水稻重要农艺性状的QTL定位

以东农422与东农427构建的F2 3群体为试材,通过构建其分子标记遗传连锁图,全基因组定位与水稻农艺性状相关的数量性状位点。结果表明,在水稻的12个连锁群上共检测到28个QTLs,在1、4、5、6、7、8、10、11和12号染色体上都有分布,其中主要集中在第6、7号染色体上。共检测到5个控制水稻株高的QTLs,2个控制有效穗数的QTLs,4个控制千粒重的QTLs,6个控制穗长的QTLs,2个控制一次枝梗数的QTLs,9个影响水稻抽穗期的QTLs。由此可知,第6与第7条染色体是控制水稻重要农艺性状的QTLs的分布密集区。     

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.     

新疆陆地棉主栽品种部分产量性状QTL的标记与定位

【目的】在新疆特有的“矮密早”陆地棉栽培技术体系下,利用不同主栽品种（Gossypium hirsutum L.）组配F2组合筛选产量及其构成因素的QTL,为利用分子标记辅助选择提高新疆陆地棉育种效率提供理论依据。【方法】用新陆中10号、中棉所35号、军棉1号和新陆早7号4个品种构建了3个F2作图群体,连锁群构建及QTL定位使用MAPMAKER/EXP（Version 3.0b）、MapQTL5和WinQTLCartV2.5。【结果】3个作图群体图谱覆盖了除D4和D12外的棉花所有染色体,将筛选出皮棉产量、单铃重、衣分、籽指、结铃数等性状在位置、效应一致的QTL认为是一个QTL,共鉴定、筛选出产量构成因子QTL 11个。其中与籽指有关的QTL共3个,分别位于A1、A5和A7上;与衣分有关的QTL 3个,分别位于A7、A13和连锁群6上;与铃重有关的QTL 4个,定位在A7上有3个、D3上1个;与皮棉产量有关的QTL1个,定位在D3上。涉及到单铃重、衣分和籽指等与产量性状相关的QTL大部分都分布在A7染色体上的同一区域。【结论】产量相关性状的QTL分布在棉花染色体同一区域,并在不同群体或两年环境中稳定表达,这些QTL可能有助于今后新疆陆地棉分子标记辅助育种的提高。部分籽指QTL在染色体水平上的定位（A1和A5）与前人研究相同,其余QTL在染色体水平上的定位（A7、D3和A13）与前人研究不同。     

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。     

玉米产量性状QTL定位分析

产量性状是由多基因控制的,对产量性状遗传的深入研究可为育种工作提供重要的参考信息。本研究以苏玉16号(JB×Y53)的F2、F2∶3家系为材料,选用分布在玉米10条染色体上的556对SSR分子标记,对玉米产量性状进行QTL定位并分析其遗传效应。结果表明,①选取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;②检测到1个与穗长QTL连锁的标记,可解释表型变异的14.69%;6个与百粒重QTL连锁的标记,可解释表型变异的6.71%～18.23%。     

绿豆产量性状的QTL定位

绿豆单株荚数、单荚粒数等农艺性状和粒长、粒宽等籽粒性状与绿豆产量密切相关。以“VC2917/鹦哥绿”RIL群体为材料，通过连续3年田间实验，对12个与绿豆产量相关性状进行评价和QTL定位。相关性分析表明，单株产量与单株荚数（0.837）、百粒重（0.294）的相关性最强，百粒重与粒长（0.512）、粒宽（0.340）、籽粒直径（0.492）、籽粒周长（0.441）的相关性最强，株高与单株分枝数之间呈极显著正相关（0.406）。2017年检测到20个QTLs，分布在除第8染色体外的10条染色体上，遗传贡献率在4.61%~23.76%；2018年检测到16个QTLs，分布在除第8染色体外的10条染色体上，遗传贡献率在4.97%~16.66%之间；2019年检测到20个QTLs，分布在除第1、3、8、9染色体外的7条染色体上，遗传贡献率在和4.65%~20.37%之间。12个性状均发现稳定QTLs，其中株高PH1a、PH1b和PH1c位点，单株分枝数PPP1a、PPP1b和PPP1c位点，荚宽PW10a.1、PW10b和PW10c.1位点，籽粒直径SD10a、SD10b和SD10c位点，籽粒周长SP6a、SP6b和SP6c位点，百粒重HSW7a、HSW7b和HSW7c位点连续3年在相同位点稳定检测到，说明这些位点存在相关性状基因，是今后利用分子标记辅助选择培育高产绿豆新品种或克隆相关基因优先考虑关键区域。     

