利用F_2群体定位水稻谷粒长宽比QTL

以粳稻南粳35和籼稻N22杂交得到的F2群体为研究对象,通过构建遗传连锁图谱,对控制水稻谷粒长宽比的QTL进行定位。谷粒长宽比在F2群体中呈近似的正态分布,表现为数量性状特征;利用Win QTLcart2.5软件共检测到3个控制谷粒长宽比的QTL,分别位于第3、4和5染色体上,单个QTL对表型的贡献率介于4.97%~58.06%,加性效应值介于0.05~0.20,除q LWR-4外,谷粒长宽比增效基因均来自长粒型水稻品种N22,其中q LWR-5对谷粒长宽比表型贡献率最大;基因作用方式表现为超显性、显性和部分显性;此外,利用QTLNetwork2.0软件没有检测到上位性QTL。     

基于高密度遗传图谱定位水稻籽粒长宽比QTL

挖掘水稻籽粒长宽比相关的QTL可为水稻粒型的遗传机制研究提供理论基础.以特大粒水稻TD70和小粒籼稻Kasalath构建的重组自交系群体为研究材料,2019、2020年连续2年考察各株系的籽粒长宽比,利用群体重测序构建的高密度遗传图谱对控制水稻籽粒长宽比相关QTL进行分析.结果显示,在重组自交系群体中籽粒长宽比呈连续变异,有明显的超亲分离现象.2019、2020年2年共检测到11个QTLs,分别位于2、3、4、5、6、7、9号染色体上.QTL的LOD值介于3.74～31.41之间,单个QTL可解释2.48％～24.67％的表型变异,2年重复检测到的QTL位点共有4个.进一步分析发现,qLWR2-2、qLWR3-1、qLWR3-2、qLWR4、qLWR5、qLWR6-2及qLWR7共7个位点所在区间与前人的报道相同或相似.qLWR2-1、qLWR6-1、qLWR9-1和qLWR9-2可能是新发现的QTL位点.本研究结果可用于下一步QTL的克隆及分子标记辅助选择育种.     

利用重测序染色体片段代换系群体定位水稻籽粒长宽比QTL

水稻籽粒长宽比是影响水稻品质和产量的重要农艺性状之一,是由多基因控制的数量性状。染色体片段代换系由于可以减少分离群体中个体间遗传背景的干扰,已成为定位和克隆复杂性状QTL的重要材料。本研究利用以籼稻品种9311为背景、以粳稻品种日本晴为代换片段构建的128个经过2代重测序的染色体片段代换系群体作为试验材料,利用多元回归,结合Bin-map图谱,定位到了4个控制水稻籽粒长宽比的QTL。其中,qLWR2.1被定位在第2染色体上的812 145 bp区间内,加性效应值为-0.04,加性效应百分率为-1.12%;qLWR2.2被定位在第2染色体上的324 166 bp区间内,加性效应值为0.17,加性效应百分率为4.14%;qLWR3.1被定位在第3染色体上的17 825 bp区间内,加性效应值为-0.25,加性效应百分率为-7.73%;qLWR11.1被定位在第11染色体上的945 168 bp区间内,加性效应值为0.21,加性效应百分率为5.15%。本研究结果为精细定位并克隆相应QTL,进而探明水稻籽粒长宽比QTL的分子调控机制奠定了基础。     

不同环境下水稻籽粒长宽比的QTL定位分析

【目的】在两种环境条件下对水稻籽粒长宽比进行QTL定位分析,为水稻分子标记育种提供依据。【方法】利用由穗型差异较大的水稻Milyang 46和FJCD建立的一个包含130个株系的F10重组自交系,测定其在福建省武夷山和莆田大田环境条件下水稻籽粒长宽比,并进行QTL定位。【结果】在福建省武夷山和莆田环境下分别获得1和5个与水稻籽粒长宽比相关的加性QTL,即qLWR-7-2和qLWR-4-10、qLWR-5-1、qLWR-5-9、qLWR-7-2、qLWR-10-1,位于第4、5、7、10号染色体上, 加性效应分别为-0.1850和-0.1578、-0.2041、-0.0797、-0.1464、-0.1400,对表型变异贡献率分别为27.78%和14.28%、23.89%、3.64%、12.29%、11.24%。【结论】该水稻群体籽粒长宽比的遗传效应以加性为主,获得的5个主效QTL尤其是qLWR-7-2在育种应用上具有一定潜力。     

