水稻茎秆抗倒性的遗传及基因型×环境互作效应研究

采用包括基因型×环境互作效应在内的加性-显性-加性×加性上位性遗传模型,分析了不同环境下水稻茎秆抗倒性的遗传特点.结果表明,茎秆抗倒性均受到基因加性、显性、加性×加性上位性及其与环境互作效应的显著影响,其中以显性效应及其与环境互作效应为主.除了茎粗的普通狭义遗传率达40.6%外,其他性状的普通狭义遗传率较低.遗传效应预测结果表明,亲本IR66158-37和IR65600-85有使后代降低秆长、增加茎粗、增大秆型指数、提高茎基抗折力和抗倒指数的遗传效应,明恢63在提高茎基抗折力和抗倒指数上也有明显的正效应,认为这3个品种是超高产新株型育种的优良亲本材料.     

水稻叶绿素含量的QTL及其与环境互作分析

 研究的主要目的是通过QTL分析对水稻叶片叶绿素含量进行遗传剖析。应用由247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体及其含207个分子标记的连锁图谱。分别在2002年和2003年考察亲本和重组自交系群体剑叶、倒二叶、倒三叶叶绿素a和b的含量，采用QTL Mapper 1.6统计软件进行QTL定位、上位性分析及其与环境的互作效应分析。在4个标记区间共检测到控制不同叶位叶绿素a、b含量的8个QTL，单个QTL的表型变异贡献率为1.96% 9.77%，其中2个QTL与环境之间存在显著互作；检测到9对影响叶绿素a、b含量的加性 加性上位性互作，其中1对具有显著的上位性 环境互作效应。与该群体产量性状QTL的研究结果相比较，发现每个产量性状都有QTL与控制叶绿素含量的QTL位于相同的染色体标记区间。     

利用水、旱稻DH系定位产量性状的QTL及其环境互作分析

 为研究水、旱栽培条件对水稻产量及其构成因素QTL表达的影响，以粳型陆稻IRAT109和粳型水稻越富杂交的116个株系的DH群体为材料，利用已构建的水稻分子连锁图（其中94个RFLP标记和71个SSR标记），在水田、旱田栽培条件下，定位了千粒重、结实率、有效穗数、穗粒数及单株产量等性状的QTL。结果表明，水田条件共检测到11个加性QTL和13对上位性QTL，旱田条件下检测到18个加性QTL和17对上位性QTL，其中控制千粒重的2个加性QTL和1对上位性QTL及控制有效穗数的1个加性QTL在水田、旱田条件下都检测到。 检测到11个控制产量性状QTL区域存在一因多效或紧密连锁,其中3个区域也是控制根系性状QTL的热点区。 发现8个加性QTL和8对上位性QTL对表型变异贡献率（以下简称贡献率）大于10％（其中4个加性QTL和5对上位性QTL为旱田条件下检测到），这些高贡献率QTL特别是旱田条件下的高贡献率QTL对旱稻产量性状分子育种具有一定的指导作用。     

水稻抽穗期 QTLs 的检测及上位性和环境互作效应分析

利用所构建的Lemont?特青重组自交系 (RIL),采用混合线性模型和复合区间作图法,对不同季节获得的水稻抽穗期性状进行 QTL 定位及上位性和环境互作效应分析。检测到 3 个控制抽穗期的 QTL,分别位于 3、7 和 11 号染色体上,共解释 18.86% 的遗传变异,单个 QTL 的表型贡献率为 2.95%?10.56%,其中 qHD7-1 与环境存在显著互作,贡献率为2.18%;另检测到 9 对具有上位性效应显的互作位点。本研究表明上位性效应对水稻抽穗期具有重要的作用,抽穗期的一些QTL对环境敏感,在实际育种上应利用在不同环境稳定检测到的 QTL 进行分子标记辅助选择。     

水稻抽穗期QTLs的检测及上位性和环境互作效应

利用所构建的Lemont×特青重组自交系(RIL),采用混合线性模型和复合区间作图法,对不同季节获得的水稻抽穗期QTL进行定位及上位性和环境互作效应分析.检测到3个控制抽穗期的QTL,分别位于第3、7和11号染色体上,共解释18.86%的遗传变异,单个QTL的表型贡献率为2.95%~10.56%,其中qHD7-1与环境存在显著互作,贡献率为2.18%;另检测到9对具有上位性效应的互作位点.     

