （indica） and a drought sensitive variety, Sepidroud （indica）, is to identify and compare QTLs associated with germination traits under drought stress and non-stress conditions. Through QTL analysis, using composite interval mapping, regarding traits such as germination rate （GR）, germination percentage （GP）, radicle length （RL）, plumule length （PL）, coleorhiza length （COL） and coleoptile length （CL）, totally 13 QTLs were detected under pole drought stress （-8 MPa poly ethylene glycol 6000） and 9 QTLs under non-stress conditions. Of the QTLs identified under non-stress conditions, QTLs associated with COL （qCOL-5） and GR （qGR-1） explained 21.28% and 19.73% of the total phenotypic variations, respectively Under drought stress conditions, QTLs associated with COL （qCOL-3） and PL （qPL-5） explained 18.34% and 18.22% of the total phenotypic variations, respectively. A few drought-tolerance-related QTLs identified in previous studies are near the QTLs detected in this study, and several QTLs in this study are novel alleles. The major QTLs like qGR-1, qGP-4, qRL-12 and qCL-4 identified in both conditions for traits GR, GP, RL and CL, respectively, should be considered as the important and stable trait-controlling QTLs in rice seed germination. Those major or minor QTLs could be used to significantly improve drought tolerance by marker-assisted selection in rice.     

两个水稻抗褐飞虱隐性基因的遗传分析与初步定位

选用抗褐飞虱的海南普通野生稻渗入系WB01与感虫品种9311杂交,构建F2群体。采用141个具有多态性的SSR标记对303个F2:3株系进行分析,并应用MapMaker/EXP3.0和Windows QTL Cartographer2.0对水稻抗褐飞虱的数量性状基因座进行检测和遗传效应分析。共检测到2个抗性QTL,分别位于第4和第8染色体上,LOD值分别为2.92和3.15,贡献率分别为11.3%和14.9%。     

水稻苗期盐胁迫下叶绿素荧光参数的QTL分析

 应用247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体及其相应的含250个分子标记的高密度分子遗传图谱,通过复合区间作图法,对苗期水培和盐胁迫条件下水稻叶片叶绿素荧光参数进行了数量性状座位（QTL）分析。检测到控制水稻叶片叶绿素荧光参数（Fo、Fm和ΦPSⅡ）的7个主效应QTL,分布在水稻的第1、4、5和11染色体上,贡献率为598%～10.74%。其中,控制水培条件下Fm的QTL与控制盐胁迫下Fo的QTL均位于第5染色体的CDO82-RG413标记区间,说明此区间的QTL具有多效性,可同时影响Fm、Fo两个叶绿素荧光参数。     

Identification and validation of a novel major QTL for harvest index in rice (<Emphasis Type="Italic">Oryza sativa</Emphasis> L.)

Background

Harvest index (HI) in rice is defined as the ratio of grain yield (GY) to biomass (BM). Although it has been demonstrated that HI is significantly related to yield and is considered as one of the most important traits in high-yielding rice breeding, HI-based high-yielding rice breeding is difficult due to its polygenic nature and insufficient knowledge on the genetic basis of HI. Therefore, searching for rice varieties with high HI and mapping genes associated with high HI can facilitate marker-assisted breeding for high HI in rice.

Results

Yuexiangzhan, a popular indica cultivar with good reputation of high HI was crossed with Shengbasimiao, an indica cultivar with lower HI to develop a recombinant inbred line population, and QTL mapping for HI and its component traits was conducted. In total, five QTLs for HI, three QTLs for GY, and six QTLs for BM were detected in two-year experiments. Among the three GY QTLs, one co-located with the HI QTL on chromosome 8, while the other two co-located with the two tightly-linked BM QTLs on chromosome 3. The co-located QTLs in each of the chromosomal regions produced additive effects in the same direction. Particularly, the HI QTL on chromosome 8, qHI-8, could be detected across two years and explained 42.8% and 44.5% of the phenotypic variation, respectively. The existence of qHI-8 was confirmed by the evaluation of the near isogenic lines derived from a residual heterozygous line, and this QTL was delimitated to a 1070 kb interval by substitution mapping.

Conclusion

In the present study, the detected GY QTLs overlapped with both HI QTL and BM QTL, suggesting a positive relationship between GY and HI or BM, respectively. With an understanding of the genetic basis for grain yield, harvest index and biomass, it is possible to achieve higher yield through enhancing HI and BM by pyramiding the favorable alleles for the two traits via marker-assisted selection (MAS). As qHI-8 has a large phenotypic effect on HI and expresses stably in different environments, it provides a promising target for further genetic characterization of HI and MAS of high HI in rice breeding.

     

水稻耐盐基因定位与克隆及品种耐盐性分子标记辅助选择改良研究进展

土壤盐渍化严重制约水稻生产发展,提高耐盐性已成为水稻育种的重要目标之一。挖掘水稻耐盐新基因,解析其分子作用机制可以为水稻耐盐性遗传改良奠定基础。本文从定位群体、耐盐性鉴定时期和鉴定方法、耐盐性评价指标、鉴定到的耐盐QTL、耐盐QTL的精细定位和图位克隆等方面,总结了近年来水稻耐盐QTL定位研究中所取得的进展;介绍了水稻耐盐/盐敏感突变体筛选和基因克隆以及耐盐性关联分析的研究近况;并对水稻耐盐性分子标记辅助选择改良的现状作了概述。     

水稻灌浆期耐热害的数量性状基因位点分析

 利用由98个家系组成的Nipponbare / Kasalath // Nipponbare回交重组自交系群体及其分子连锁图谱，以粒重感热指数\[（适温粒重-高温粒重）/适温粒重×100\]为评价指标，采用混合线性模型的QTL定位方法，对水稻灌浆期耐热性的主效、上位性数量性状基因位点及其与环境的互作进行分析。共检测到3个灌浆期耐热性主效QTL，分别位于第1、4和7染色体上，LOD值为8.16、11.08和12.86，贡献率8.94%、17.25%和13.50%。其中位于第4染色体标记C1100-R1783之间的QTL，没有显著的上位性和环境互作效应，表明在不同环境和遗传背景中的表达较为稳定，在水稻耐热性育种中可能具有较大的利用价值，其耐热性等位基因来自亲本Kasalath，高温热害时可减少粒重损失3.31%。位于第1染色体标记R1613-C970之间的QTL和第7染色体标记C1226-R1440之间的QTL，耐热性等位基因来自亲本Nipponbare，分别可减少粒重损失2.38%和2.92%。这两个QTL均具有与环境的互作效应，其中第7染色体上的QTL还和其他基因位点有互作。检测到8对加性×加性上位性互作QTL，分布于第1、2、3、5、7、8、10和12染色体上。没有检测到上位性QTL与环境的互作效应。