利用BIL群体定位水稻垩白粒率QTL

以粳稻品种南粳35和籼稻品种N22构建的回交重组自交系(BIL)群体为研究材料,于不同年份对控制水稻垩白粒率的QTL进行定位。结果表明,BIL群体中,垩白粒率在不同年份均为偏向高垩白亲本的连续分布,表现为数量性状特征;利用Win QTLcart 2.5软件共检测到6个控制垩白粒率的QTL,分别位于第2、2、3、6、8和12染色体上,单个QTL对表型的贡献率介于8.96%~12.51%,加性效应值介于8.38%~14.36%,除qPGWC-6增加垩白粒率的基因来自N22外,其余QTL增效基因均来自南粳35。利用QTLNetwork 2.0软件2a共检测到3个QTL,分别位于第5、6和8染色体上,其中qPGWC-6和qPGWC-8与Win QTLcart2.5检测的位点相同,没有检测到上位性QTL对垩白粒率的影响。     

利用BIL群体定位水稻抽穗期QTL及主效位点遗传效应分析

以南粳35和早抽穗品种N22构建的回交重组自交系(BIL)群体为研究材料,对控制水稻抽穗期的QTL进行定位,并利用高代回交群体对检测到的主效位点进行验证。结果表明:利用Win QTLcart 2.5软件共检测到4个控制抽穗期的QTL,分别位于第2、3、10和12染色体上,贡献率为8.25%~21.62%,其中qHd-2的效应值最高,可以解释21.62%的表型变异,随后用N22/南粳35//南粳35高代回交群体对qHd-2功能进行验证,在南粳35背景下qHd-2可以缩短抽穗4.2d,说明qHd-2是N22中控制抽穗期的主效QTL。     

利用籼粳交RIL群体进行水稻耐冷性鉴定及QTL定位

为进行水稻耐冷QTL检测及其遗传效应分析,利用籼稻品种“贵9B”和粳稻品种“热研2号”作为亲本,构建100个重组自交系（Recombinant inbred lines, RIL）家系为定位群体。以成苗率、耐冷级别为耐冷性状表型数据,运用完备区间作图定位法,在第3条染色体上检测到1个与水稻耐冷性状成苗率相关的QTL,命名为qCTS-3-1,LOD值为2.77,可解释20.87%的表型变异,增效等位基因源于“热研2号”。同时,对RIL群体中耐冷基因COLD1进行了基因型检测及关联分析,可为后续水稻耐冷性的遗传研究以及改良提供参考。     

水稻籼粳交F8、F2群体穗长QTL比较分析

【目的】对水稻F8重组自交系群体穗长QTL进行检测,并比较分析相同亲本衍生的不同群体的遗传图谱、QTL位置、QTL效应的异同,鉴定稳定表达的穗长QTL,以期增加对穗长遗传行为的了解,且有助于通过分子聚合育种手段改良穗长性状。【方法】以籼稻品种泸恢99和粳稻品种日本晴（基因组测序）为亲本构建的F8重组自交系群体中的188个家系为研究材料,利用包含207个标记的遗传连锁图谱,采用基于混合线性模型的QTL定位软件QTLNetwork 2.0,对水稻穗长QTL进行定位和效应分析,并比较分析F8、F2群体的QTL定位和遗传图谱异同。【结果】在F8群体中检测到7个与穗长性状相关的QTL,分别位于第2、3、6、7、8、10染色体上,QTL对表型变异的贡献率为3.38%—14.8%,总贡献率为52.5%。F8、F2群体在5条相同染色体上都定位到了穗长QTL,这些QTL所在标记区间物理位置大部分是重叠和包含关系。F8、F2图谱在定位标记数、标记的位置顺序、遗传距离、平均图距等方面发生了变化。【结论】在F8、F2群体检测到一个稳定遗传的主效应QTL位点,位于第6染色体,并发现了4个尚未报道的穗长QTL。     