水稻耐盐性和耐碱性相关性状的QTL定位及环境互作分析

【目的】探索水稻在盐和碱胁迫下产量相关性状的变化规律,寻找耐盐碱主效QTL,并分析QTL加性、上位性与环境互作效应。揭示单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重在盐、碱胁迫下的遗传机制,为水稻耐盐碱性分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以东农425和长白10号杂交得到的重组自交系为材料,构建包含120个SSR标记的遗传连锁图。以浓度6 ds·m-1的Na Cl水溶液,pH9.0的Na2CO3水溶液进行全生育期处理,正常水灌溉为对照。对2014年和2015年盐、碱胁迫和自然条件下水稻的单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重分别采用2种作图方法同时定位研究,即完备区间作图法进行加性QTL定位和混合线性模型的复合区间作图法进行加性、上位性QTL与环境互作联合分析。【结果】2014年和2015年碱胁迫条件下与盐胁迫条件下各性状表型值相比,耐碱相关性状降低较明显,表明水稻对碱胁迫更为敏感,碱胁迫更大程度地限制了高产和稳产。并且2年的碱胁迫条件下各性状与盐胁迫条件下各性状均未表现出显著相关性。水稻在耐盐性和耐碱性上可能存在遗传机制上的差异。运用ICIM共检测到61个水稻耐盐碱相关性状加性效应QTL,分布在第1、2、3、4、5、6、7、8、10、11和12染色体上。运用MCIM在6个环境下进行加性及环境互作效应的联合定位分析,共检测到17个加性QTL存在环境互作效应,分布在第1、3、5、7、8、9、11和12染色体上。其中,运用ICIM同时在自然条件和盐胁迫条件下2年重复检测到q PN1-1,仅在碱胁迫下2年重复检测到q PN11-2,同时在盐胁迫和碱胁迫条件下2年重复检测到q PN3-3,在盐胁迫与自然条件比值下2年重复检测到q RPN1-1,仅在自然条件下2年重复检测到q GW7和同时在盐、碱胁迫和自然条件下2年重复检测到q PW11均被MCIM检测到。q PW11是1个新的耐盐碱QTL,其贡献率为7.94%—20.13%。运用MCIM对水稻耐盐碱相关性状在6个环境下进行上位性与环境互作效应分析,共检测到13对上位性QTL与环境发生互作效应。检测到2对有关单株有效穗数的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下单株有效穗数的上位性QTL与环境互作;检测到2对有关结实率的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下结实率的上位性QTL与环境互作;检测到1对有关千粒重的上位性QTL与环境互作,检测到1对胁迫与自然条件比值下千粒重的上位性QTL与环境互作;检测到3对有关单株穗重的上位性QTL与环境互作。【结论】盐胁迫和碱胁迫都能影响水稻的产量相关性状,但二者是性质有所差别的2种胁迫,碱胁迫破坏更强,降低产量更明显。     

玉米叶片蛋白质含量不同发育时期的遗传效应及环境互作效应分析

采用朱军包括基因型X环境互作效应的加性-显性-母体效应遗传模型(ADM模型)分析方法,研究了不同环境条件下不同发育时期玉米叶片蛋白质含量的遗传主效应及其与环境互作遗传效应.结果表明:玉米叶片蛋白质含量在不同发育时期(吐丝期、灌浆期、乳熟期、腊熟期、成熟期)分别受到不同遗传效应及其与环境互作效应的影响,育种中需考虑不同遗传效应在不同时期不同环境中的差异.     

