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.     

不同氮肥用量对中嘉早17水稻产量的影响

以水稻新品种中嘉早17为试材,分析了不同氮肥用量对其产量的影响,试验结果表明,中嘉早17产量在一定氮肥水平内随着施氮量增加而增加,在中氮肥水平下(150 kg/hm2)产量最高,氮肥过高虽然提高了有效穗数,却会降低穗实粒数、结实率及千粒重,从而导致产量下降。     

不同环境下水稻产量相关性状的QTL分析

利用1个由248个家系组成的粳籼交(韭菜青×IR26)重组自交系群体及相应亲本,在江苏南京和海南陵水两地种植,分别对其每穗总粒数、单株有效穗数、千粒重、每穗实粒数和穗长5个性状进行QTLs定位和比较分析.结果表明,在两种环境下,共检测到27个QTLs分别控制单株有效穗数、每穗总粒数等5个性状,分布于除第4、5、9染色体以外的9条染色体上.其中,南京试点检测到16个QTLs,贡献率为3.45%～26.12%;陵水试点检测到15个QTLs,贡献率为3.22%～16.37%;两地共同检测到的QTLs有4个.此外,本文对采用分子育种手段加强太湖流域地方品种资源中优异种质向现代品种中的渗透进行了初步讨论.     

杂交稻重组自交系群体产量性状的配合力

利用高配合力水稻三系恢复系泸恢8258与扬恢34杂交的F2,通过单粒传法获得1个由140个系组成的F8重组自交系群体,采用NCⅡ设计,每个系及2个亲本(共142个系)分别与3种不同胞质的不育系冈46A(冈型)、泸98A(K型)、Ⅱ–32A(印尼水田谷型)杂交,构建的双列杂交群体分别在四川农业科学院水稻高粱研究所德阳基地(简称"德阳基地")和四川省遂宁市大英县基地(简称"遂宁基地")进行田间试验,分析单株产量、单株有效穗、每穗实粒数、结实率、千粒重等5个产量构成要素的配合力及遗传效应。结果表明:5个性状的一般配合力方差和特殊配合力方差均达到了显著或极显著水平;除千粒重外,其余4个性状在2个基地的广义和狭义遗传力均小于50%(千粒重广义和狭义的遗传力大于70%),表明这些性状容易受到环境的影响;各性状配合力的相关分析结果表明,除千粒重外,其余各性状一般配合力效应与单株产量一般配合力效应均呈极显著正相关;5个性状一般配合力效应在2个基地的重组自交系中均呈正态分布,表明这些性状的一般配合力是数量性状,可以应用QTL定位的方法研究这些性状。     

利用重组自交系群体定位水稻品质相关性状的QTL

以川香29B和中国香稻构建的重组自交系群体为材料,通过建立144个SSR标记连锁遗传图谱,采用复合区间作图法对水稻外观品质和蒸煮食味品质的相关性状进行了数量性状基因定位。共检测到了45个与水稻粒长、粒宽、长宽比、垩白率、直链淀粉含量、糊化温度相关的QTL,分布在水稻的第1、2、3、4、6、7、9、10、12染色体上,其中有9个QTL的效应被重复检测到。     

利用重组自交系群体定位水稻茎粗QTL

为开展水稻茎粗相关基因的精细定位,利用岗46B/A232的高世代重组自交系群体和基于重测序构建的高密度遗传连锁图谱,采用复合区间作图法（CIM）,利用R/qtl软件包对水稻倒二节的节间直径（RSID）和倒三节的节间直径（RTID）进行QTL分析,共检测到3个控制倒二节茎粗的QTL和7个倒三节茎粗的QTL,分布在第2、3、4、7、11号染色体上。其中2号染色体上的qRSID2-1和qRTID2-1距离较近,qRSID2-2/qRTID2-2和qRTID2-3可能是同一位点,并在多次试验中被重复检测到,表型贡献率为7.89%~12.36%,物理区间在100 kb之内。     