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。     

利用水稻F_2群体对其抽穗期和株高的QTL定位

利用遗传作图群体对水稻抽穗期和株高进行QTL定位,以明确控制性状的基因,揭示性状的遗传机制。将粳型品种月之光与籼型品种明恢63杂交(月之光×明恢63),获得一个含189个家系的F2遗传作图群体;利用该群体建立含127个SSR标记的遗传连锁图谱,图谱覆盖12条染色体,连锁群总长度2 123cM,标记间平均距离16.7cM。F2群体抽穗期和株高均表现为连续的数量变异,呈正态分布,且出现明显的双向超亲分离,抽穗期和株高之间呈现极显著的正相关。以QTL作图软件Cartgrapher 2.5对F2群体抽穗期和株高性状进行了QTL定位分析,共定位到4个与抽穗期相关的QTLs,分别分布于第1、6、8、12号染色体上,第8号染色体上的qHD8 LOD值为10.70,贡献率达48.0%,是主效基因,与已克隆的DTH8在相近位置,可能是DTH8。定位到4个与株高相关的QTLs,分别位于第1、3、8、12号染色体上,表型贡献率为6.3%～21.1%,第1号染色体上检测到的qPH1能解析21.1%的表型变异,是主效基因,位于矮秆基因sd1附近,可能是sd1。定位到的这些QTLs是进行分子标记辅助选择改良相应性状的候选基因位点。     

利用染色体片段置换系群体检测水稻产量相关性状QTL

为了发掘单株产量及其构成因素相关性状的数量性状基因座(QTL),本研究以9311/日本晴染色体片段置换系群体为材料,调查了单株产量及单株产量构成因素(单株实粒数、单株总颖花数、结实率、每穗实粒数、有效穗数、每穗颖花数、千粒质量等8个性状)。利用Ici Mapping v3.1软件,将分子标记检测结果与田间性状调查值相结合,定位了与单株产量、单株实粒数、千粒质量、每穗颖花数、结实率、单株总颖花数6个性状有关的QTL,未定位到与有效穗数(EPN)和每穗实粒数(GPP)有关的QTL。共定位到的10个相关QTLs,分别分布于第1条、第2条、第5条、第7条、第8条染色体的7个区间,贡献率为7.52%~44.59%,其中4个QTLs的贡献率大于10.00%。单株产量q GY1,单株实粒数q GN1,结实率q SSR1.2、q SSR2和q SSR8,加性效应值为负值,表明9311的等位基因表现为增效作用;单株总颖花数q SN2,结实率q SSR1.1,千粒质量q TGW5,每穗颖花数q SPP5和q SPP7,加性效应值为正值,表明日本晴的等位基因表现为增效作用。10个QTLs位点中,除q SN2、q TGW5、q SPP5与已克隆的LP、q SW5、Os NADH-GOGAT2可能位于同一区域外,其余7个位点均未被克隆或精细定位。     

利用染色体片段置换系定位水稻米糠油含量的QTL

染色体片段置换系由于减少了个体间遗传背景的干扰,已经成为鉴定复杂性状QTL的新型遗传材料。本研究以9311为受体、日本晴为供体的119个染色体片段置换系为试验材料,借助近红外广谱分析技术,对米糠油含量进行了测定,通过差异显著性测验及代换作图,鉴定了置换片段上米糠油相关的QTL。以P≤0.001为阈值,共检测到4个米糠油相关的QTLs,其加性效应值的变化范围为0.91%~1.48%,加性效应百分率的变化范围为3.96%~6.46%。     