水稻水氮互作效应与产量模型研究

以武育粳3号和汕优63为材料,采用盆栽试验研究了不同生育时期土壤水分与氮素营养的互作效应,并建立了土壤水分和施氮量互作与产量关系的模型。结果表明,土壤水分和氮素营养对水稻生长有明显的互作效应,其效应的大小因土壤水分胁迫程度、施氮量、水稻生育时期不同而有较大差异;全生育期、抽穗前土壤水分胁迫条件下水稻产量呈下降趋势,在一定氮肥水平(M N、HN)下轻度土壤水分胁迫(Ψso il≥-20 kPa),对产量的影响无显著差异;结实期进行适当的土壤水分胁迫(Ψso il≥-25 kPa)与氮肥(M N、HN)处理,可达到节水而不减产的目的;严重土壤水分胁迫(Ψso il≤-50 kPa)不论在何种氮肥水平下,均使水稻产量降低,高氮水平下影响更显著;在全生育期,抽穗前和结实期进行土壤水分处理,最适施氮量均表现为随土壤水分胁迫程度的加重而减少的趋势。     

水稻穗长上位性效应和QE互作效应的QTL遗传研究

利用基于混合模型的QTL定位方法研究了由籼稻品种IR64和粳稻品种Azucena杂交衍生的DH群体在四个环境中穗长的QTL上位性效应和环境互作效应。结果表明上位性可能是数量性状的重要遗传基础，并揭示了上位性的几个重要特点。在本研究中，所有的QTL中只有两个没有参与上位性效应的形成，在参与上位性效应的QTL中，64.7%的QTL还具有本身的加性效应。因此传统方法对QTL加性效应的估算会由于上位性的影响而有偏。其它35.3%的QTL没有本身的加性效应，却参与了上位性互作，这些位点可能通过诱发和修饰其它位点而起作用。上位性的特点还包括，经常发现一个QTL与多个QTL发生互作；大效应的QTL也参与上位性互作；上位性互作易受环境影响。QTL与环境的互作效应比QTL的主效应更多次地被检测到，表明数量性状基因的表达显著地受到环境的调控。     

稻米透明度QTLs主效应、上位性效应和G×E互作效应检测

利用珍汕97B/密阳46构建的RIL群体(ZM-RIL)及其相应分子遗传图谱,以海南和杭州两地试验的精米透光率(%)作为稻米透明度考察指标,应用检测QTL主效应、加×加上位性效应和G×E互作效应的遗传分析方法,对该性状两个环境下数据进行联合分析.共检测到5个控制该性状的主效应QTL,分别位于第2、6(2个)、8、10染色体上,总的遗传贡献率19.15%.其中,qTR2-2增加透明度的有效基因来源于母本;其余4个(qTR6-1、qTR6-2、qTR8-2、qTR10)则来自于父本.qTR6-1还与环境存在显著的GE互作效应.此外,还检测到2对控制稻米透明度的加性上位性互作基因,但它们均未与环境存在显著互作.     

多环境下水稻产量及品质性状的遗传相关分析

研究了直链淀粉含量、胶稠度、碱消值、蛋白质含是、粒长、粒宽、长宽比和千粒重等8个品质性之间的遗传相关，以及直甸淀粉含量、胶稠度、碱消值和蛋白质含量等4个品质性状与单株穗数、穗实粒数、千粒重和单产量等4个产量性状之间的遗传相关。结果表明任两个品质性状之间及品质性状与产量性状之间均存在某种遗传相关，其中有的性状之间表现为较复杂的遗传相关，存在两种以上的遗传相关分量，而另一些性状之间的遗传相关较为简单，仅存一、二种遗传相关分量。     

旱作水稻冠层光合有效辐射和叶面积指数与产量的相关性分析

[目的]为了了解旱作水稻(Oryza sativa L.)冠层光合有效辐射(PAR)、叶面积指数(LAI)与其产量的相关性关系。[方法]利用SUNSCAN冠层分析仪,对正在进行产量比较试验的旱作水稻新品系的冠层PAR、LAI分别进行测量,并测定各品系的产量。[结果]当水田种植条件下冠层PAR处于223.53～262.23μmol/(m2.s),旱田种植条件下PAR处于119.62～185.74μmol/(m2.s)时,各品系产量均较高;PAR偏低的品系产量较低,但PAR太高的品系产量反而降低。对于大部分试验品系,随着LAI的不断提高,产量也在逐步提高。[结论]旱作水稻高产需要其冠层PAR处于一定的范围内,PAR太高或太低都不易达到高产的目标。LAI与产量呈正相关关系。     