利用重组自交系群体定位不同温度条件下玉米种子发芽性状的QTL

以基于豫82×沈137和豫537A×沈137构建的2个重组自交系群体的420个家系为材料,借助SNP分子标记遗传连锁图谱,利用复合区间作图法定位了发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)、活力指数(VI)、苗长(SL)、幼苗干质量(SDW)、根干质量(RDW)7个种子发芽相关性状的QTL。结果表明,基于豫82×沈137的重组自交系群体检测到24个QTLs,分布在1、2、3、5、6、7、10染色体上,单个QTL解释性状遗传变异的5.61%~11.01%;基于豫537A×沈137的重组自交系群体检测到40个QTLs,分布在除第2染色体外的其余9条染色体上,单个QTL解释性状遗传变异的5.39%~11.92%。通过元分析方法将64个原初QTLs中的25个(39.1%)整合进6个mQTLs,分别分布于第3、5、7、10染色体上,每个mQTL平均包含4.17个QTLs,分别参与2~4个性状的调控,其中,mQTL3-2包含了7个QTLs,参与对VI、SDW、RDW、GE等4个性状的调控。确定了位于6个mQTLs对应标记区间的35个候选基因,主要参与种子萌发、氧化还原代谢途径、信号传导、逆境抵御等生物学过程。     

不同栽培方式对早籼稻金早47和中嘉早17产量的影响

以金早47和中嘉早17为研究材料,采用4种不同的栽培技术(旱育移栽、直播、抛秧和机插),以探讨早稻种植的最佳的栽培方式。试验结果表明:两个品种产量均为,旱育抛秧直播机插;以旱育移栽最高,金早47产量为6.223t/hm2,中嘉早17达到6.574t/hm2。     

水稻株型相关性状QTL定位研究

以粳稻日本晴(NIP)和籼型超级稻中嘉早17(YK17)构建的重组自交系(recombinant inbred line,简称RIL)群体为研究材料,于2015—2016年分3季种植于杭州和海南,成熟期考察株型相关性状(分蘖数、株高、剑叶长、剑叶宽、剑叶长宽比、穗长)。并应用这2种群体已构建的分子连锁图谱,对株型相关性状进行QTL分析,共检测到34个相关QTL,分布于除第9染色体外的其他染色体上,LOD值介于2.68～14.39之间,表型贡献率变幅为4.00%～26.62%,3个环境下重复检测到10个QTL。对QTL与环境互作分析发现,24个QTL与环境互作,其中2个QTL对环境敏感。株型相关性状QTL主要分布在第1、2、4、7染色体上,呈簇分布。qPH1、qLFL1和qLFLW1a在3个环境下重复检测到,且贡献率较高,有待于进行克隆和功能分析。     

水稻产量性状QTL定位研究进展

水稻许多重要的性状是由多基因控制的数量性状.分子生物技术的迅速发展和QTL定位方法的日趋完善,为水稻数量性状基因(QTL)的研究提供了基础.综述了数量性状基因座QTL(quantitative trait locus)定位的原理、定位群体和常用方法及分子标记在水稻产量性状基因定位中的研究现状,并对目前水稻产量性状QTL定位存在的问题和发展前景进行了探讨.     

水稻籼粳交DH群体产量相关性状的QTL定位和上位性分析

利用籼粳交组合Nanjing 11号×Balilla创建的F1代DH群体,应用Joinmap 3.0作图软件构建一张含有136个标记(10个STS、22个CAPs和104个SSR)的连锁图,检测产量相关性状的具有加性和上位性效应的数量性状位点(QTL)。考察132个DH株系产量相关的6个性状,通过基于混合线性模型的软件QTLmapper 1.0,共检测到分布在12条染色体上的50个数量性状位点(QTL),其中7个QTL仅具有加性效应,3个QTL既有加性效应又参与上位性效应的形成,40个QTL仅具有上位性效应。在加性和上位性效应中,各QTL贡献率差异较大,变幅为3.87％～24.62％。结果表明:贡献率较大的QTL在不同群体和环境中能够稳定表达,相关性状QTL的位置往往集中在染色体上相同或相近的区域,呈成簇分布。     