利用重组自交系群体检测水稻种子休眠性数量性状位点

利用由 191个家系组成的密阳 2 3/秋光重组自交家系 (recombinantinbredlines,RIL)F10 代群体 ,进行种子休眠性数量性状基因座 (quantitativetraitlocus,QTL)的检测和遗传效应分析。以抽穗后 35d的种子发芽率作为种子休眠性的表型值 ,分析亲本和 191个RIL的休眠性表现。通过WinQTLCart软件分析 ,检测到分别位于第 5和第 8染色体上的 2个水稻种子休眠性QTL ,其中位于第 8染色体上QTL的加性效应为负值 ,表明该休眠性基因位点来源于亲本秋光 ;第 5染色体上QTL的加性效应为正值 ,表明该休眠性减效基因来源于亲本密阳 2 3。     

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.     

利用回交重组自交系群体(BIL)和染色体片断置换系群体(CSSL)检测水稻生物量相关性状的QTL

利用水稻籼粳亚种间组合Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(BIL)群体的98个株系,以株高、穗重、秆重、粒重为生物量的鉴定指标,对生物量数量性状基因座(QTL)进行定位和遗传效应分析,检测到控制株高、单穗总重、单秆重、单穗粒重的QTL分别为3个、3个、1个和5个。利用以Nipponbare为遗传背景、Kasalath为置换片段的染色体片段置换系(CSSL)群体的54个家系,对BIL群体中定位到的生物量相关QTL进行验证,结果表明,Kasalath置换片段携带QTL的对应家系的表型与背景亲本Nipponbare有极显著的差异,证实BIL群体中检测到的生物量相关QTL真实存在,其中控制株高、单穗总重、单秆重的QTL来自Kasalath的等位基因具有明显的增效作用,控制单穗粒重的QTL来自Kasalath的等位基因则具有减效作用。     

水稻剑叶光合性状的QTL分析

水稻剑叶全氮含量、净光合速率和蒸腾速率是影响生物产量的重要因子。利用[Nipponbare(粳稻)×Kasalath(籼稻)]×Nipponbare的回交重组自交系(Backcross recombinant inbred lines,BILs)群体在2005、2006连续两年对其剑叶抽穗后7 d的全氮含量、净光合速率、蒸腾速率进行数量性状基因座(Quantity trait locus,QTL)定位。结果检测到5个控制全氮含量的QTLs(qTLN-1、qTLN-3a、qTLN-3b、qTLN-9和qTLN-12),分布在第1、第3、第9、第12这4条染色体上,其LOD值为2.67~19.07,贡献率为2.33%~18.70%,其中qTLN-3a、qTLN-9、qTLN-12是新检测到的位点。在第6染色体上检测到1个控制净光合速率的QTL,LOD值为3.06,贡献率为4.73%;控制蒸腾速率的1个QTLqTr-10,其LOD值为6.59,贡献率为7.45%。同时还发现控制单个性状的QTLs存在上位性互作,因而利用相应的以Nipponbare为背景的全基因组染色体片段置换系(Chromosome segment substitution lines,CSSLs)群体进一步剖析单个QTL效应,结果显示控制全氮含量的qTLN-3a、qTLN-9和控制净光合速率的qPn-6在不同环境下可以被重复检测到,且效应稳定。该结果将有利于光合功能基因的分子标记辅助(MAS)育种及其图位克隆。     