生育中后期干旱胁迫对栽培稻产量和米质的影响

以7个栽培稻品种(包括旱稻和水稻)在正常灌溉条件和干旱条件下进行产量比较试验,并分别对供试品种的产量和稻米品质构成因素进行了考察分析.结果表明,在水稻生育中后期持续干旱导致水稻品种严重减产,每穗颖花数减少是干旱导致栽培稻减产的主要原因;旱稻比水稻时干旱有更强的适应性.其在干旱胁迫下的结实率较高.灌浆结实期的适度干旱具有提高整精米率和减小垩白度的效果.     

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.     

Bulked Segregant Analysis to Detect QTL Related to Heat Tolerance in Rice （Oryza sativa L.） Using SSR Markers

The study was undertaken to assess the genetic effect of quantitative trait loci （QTLs） conferring heat tolerance at flowering stage in rice. A population consisting of 279 F2 individuals from the cross between 996, a heat tolerant cultivar and 4628, a heat-sensitive cultivar, was analyzed for their segregation pattern of the difference of seed set rate under optimal temperature condition and high temperature condition. The difference of seed set rate under optimal temperature condition and high temperature condition showed normal distribution, indicating the polygenic control over the trait. To identify main effect of QTL for heat tolerance, the parents were surveyed with 200 primer pairs of simple sequence repeats （SSR）. The parental survey revealed 30% polymorphism between parents. In order to detect the main QTL association with heat tolerance, a strategy of combining the DNA pooling from selected segregants and genotyping was adopted. The association of putative markers identified based on DNA pooling from selected segregants was established by single marker analysis （SMA）. The results of SMA revealed that SSR markers, RM3735 on chromosome 4 and RM3586 on chromosome 3 showed significant association with heat tolerance respectively, accounted for 17 and 3% of the total variation respectively. The heat tolerance during flowering stage in rice was controlled by multiple gene. The SSR markers, RM3735 on chromosome 4 and RM3586 on chromosome 3 showed significant association with heat tolerance respectively, accounted for 17 and 3% of the total variation respectively. The two genetic loci, especially for RM3735 on chromosome 4, can be used in marker-assistant-selected method in heat tolerance breeding in rice.     

水稻种子老化的生理生化与遗传学研究进展

膜系统损伤、DNA损伤、蛋白质合成能力下降和蛋白质损伤、活性氧过量积累是引起或加剧种子老化的主要原因.利用自然老化或人工老化处理方法,已报道的水稻种子耐贮性相关QTL除了第10染色体外,在其他染色体上均有分布.本文综述了水稻种子老化的生理生化与遗传学研究进展,同时分析了水稻耐贮性分子育种存在的问题,并对今后的发展前景进行了展望,以期为水稻种子耐贮性的基础研究与遗传改良提供参考.     

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。     

水稻种子休眠性QTL定位及其对干热处理的响应

 利用Kinmaze（粳稻）/DV85（籼稻）杂交组合衍生的重组自交F11家系 (Recombinant Inbred Lines, RILs)进行了种子休眠性QTL的检测和遗传效应分析。以抽穗后35 d的种子发芽率作为种子休眠性的表型值，分析亲本和81个家系的休眠性表现，利用Windows QTL Cartographer 1.13a软件共检测到4个种子休眠性QTL，分别位于第2、5、11染色体上，其中第2染色体存在2个QTL，各QTL的贡献率变幅8.37%～17.40%。进一步研究了这些休眠性基因位点对干热破除休眠处理的响应，结果表明，来自DV85增强休眠性的QTL位点qDOR-2-1和qDOR-5，以及来自Kinmaze增强休眠性的QTL位点qDOR-11，易被干热处理破除休眠，这3个QTL效应较强，可在种子休眠性状的遗传改良中加以利用；而位于第2染色体上标记XNpb227-XNpb132之间的QTL位点qDOR-2-2却不易被干热处理破除休眠，该位点增强休眠性的基因来自DV85。