水稻产量性状杂种优势的QTL定位

 【目的】利用QTL定位方法检测水稻产量性状杂种优势QTL,并解释杂种优势产生的可能分子机理。【方法】利用重组自交系与亲本协青早B构建BC1杂种群体,通过两地重复试验,以中亲优势考察6个产量性状的杂种优势表型,利用Windows QTL Cartographer 2.5的复合区间作图法检测其QTL。【结果】多数产量性状均表现出较强的杂种优势。在两地试验中,共检测到20个产量性状杂种优势QTL,分布在水稻第2、3、6、7、8、10等6条染色体上,包括3个控制单株产量杂种优势的QTL、2个控制单株穗数杂种优势的QTL、6个控制每穗总粒数杂种优势的QTL、4个控制每穗实粒数杂种优势的QTL、4个控制结实率杂种优势的QTL和1个控制千粒重杂种优势的QTL。单个QTL对群体性状表型变异的贡献率为4.90%—12.85%。【结论】检测到控制6个产量性状杂种优势的20个QTL,其中qHNP-3、qHTNSP-7、qHNFGP-7、qHSF-7、qHTGWT-3 5个QTL在两地试验中稳定表达;检测到的20个杂种优势QTL中,有13个与在RIL群体中检测到的QTL重叠,重叠率达65%,因此,认为来自纯系的产量性状加性效应对杂种优势产生具有重要贡献。     

红麻6个重要产量性状的QTL定位

 【目的】研究红麻重要产量性状的QTL定位,促进红麻分子辅助育种基础科学研究。【方法】以埃及的阿联红麻与福建农林大学育成的高产抗病优质新品种福红992作为亲本进行杂交,自交衍生的162个F2﹕3家系为材料,通过一年两点的随机区组田间试验,测定了红麻株高、茎粗、节数、单株鲜皮重、单株干皮重和种子千粒重6个重要产量性状的数据,采用混合线性模型的复合区间作图法进行了QTL定位及其遗传互作效应分析。【结果】相关分析结果表明,除种子千粒重外,其它性状之间均存在明显的正相关性。在两地共定位了2个株高QTL、2个茎粗QTL、2个节数QTL、1个单株鲜皮重QTL、2个单株干皮重和2个种子千粒重QTL。【结论】在两地检测到11个QTL,主要集中分布在第6、11、14、9、13、17和4连锁群上,这些QTL在连锁群上分布不均匀,具有集中分布的特点。     

陆海杂交棉产量及重要农艺性状QTL定位

[目的]通过海7124和军棉1号构建的陆海杂交棉产量及重要农艺性状的QTL定位研究,筛选与产量及重要农艺性状紧密连锁的分子标记,提高棉花育种效率.[方法]选用陆地棉品种军棉1号和海岛棉品种海7124配制的一个包含148株F_2单株的群体,利用97对SSR标记构建了一个包含17个连锁群,长673.3 cM,标记间平均距离为17.3 cM的遗传图谱,覆盖整个棉花基因组12.2;.在此基础上对果枝始节、果枝台数、结铃数、单铃重、衣分和叶面积6个农艺性状进行了QTL定位研究.[结果]检测到3个稳定的QTL:1个与衣分相关的QTL,位于第4连锁群上;1个与果枝台数相关的QTL,位于第1连锁群上;1个与叶面积相关的QTL,位于第6连锁群上.[结论]这些QTL的效应值较大,对今后的棉花育种的分子辅助选择具有较大的意义.     

基于掖478导入系的玉米产量性状QTL鉴定

 目的】鉴定玉米产量相关性状基因位点及包含有利等位基因的导入系,为了解产量性状形成的遗传基础及针对玉米自交系产量性状的分子设计提供参考和依据。【方法】以QB80和Qi319为供体亲本,掖478为轮回亲本,采用回交结合定向选择,分别构建含有61和72个家系的基础导入系群体。通过2年4点田间试验,利用完备复合区间作图进行产量及其相关性状的QTL（quantitative trait locus,QTL）分析。【结果】4个环境下,在QB80为供体的导入系群体中,共检测到9个性状的49个QTL;在Qi319为供体的导入系群体中,检测到9个性状的42个QTL。在2个及以上环境中均检测到的QTL有16个。同一性状在不同环境下所检测的QTL定位在相同的染色体区域,不同性状的QTL也定位在相同或临近的染色体区域,形成多个QTL富集区。2个群体所检测的QTL位点具有较少的一致性,说明2个供体材料中含有不同的有利基因位点。同时,导入片段中含有利基因的导入系,其相关性状明显得以改良,这些导入系可用于QTL聚合以改良掖478的产量相关性状。【结论】QB80较Qi319与掖478间的遗传差异更大,能检测更多的产量性状QTL;2个导入系群体中含有优良等位基因的导入系可用于QTL聚合改良掖478;QTL富集区是为产量性状基因的克隆提供可供参考的重要染色体区域。     