绿豆产量性状的QTL定位

绿豆单株荚数、单荚粒数等农艺性状和粒长、粒宽等籽粒性状与绿豆产量密切相关。以“VC2917/鹦哥绿”RIL群体为材料,通过连续3年田间实验,对12个与绿豆产量相关性状进行评价和QTL定位。相关性分析表明,单株产量与单株荚数（0.837）、百粒重（0.294）的相关性最强,百粒重与粒长（0.512）、粒宽（0.340）、籽粒直径（0.492）、籽粒周长（0.441）的相关性最强,株高与单株分枝数之间呈极显著正相关（0.406）。2017年检测到20个QTLs,分布在除第8染色体外的10条染色体上,遗传贡献率在4.61%~23.76%;2018年检测到16个QTLs,分布在除第8染色体外的10条染色体上,遗传贡献率在4.97%~16.66%之间;2019年检测到20个QTLs,分布在除第1、3、8、9染色体外的7条染色体上,遗传贡献率在和4.65%~20.37%之间。12个性状均发现稳定QTLs,其中株高PH1a、PH1b和PH1c位点,单株分枝数PPP1a、PPP1b和PPP1c位点,荚宽PW10a.1、PW10b和PW10c.1位点,籽粒直径SD10a、SD10b和SD10c位点,籽粒周长SP6a、SP6b和SP6c位点,百粒重HSW7a、HSW7b和HSW7c位点连续3年在相同位点稳定检测到,说明这些位点存在相关性状基因,是今后利用分子标记辅助选择培育高产绿豆新品种或克隆相关基因优先考虑关键区域。     

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。     

水稻CSSL-Z481代换片段携带的穗部性状QTL分析及次级代换系培育

【背景】粮食安全是保障国家安全的重要基础,水稻是人民赖以生存的主要粮食作物,提高其产量是重要的育种目标。水稻产量由每株有效穗数、每穗实粒数和粒重等性状构成,其中,粒重与籽粒形状、充实程度等密切相关。但这些性状都是由多基因控制,遗传基础复杂。染色体片段代换系(CSSL)可将这些复杂性状的QTL较准确地分解为单个孟得尔因子研究,且与育种工作紧密衔接,因而是理想的遗传研究和育种材料。【目的】前期以4代换片段的水稻染色体片段代换系Z481精细定位了一个易落粒基因SH6,但Z481与受体日本晴间还存在多个显著差异的穗部性状。明晰控制这些差异性状的QTL在代换片段上如何分布,并分解为单片段代换系,对目标QTL的图位克隆及应用于水稻分子设计育种有重要应用价值。【方法】利用受体亲本日本晴与Z481杂交构建的次级F₂分离群体以SAS9.3统计软件的混合线性模型(mixed linear model,MLM)法进行穗部性状QTL定位(P<0.05),然后,根据基因型和表型,从F₂选择42个单株在F₃株系利用MAS法培育单片段及双片段代...     

基于E-bayes的F_2群体胚乳性状QTL上位性的分析

在F2群体中,采用经验贝叶斯统计方法(E-bayes)对谷类作物的胚乳性状QTL进行上位性分析,并通过计算机模拟加以验证.研究表明,基于E-bayes的胚乳性状QTL上位性分析,能准确地定位各QTL,同时有效地估计出QTL的各种遗传效应.     

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。     

论亚洲栽培粳稻的起源

采用生物考古学方法在苏州阳澄湖畔的草鞋山遗址发掘出距今6000年前的古稻田,以此为追根求源的理论依据,论证了亚洲栽培粳稻的起源;探查分析研究与考古发掘出的这一古稻田比日本福冈县板付遗址发掘出的古稻田早3500年左右,证实了稻作起始于中国;亚洲栽培稻种的演化也并非是由籼型野生稻进化为栽培籼稻,再由籼稻进化成粳稻的一元论之说。     

