利用极端材料定位水稻粒形性状数量基因位点

利用极端大粒材料GSL156(千粒重71.9 g)与特小粒材料川七(千粒重12.1 g,轮回亲本)杂交、回交获得的BC₂F₂ 216个个体为作图群体,在北京进行稻谷粒长、粒宽、粒厚、长宽比、千粒重等粒形性状的鉴定。采用单标记分析和复合区间作图法,利用SSR标记对粒形性状进行数量性状基因座检测。结果表明,上述粒形性状在BC₂F₂群体均呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状;共检测到与粒形性状相关的QTL 28个,分布于第1、2、3、4、5、6和12染色体上。其中qGL3-2、qGL3-3、qGT12-1、qGT2-1、qGT5-1、qGW1-1、qGW12-1、qGW2-1、qGW5-1、qRLW3-1、qTGW12-1、qTGW2-1、qTGW3-3和qTGW5-1对表型变异的贡献率分别为13.70%、52.51%、21.13%、18.79%、20.92%、14.59%、18.33%、30.03%、20.05%、24.53%、13.47%、11.43%、21.30%和15.68%,为主效QTL。其中,第3染色体上检测出来的QTL最多。在所有检测到的28个QTL中,6个QTL的增效等位基因来源于小粒亲本川七,而其余QTL的增效等位基因均来源于大粒亲本GSL156,基因作用方式主要表现为加性或部分显性。第3染色体RM7580~RM8208区间是分别与粒宽、长宽比和千粒重相关的3个主效QTL的共同标记区间,第2染色体的RM7636~RM5812区间、第5染色体的RM3351~RM26区间和第12号染色体的RM1103~RM17区间是分别与粒宽、粒厚和千粒重相关的3个主效QTL的共同标记区间,这些区间对粒形贡献率较大,为进一步精细定位或克隆这些新的粒重或粒形QTL奠定了基础。同时大粒亲本对稻谷粒长、粒宽、粒厚和千粒重等性状的增效作用显著。     

影响水稻顶叶发育的数量性状位点

水稻顶叶发挥了向穗供给碳水化合物的重要作用。本研究于1997年在日本的上越地区(温带)、2000～2001年1～4月的旱季和6～10月的雨季在非律宾Los Banos地区(热带)的连续4个季节，栽培了191个重组自交系(F7)，然后分析了与顶叶长度、宽度和展开     

控制水稻理化性状的数量性状位点制图

使用日本晴(粳型)／Kasalath(籼型)／／日本晴杂交所衍生的回交近交系(BIL)来鉴定了控制水稻籽粒理化性状的数量性状位点(OTL)；试验进行了两年，通过复合间距制图鉴定了直链淀粉含量(AC)、碱扩散等级(ASS)和凝胶密度(GC)。检测出了直链淀粉     

应用分子标记研究水稻根系形态特征数量性状位点

通过水培试验测定水稻F3群体((Palawan×IR42)137株系的幼苗根体积、根表面积、相对根粗、最大根长和根数等根系形态特征。借助由该组合的F2群体所构建的RFLP标记连锁图,通过方差分析检测与根系形态特征表型值相关连的分子标记位点,共测得7个标记位点分别与3个表型性状关连。其中位于2号染色体上的2对连锁标记位点RG139与RZ     

冷水胁迫下水稻幼苗期根系性状的QTL分析

本研究以籼粳交“密阳23/吉冷1号”的F_2∶3 代200个家系作为作图群体，在自然和12℃冷水胁迫下，进行水稻幼苗期根系性状的鉴定，并以利用SSR标记构建的分子连锁图谱为基础，对水稻幼苗期的根数、最大的根长、最大根的根径、根干重、根/苗比等根系性状进行了数量性状位点（QTLs）分析。结果表明，上述根系性状在F₃代家系群均表现为连续分布，认为是由多基因所控制的数量性状。冷水胁迫下，在第1、2、6、11和12染色体上共检测到与根系性状相关的QTL 17个，对表型变异的解释率为5.8%～15.2%，其中与最大根的根径相关，位于第2染色体RM263-RM6区间的qCRD2和位于第11染色体RM21-RM206区间的qCRD11，以及与根干重相关，位于第2染色体RM262-RM263区间的qCRWT2和位于第11染色体RM229-RM21区间的qCRWT11贡献率较大，分别为15.0%、15.2%、10.6%和12.2%。这些基因的作用方式为部分显性或显性或超显性。     

水稻抽穗期数量性状基因的定位及遗传效应分析

本研究利用特早抽穗粳稻品种石狩白毛和籼稻品种明恢63杂交的F2分离群体共116株,构建了含88个共显性分子标记的连锁图谱,对水稻(Oryza sativA L．)抽穗期进行基因定位。利用2种分析软件MAPMAKER／QTL和QTLMapper进行分析,共检测到3个抽穗期的数量性状基因座(QTLs)。2个软件共同发现第7染色体上RM214与A5106标记区间内存在1个主效QTL Hd7a（Hd7c),来自明恢63的这个位点的等位基因可使抽穗期延迟。其余2个QTLs分别位于第7、9染色体上。同时检测到有5对位点间存在上位性作用,但相对贡献率较小,表明上位性效应也是影响抽穗期的遗传基础。     