QTL Mapping and Epistasis Analysis for Yield Traits in an RIL Population of Rice (Oryza sativa L.)

A genetic linkage map consisting of 168 DNA markers was constructed based on a recombinant inbred line (RIL) population derived from a cross between a high yielding indica variety, Zhong156, and a low yielding indica variety, Gumei2. The markers on the linkage map were distributed on all 12 chromosomes and covered 1 447.9 cM of the genome. The parents and 304 RILs were grown in China National Rice Research Institute (CNRRI), Hangzhou, China, in 2001, over two seasons in a randomized block design. The statistic software of QTL Mapper 1.01 was applied to detect quantitative trait loci (QTLs) and additive by environment (AE) interactions for yield traits, including panicle length, number of panicles per plant, number of spikelets per panicle, number of filled grains per panicle, fertility and kilo-grain weight. A total of 30QTLs with significant additive effects located on all chromosomes, except chromosomes 5 and 9, and two QTLs with significant AE interactions, were detected. Thirty-one interactions of QTLs showing significant additive by additive epistatic effects for yield traits were also detected. Genetic contributions were generally lower for QTLs showing epistatic effects compared with QTLs showing additive effects. No significant interactions between epistasis and environment were detected.     

水稻产量性状竞争优势QTL定位

【目的】检测与水稻产量性状竞争优势相关的数量性状座位（QTL）,探讨水稻竞争优势的遗传基础。【方法】以特青为母本、以基于IR24遗传背景的6个IRBB近等基因系为父本,配组衍生了由204个水稻恢复系株系组成的重组自交系（RIL）群体,并用各个RIL与不育系中9A杂交获得测交F₁群体。两年同地种植两套群体,相邻两列并列种植相应的RIL和F₁,设2次重复。成熟时每份材料每个重复混收中间4株,考查单株穗数、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量,计算得出2次重复的平均值。在各个性状上,以同一年的数据为基础,将F₁表现型减除对应RIL表现型,获得1套衍生数据。以（F₁-RIL）数据为基础,应用QTLNetwork 2.0检测QTL;经1 000次Permutation计算,选用全基因组显著性水平P＜0.05为阈值。【结果】6个产量性状在RIL和F₁群体之间均呈极显著正相关,相关系数以千粒重最高,为0.903;以单株穗数和单株产量最低,分别为0.333和0.357;结实率、每穗实粒数和每穗总粒数居中,分别为0.406、0.448和0.680。结果还表明,随着RIL表型值的增加,F₁杂种优势强度逐步降低、杂种劣势强度逐步升高。未检测到控制单株穗数的QTL,但在其他5个性状上共检测到16个QTL,分布于水稻第2、3、5、6、8和10染色体,其中,3个控制每穗实粒数,4个控制每穗总粒数,3个控制结实率,4个控制千粒重,2个控制单株产量,单个QTL的贡献率为1.7 %-22.1 %。控制每穗实粒数的所有3个QTL全部表现为中9A/IR24的竞争优势优于中9A/特青,而在每穗总粒数、结实率和千粒重上,分别有3、2和2个QTL表现为中9A/IR24的竞争优势优于中9A/特青,有1、1和2个QTL表现为中9A/特青的竞争优势优于中9A/IR24。在控制单株产量的2个QTL中,qGY2与控制每穗实粒数和每穗总粒数的qNGP2和qNSP2位于同一区间,qGY10与控制每穗实粒数和结实率的qNGP10和qSF10位于同一区间,它们均表现为中9A/IR24的竞争优势高于中9A/特青。【结论】亲本性状表现和杂种优势均对F₁的产量表现具有重要作用,与竞争优势有关的QTL对杂交稻产量性状遗传控制具有重要作用。     