水稻苗期耐Cd胁迫的QTL定位分析

为进行水稻苗期耐Cd胁迫的QTL初步定位,以Lemont (美国)和Dular(印度)杂交建立重组自交系(RILs)群体,包括123个家系和亲本在内,用含有0.2 mg/L镉的水培液进行处理,以不加镉培养的水培液作为对照,考察了叶绿素含量、根长、株高、叶长等4个性状,并转换成抗性指数,用于评价水稻对Cd污染的抗性指标.在已构建的以109个引物为基础的遗传图谱上进行复合区间定位.共检测到9个加性QTLs,涉及1,2,3,11等4条染色体,其中,以叶绿素抗性指数为指标,检测到3个与耐Cd有关的QTLs位于第2,3,11染色体上,分别解释了14%,9%,9%的表型变异;以根长抗性指数为评价指标,只定到1个位于第1染色体上控制耐Cd的QTLs,解释了9%的表型变异;用株高抗性指数进行定位,共有3个与耐Cd相关的QTLs位于1,1,11染色体上,分别解释了10%,27%,10%的表型变异;而以叶长抗性指数进行水稻秧苗耐Cd性表现的QTL定位,结果发现也有2个QTLs与其耐Cd反应有关,它们分别位于1,11染色体上,解释了21%.12%的表型变异.分析表明,在采用不同评价指标所检测到的9个与耐Cd相关的QTLs中,有7个集中于第1和第11染色体上,其中第1染色体上有4个,第11染色体上有3个.因此,以株高和叶绿素抗性指数为评价指标,检测到的QTLs最多,根长抗性指数为评价指标的最少.研究还发现在第1和第11染色体上的相同区间内同时检测到以不同抗性指数为评价指标的多个与耐Cd相关的QTLs,推测它们可能是功能相同的几个紧密连锁的非等位基因,也可能就是同一等位基因的不同表现形式,从而也说明了该评价指标用于基因定位的准确性和可行性.     

水稻产量因子的遗传主效应及基因型和环境互作效应的QTL分析(英文)

在构建DH群体RFLP图谱的基础上定位了产量因子的数量性状位点(QTL).在杭州和海南两地分别种植包括123个DH原的DH群体及其亲本IR64和Azucena,并对产量因子性状进行了测定.运用调整无偏预测(AUP)法预测遗传主效应值和GE互作效应值,并用于QTL定位.结果表明,一些有主效应的QTL同时具有QTL×环境(QE)互作效应,而一些没有主效应的QTL也可以有QE互作效应.研究还表明,QTL对环境的敏感性不同,有的QTL只能在一个环境中检测到,而另一些QTL能在二个环境中都检测到.产量因子包括总粒数和实粒数的QTL无论是主效还是QE互作效应均具有较大的加性效应值,这些QTL在两个环境中起主基因的作用.     

QTL Detection and Epistasis Analysis for Heading Date Using Single Segment Substitution Lines in Rice(Oryza sativa L.)

Heading date of rice is a key agronomic trait determining cultivated areas and seasons and affecting yield. In the present study, five primary single segment substitution lines with the same genetic background were used to detect quantitative trait loci(QTLs) for heading date in rice. Two QTLs, q HD3 and q HD6 on the short arm of chromosome 3 and the short arm of chromosome 6, respectively, were identified under natural long-day(NLD). Nineteen secondary single segment substitution lines(SSSLs) and seven double segments pyramiding lines were designed to map the two QTLs and to evaluate their epistatic interaction between them. By overlapping mapping, q HD3 was mapped in a 791-kb interval between SSR markers RM3894 and RM569 and q HD6 in a 1 125-kb interval between RM587 and RM225. Results revealed the existence of epistatic interaction between q HD3 and q HD6 under natural long-day(NLD). It was also found that q HD3 and q HD6 had significant effects on plant height and yield traits, indicating that both of the QTLs have pleiotropic effects.     