水稻株高QTL Qph1的精细定位

利用珍汕97B与南阳占的重组自交系(recombinant inbred line,RILs)构建了以珍汕97B为背景的近等基因系(near isogenic line,NILs)BC3F2,通过对其320株随机分离小群体的研究,发现Qph1同时具有加性效应和显性效应,其可解释的遗传变异达71.28%,局部QTL连锁分析把该QTL定位于2.1cM、180.2kb的RM6333-RM11961区间内;进一步发展6 000株大群体,筛选出230株极端隐性重组单株,利用重叠作图法将Qph1进一步精细定位于距离约为90kb的SSR标记SHL4和InDel(Insertl Deletion)标记HL13间,通过与已克隆的sd1基因比较,发现二者并不在同一个区域,这为进一步克隆该QTL和分子标记辅助选择培育矮秆水稻新品种奠定了基础。     

盐、碱条件下水稻剑叶形态相关性状QTL分析

以东农425和耐盐碱的长白10号杂交获得重组自交系(RIL)为作图群体,对亲本重测序,利用差异设计120对Indel引物,在实验室原有102个SSR标记基础上增加113个多态性较好Indel标记,构建遗传连锁图谱,鉴定水稻耐盐、碱性。以浓度6 ds·m-1的Na Cl水溶液,p H 9.0 Na2 CO3水溶液作全生育期处理,正常水灌溉为对照。2016~2017年盐、碱胁迫和自然条件下测定水稻抽穗期对剑叶形态相关性状,并对各性状作QTL定位。结果表明,在两年试验中亲本和RIL群体受碱胁迫影响大于盐胁迫,亲本每个性状在盐、碱两种条件下均表现显著相关性,在盐、碱胁迫条件下共检测到26个与剑叶形态性状相关QTL。q SLl9和q ALl8在两年试验中均被检出,是两个主效QTL。研究结果可为水稻抽穗期耐盐、碱性QTL精细定位和分子辅助育种提供理论依据。     

水稻粒形与千粒质量的QTL分析

【目的】挖掘控制水稻粒形和千粒质量的QTL位点,为水稻高产育种提供有利资源。【方法】以水稻大粒品种大粒稻和小粒品种东北小粒种杂交获得的256个单株F2群体为材料,利用124对亲本间多态性SSR标记对控制粒长、粒宽、长宽比和千粒质量等性状进行QTL分析。【结果】F₂群体粒形性状均呈现连续变异的双峰分布,且粒长、长宽比和千粒质量分布均偏向于大粒亲本。相关分析表明,粒长、粒宽和千粒质量性状间均呈极显著正相关。共检测到17个QTL位点,与粒长、粒宽、长宽比和千粒质量有关的QTL位点分别为6,3,5和3个,分布于水稻第2、3、4、5、9、10号染色体上,贡献率为4％~18％。贡献率大于10％的主效QTL位点有4个,分别为qGL-2-1、qGW-2-2、qGW-2-3和qL/W-2-1,其中qGW-2-2、qGW-2-3和qL/W-2-1与克隆的粒宽基因GW2在同一区间内,可能为同一基因,qGL-2-1可能是新的控制粒形的主效QTL位点;其余贡献率小于10％的位点也可能有新位点。【结论】检测到的QTLs具有稳定性,可用于控制水稻粒形性状表现的基因精细定位及克隆。     

玉米八个产量相关性状的QTL鉴定

以玉米优良自交系‘农系531’和‘SIL8’为亲本构建200个F2:3家系,利用复合区间作图法对8个产量性状进行QTL鉴定。8个性状共检测到34个QTL,单个QTL的表型贡献率为5.21%～26.62%不等,累计解释各个性状的表型变异为21.33%～74.10%。分布于第1、3、4、5、6染色体上16个QTL形成6个QTL富集区,且表型贡献率最大的QTL均位于富集区内。共检测到26对上位性互作,其中QTL间互作1对,QTL与背景间互作8对,背景间互作17对,所解释的表型变异为5.98%～15.93%不等,累计解释各性状的表型变异为15.93%～61.64%。多数产量相关性状的遗传基础非常复杂,上位性在产量相关性状形成的遗传控制中具有重要的作用。QTL富集区对于数量性状的遗传分析与作物遗传改良具有重要意义。