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为寻求与稻米加工品质相关的QTL,为分子标记辅助选择(MAS)培育优质水稻新品种提供理论基础.以水稻品种V20B和CPSLO17为亲本,构建150个V20B/CPSLO17重组自交家系(RIL)为作图群体,进行稻米加工品质相关QTL检测及其遗传效应分析.结果表明:根据稻米加工品质性状表型数据,结合SLAF标签构建的分子连锁图谱,运用QTL IciMapping 4.0软件检测到1个糙米率QTL(qBR-1)和1个整精米率QTL(qHR-1).qBR-1(LOD=3.267)对表型变异的解释率为9.77％;qHR-1(LOD=3.356)对表型变异的解释率为8.71％,且这2个QTL等位基因都来自亲本CPSLO17.     

花生每荚种子数相关性状QTL的定位

【目的】花生是重要的油料作物和经济作物,高产一直是花生育种的主要目标,决定产量的因素是单位面积的种子数和仁重。单位面积种子数是种植密度、每株荚数和每荚种子数的乘积。因此,对花生每荚果种子数相关性状进行QTL分析,有助于发掘该性状相关基因/位点,为花生产量相关性状分子育种提供重要的理论依据。【方法】以四粒红×冀农黑3号构建的RIL群体为研究材料,于2018年（E1）和2020年（E2）在河北省保定市河北农业大学清苑试验站（115°30′E,38°40′N）种植鉴定,收获时调查统计单仁果数、双仁果数以及多仁果数表型值,利用河北农业大学花生创新团队实验室构建的高密度遗传图谱,采用QTL Icimapping V4.2中的完备区间作图法对2个环境下的每荚种子数相关性状进行QTL定位与分析。【结果】单仁果率与双仁果率均呈正态分布,多仁果率呈偏正态分布。3个性状的QTL定位分析结果表明,共检测到11个QTL,可解释4.66%—22.34%的表型变异,加性效应为-9.35—9.42。其中,定位到5个多仁果率QTL,可解释3.19%—22.34%的表型变异,有1个QTL的加性效应为负值（-4.77）,来自冀农黑3号,其余4个QTL的加性效应为正值（3.59—9.42）,均来自母本四粒红;定位到2个单仁果率QTL,可解释4.97%—6.43%的表型变异,加性效应均为负值（-4.45和-4.54）,均来自冀农黑3号;定位到4个双仁果率QTL,可解释3.46%—20.87%的表型变异,加性效应均为负值（-9.35—-3.84）,均来自冀农黑3号。这些QTL中,6个为主效QTL,其中,qRMSPA05被重复检测到,且可遗传表型变异为16.58%—17.34%,加性效应为7.69—8.12。【结论】定位6个主效QTL和1个主效稳定的多仁果率QTL,有助于改良花生产量性状,可以作为遗传改良的重要候选区段,用于分子标记辅助选择与精细定位研究。     

栽培种花生株型相关性状的QTL定位

【目的】栽培种花生是世界范围内重要的油料作物和经济作物,其株型相关性状是典型的数量性状,亦是重要的农艺性状,与产量和机械化收获密切相关。对花生株型相关性状进行遗传分析和QTL定位,筛选与之紧密连锁的分子标记,有助于花生的品种保护和品种鉴别,为花生株型分子育种提供重要的理论依据。【方法】以直立型花生品种冀花5号和匍匐型M130为亲本构建的包含321个家系的RIL群体为研究材料,于2016—2018年分别在海南市、邯郸市、保定市和唐山市等7个环境下种植,各个环境均在收获时调查统计花生侧枝夹角、主茎高、侧枝长、株型指数和扩展半径等5个株型相关性状的表型值。同时,利用SSR、AhTE、SRAP和TRAP等分子标记扫描亲本及群体的基因型用于构建分子遗传连锁图谱。最后结合多年多点的表型数据,采用QTL Icimapping V4.2中的完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)对7个环境下的株型相关性状进行加性QTL和上位性QTL分析。【结果】构建了一张包含363个多态性位点的分子遗传连锁图谱,所有标记被分配到20条染色体和1个未知连锁群;...