水稻RIL群体高密度遗传图谱的构建及苗期耐热性QTL定位

【目的】 随着全球气候变暖,高温严重威胁粮食安全,发掘耐热基因资源是培育耐高温新品种和消除高温危害最直接的绿色生态途径,也是阐明耐热生理生化和分子遗传机理的基础。【方法】 构建苗期耐热性鉴定评价方法,以热敏感品种周南稻和强耐热品种赣早籼58号杂交衍生的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL群体进行全基因组测序;依据171个家系的基因型数据,利用滑动窗口法将SNP信息转换成Bin基因型,预测染色体上的重组断点,构建RIL群体高密度BinMap遗传图谱,结合耐热表型数据,运用QTL IciMapping软件完备复合区间ICIM的作图方法,进行高温胁迫下幼苗存活率和耐热等级QTL分析。【结果】 构建了一张包含3 321个Bin标记高密度遗传图谱,各染色体Bin标记数为159—400个,标记间平均物理距离为106 kb;利用逐步高温胁迫方式鉴定亲本和RIL家系幼苗耐热表型,高温胁迫下,幼苗存活率和耐热等级存在极显著负相关性,且幼苗存活率与籼型基因频率存在显著正相关性,籼型基因频率越高,耐热性越好,RIL群体表型性状呈现双峰连续分布,苗期耐热性可能受少数几个主效QTL调控;共检测到12个苗期耐热性相关的QTL,其中,调控幼苗存活率和耐热等级的QTL分别有8和4个,幼苗存活率和耐热等级相关QTL存在遗传重叠现象,形成调控耐热性的主效QTL簇qHTS2、qHTS7和qHTS8,三者在调控苗期高温抗逆中具有重要作用,其中,qHTS7为新发现主效QTL,对增强苗期耐热性具有较强的功效。【结论】 构建了一张包含3 321个Bin标记的高密度分子遗传图谱,解析了耐热品种赣早籼58号苗期耐热基因,鉴定出3个苗期耐热调控关键QTL簇,发掘了一个新主效QTL簇qHTS7,基于高密度遗传图谱高效获取目标区段及候选基因,筛选出8个苗期耐热性调控的关键目标基因。     

水稻完全显性早熟性的发现和基因定位

 研究发现早釉核不育系６４４２Ｓ－７具有完全显性早熟特性，它与１３个不同类型的中、迟熟品种杂交，Ｆ１抽稳期与６４４２Ｓ－７完全相同或十分相近。对Ｆ２和 Ｂ１Ｆ１遗传分析表明该早熟性主要受２对显性基因控制。利用Ｆ２群体和４种分子标记技术，将６４４２Ｓ－７携带的１个显性早熟基因定位于水稻第３染色体短臂靠近端部一侧，该基因与ＲＡＰＤ标记ＯＰ１１１．５５７、ＳＳＲ标记 ＲＭ２２、ＲＭ２３１、ＲＦＬＰ标记Ｃ５１５和 ＡＦＬＰ标记ＰＴ６７１的遗传距离分别为１．５、３．０、６．７、１０．９和１２．４ｃＭ。该基因系首次发现并定位，暂命名为Ｅｆ－ｃｄ（ｔ）６４４２Ｓ－７作为完全显性早熟性种质资源，对水稻遗传改良具有重要的应用价值。     

基于水稻RIL群体的稻瘟病抗性QTL分析

为了挖掘和利用抗稻瘟病基因,培育抗稻瘟病品种,以抗稻瘟病亲本京宁11(父本)和感稻瘟病亲本2013ZJP-3(母本)培育的包含189份株系的F6和F7重组自交系(RIL)群体作为试验材料,利用99对亲本间有多态性的SSR标记构建遗传连锁图谱;同时,利用宁夏地区优势稻瘟病菌生理小种,采用人工接种和自然诱发相结合的方法对其进行叶瘟、穗颈瘟抗性鉴定,并用QTL IciMapping 4.0软件对叶瘟抗性和穗颈瘟抗性进行QTL分析.结果表明,F7群体的抗叶瘟性状呈连续性分布,且大部分材料偏向于抗病亲本京宁11.QTL定位结果显示,共检测到11个QTL:与叶瘟抗性有关的QTL有4个,分别位于6、6、6、10号染色体上,贡献率达到5％～8％,其中贡献率最大的QTL位于6号染色体上;与穗颈瘟抗性有关的QTL有4个,分别位于6、10、10、11号染色体上,贡献率为5％～8％;与综合抗病指数有关的QTL有3个,位于6、10、10号染色体;此外,在10号染色体上的RM1125单标记区间内有2个控制穗颈瘟与综合抗病指数的QTL,分别解释了 8％、6％的表型变异,加性效应分别为-0.75、-0.40,这个QTL对应的增效基因均来自于父本京宁11.     

水稻第12染色体微分离及LA-PCR扩增

首次以粳稻第12号三体为材料,采用玻璃针染色体微分离法,成功地分离到了水稻第12号染色体。将分离到的染色体转入0.5ml装有蛋白酶K的Eppendorf管中,经酶解及Sau3A酶切后在染色体DNA片段两端加上Sau3A人工接头,经两次PCR扩增,得到300～1000bp的染色体DNA片段。Southern杂交表明,这些染色体扩增片段与水稻基因组DNA之间有同源性,从而证明成功地扩增了分离的特定目标染色体。本文结果为分离及体外扩增水稻特定目标染色体找到一条有效的途径。