不同环境中甘蓝型油菜种皮木质素含量的QTL定位

以甘蓝型黄籽油菜GH06和甘蓝型黑籽油菜中油821为亲本杂交,后代通过“一粒传法”连续自交7代构建重组自交系,2007年分别在重庆市北碚区和万州区2个试验基地种植重组自交系群体,利用本实验室已构建的遗传连锁图谱和复合区间作图法(CIM),对种皮木质素含量进行测定及QTL定位分析。结果在2个环境中共检测到12个种皮木质素含量相关的QTL,分别位于4个不同的连锁群,单个QTL可解释性状表型变异的4.50%~8.79%;在第3连锁群上检测到1个QTL与同一标记EM19ME23/130连锁,其余10个QTL位置不同;在北碚检测到的QTL主要分布于第20连锁群,在万州检测到的QTL主要位于第3连锁群;部分种皮木质素的QTL与种胚类黄酮和种皮色泽的QTL位于相近区间,在北碚和万州种皮木质素含量与种胚类黄酮存在极显著和显著正相关关系。结果表明甘蓝型油菜种皮木质素含量表现为多基因控制的数量性状,基因表达受环境影响较大;油菜种皮木质素合成和类黄酮的积累可能受相同关键基因调控或者具有部分相同的合成代谢途径。     

碱胁迫下粳稻幼苗前期耐碱性的数量性状基因座检测

以粳粳交“高产106/长白9号”F_2:3代200个家系为作图群体, 在0.15% Na₂CO₃溶液的碱性胁迫下, 进行了水稻耐碱性鉴定, 并以SSR标记构建的分子连锁图谱为基础, 对水稻幼苗前期的根数、根长和苗高及其相对碱害率进行了数量性状基因座(QTLs)的检测。结果表明, 上述性状在F₃家系群中均表现为具有1~2个峰的连续分布, 认为由主效基因和微效基因共同控制的数量性状。共检测到与碱胁迫下幼苗前期根数、根长和苗高及其相对碱害率相关的QTL 26个, 分布于第1、5、6、7、8、9和11染色体上。其中, 碱胁迫下与根数相关的QTL 4个, qRN6-1和qRN11对表型变异的解释率较大, 分别为29.91%和13.42%;与根数相对碱害率相关的QTL 5个, qRRN11-2对表型变异的解释率较大, 为23.86%;与根长相关的QTL 6个, qRRL11-2对表型变异的解释率较大, 为21.06%;与根长相对碱害率相关的QTL 2个, 但对表型变异的解释率均较低;与苗高相关的QTL 5个, qSH1和qSH11-2对表型变异的解释率较大, 分别为15.81%和16.53%;与苗高相对碱害率相关的QTL 4个, qRSH5和qRSH6-2对表型变异的解释率分别为29.89%和34.63%。而这些解释率较大的QTL所处的标记区间距离, 除qRN6-1相对较小(19.0 cM)外, 其余QTL的标记区间距离均大于26.3 cM, 需作进一步的精细定位。在所检测到的QTL中, 13个QTL的增效等位基因均来自耐碱亲本长白9号, 而其余QTL的增效等位基因来自敏碱亲本高产106;基因的主要作用方式为超显性或部分显性。     

不同生长环境下水稻穗抽出度3个相关性状QTL定位研究

在3个生长环境下种植水稻Nipponbare/Kasalath//Nipponbare 回交重组自交系（backcross inbred lines,BILs）98个家系(BC1F12和BC1F13)及其亲本,调查剑叶叶鞘长度、最上节间长和包颈长度,运用复合区间作图方法（CIM）,在全基因组5％显著水平上,对这3个性状进行了QTL分析。结果表明,共检测到3个剑叶叶鞘长度性状的QTL,分布于第1、3、4染色体,解释表型变异的12.83%~18.50%;qFLL-1位点在3个环境中均被检测到,增效等位基因来自Nipponbare,qFLL-3和qFLL-4位点在单个环境中被检测到,增效等位基因均来自Kasalath。共检测到3个最上节间长度性状的QTL,分别位于第1、3、6染色体,解释表型变异的5.64%~14.18%;qUIL-6位点在3个环境中都被检测到,增效等位基因来自Nipponbare,其余2个QTL均在2个环境中被检测到,增效等位基因均来自Kasalath。共检测到4个包颈长度性状的QTL,分布于第1、3、5、10染色体,解释表型变异的6.8%~17.76%;qPEL-10在3个环境中均被检测到,qPEL-5在两个环境中被检测到,这两个位点增效等位基因来自Nipponbare,其余2个位点分别在单个环境中被检测到,增效等位基因均来自Kasalath。     

不同生态环境下稻米淀粉RVA谱特征值的QTL定位分析

利用2个直链淀粉含量相似的水稻品种93-11和日本晴为亲本, 采取单粒传法创建由190个家系组成的重组自交系群体, 并构建了包含202个SSR、CAPs和STS标记的遗传连锁图谱。采用复合区间作图法, 在3个不同生态环境下(陵水、合肥和怀远)对RVA谱特征值(峰值黏度、热浆黏度、崩解值、冷胶黏度、消减值、峰值时间、起浆温度和回复值)的8个特征性状进行了定位分析。共定位到57个QTL, 单个性状QTL数目在1~14个之间, 说明RVA谱特征值是多基因控制的数量性状。13个QTL在3个不同环境中被2次或3次检测到, 其中qCPV-3、qCPV-10b、qSBV-10b、qCSV-3b、qCSV-10b(贡献率分别为, 26.9%、29.5%、29.7%、25.2%、28.3%)被3次检测到, 稳定性较高。16个QTL具有一因多效性, 单个QTL位点控制的性状一般在2~6个之间, 第10染色体RM25032~RM1375区段控制峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度、消减值、峰值时间和回复值等6个性状。     

发掘人工合成小麦中千粒重QTL的有利等位基因

以人工合成小麦Am3为供体亲本,普通小麦莱州953为轮回亲本,经5次回交然后自交,培育出含85个株系的F_2:3群体。以该群体为材料,用348对多态性SSR标记,进行全基因组扫描,发掘人工合成小麦中千粒重QTL的有利等位基因。利用复合区间作图法检测到3个千粒重QTL,其对表型变异的贡献率为10.9%~33.79%。其中,Am3的等位基因能够增加千粒重2.3~4.8 g。相关分析表明,该导入系群体的千粒重与穗粒数、穗数和株高无显著相关性。千粒重QTL与穗粒数、穗数性状的QTL不在同一位置,这有利于高千粒重基因与其他产量性状基因的聚合。采用混合线性模型作图法检测到1个千粒重QTL(QGw.caas-3D),该QTL与环境互作效应小,而且与复合区间作图法在3个环境中都检测到的QTL相同,表明QGw.caas-3D是一个稳定的主效QTL。     

籼粳杂种花粉不育基因的定位

以IR36（indica）和热研2号（japonica，广亲和品种）为亲本，构建了包含180个单株的F₂群体及包括110个标记的分子连锁图谱。利用该F₂群体，进行了水稻花粉不育数量性状基因座(quantitative trait locus, QTL)的检测和遗传效应分析，共检测到3个花粉不育QTL，分别位于第3、5、7染色体上，此外，共检测到9个由雄配子引起的偏分离QTL，其中7个与ga-14和ga-11位点的配子败育类型相同。与花粉形态鉴定相比，偏分离的数据对检测F₁杂种花粉败育基因更为敏感。在第5、6染色体上控制偏分离的2个QTL位点，其杂合基因型出现的频率偏高。在qHPS-5位点，粳型纯合子表现出比杂合子和籼型纯合子更低的育性水平。本研究获得的分子标记将有助于聚合尽可能多的中性亲和基因以解决亚种间F₁杂种的花粉不育性问题。     

多环境下水稻DH群体剑叶长度的QTL分析

种植由籼稻品种和粳稻品种杂交衍生的DH群体,连续4年测定剑叶长度,运用基于混合模型的复合区间作图法,定位其QTL及上位性互作,估算遗传主效应和环境互作效应。结果表明,全部18个QTL都参与了上位性的形成,其中3个没有自身的遗传效应,但参与了3对上位性互作,这是传统方法不能发现的。另外,一个QTL可与多个QTL发生互作,这可能预示着存在更高阶互作。QTL与上位性互作可以具有不受环境影响而稳定表达的效应,以及与环境的互作效应。有些QTL与环境的互作效应可以在多环境下被检测到,但却不具有主效应,这种QTL可能易受环境因子的影响。QTL与环境的互作效应为随机效应,一个QTL或一对上位性与环境的互作效应总和理论上应等于零,否则会影响对遗传效应的估算,因此多环境下估算的遗传效应更可靠。     

水稻株高QTL分析及其与产量QTL的关系

分别应用具有112和160个标记位点的两个籼/籼交组合的F2群体的连锁图,对控制水稻株高的数量性状基因(QTL)进行了研究.各定位了4个和3个株高QTL,每个QTL的贡献率在5.6%～22.9%之间.在一个群体中,4个QTL都表现为完全显性或超显性;在另一个群体中,3个QTL均表现为部分显性.分别检测到7对和5对影响株高的双基因互作,其中一个群体以