水稻千粒重QTL qtgw1基因的精细定位

粒重是水稻产量性状的主要构成因子及影响稻米品质的重要因素之一。本研究针对第1染色体上对千粒重具有重要作用的QTL进行精细定位。利用从珍汕97/密阳46重组自交系高代群体中挑选出在第1染色体短臂RM151-RM10404、RM151-RM10425和RM1344-RM5359区间呈杂合而背景基本纯合的5个剩余杂合体(Residual Heterozygous Line,RHL),衍生5个F2:3群体(RHL群体),对千粒重QTL进一步分析,在RM151-RM1344区间检测到控制千粒重的QTL qtgw1,其增效等位基因均来自母本珍汕97。应用SSR标记检测,从其中一个RHL衍生群体中筛选到分离区间为RM151-RM3746,RM151-RM10402和RM10381-RM10425的4个单株,衍生4个F2群体(FF群体),利用该群体将QTL qtgw1定位在RM10376-RM10404之间。从其中一个F2群体筛选到分离区间为RM10381-RM10402,RM10390-RM10425和RM1344-RM10425的3个单株,衍生3个F2群体(L群体),根据3个L群体QTL分析结果,将千粒重QTL qtgw1定位在RM10381-RM10404,物理距离约246.6 kb。     

孕穗期气象条件对水稻每穗总粒数和结实率的影响

通过分期播种试验，研究了气象条件变化对超级稻协优9308及常规稻绍糯119每穗总粒数和结实率的影响。结果表明：气温是影响每穗总粒数和结实率的主要气象因子，在抽穗前25—21d，每穗总粒数与气温呈“倒抛物线”关系，结实率与气温呈“抛物线”关系，每穗总粒数和结实率随气温变化表现出相反的变化趋势，是二者形成过程中对外界气象条件要求不同造成的。幼穗分化期处在气温为28．5～32℃的晴好天气下，可获得大穗和高结实率。     

自然高低温胁迫下粳稻穗粒数相关性状稳定位点的发掘

为发掘自然高低温胁迫下粳稻穗粒数3个相关性状的稳定位点,本研究对日本晴/越光//日本晴染色体片段置换系(CSSL)群体的48个株系在2015年庐江正常年份(E1)、2016年陵水自然低温(E2)以及2016年庐江自然高温(E3)3个不同温度环境下的每穗总粒数(GNP)、每穗实粒数(FGP)和结实率(SF)进行非条件QTL定位和将生育期矫正到相同水平下的条件QTL定位。结果表明,控制3个性状的QTL均以加性效应为主。CSSL群体中检测到控制每穗总粒数的稳定位点qGNP7.1,控制每穗实粒数的稳定位点qFGP6.1和qFGP11,控制结实率的稳定位点qSF9和qSF11。其中,qGNP7.1、qFGP11和qSF11的增效等位基因来自越光,qFGP6.1和qSF9增效等位基因来自日本晴。位于相同染色体片段的qFGP11和qSF11在3个环境中均能检测到,表明控制该位点的等位基因在自然高低温下均能稳定表达;qGNP7.1在E1和E2中均能检测到,表明该位点等位基因的表达不受自然低温的影响;qFGP6.1和qSF9均在E1和E3中检测到,表明以上2个位点等位基因的表达不受自然高温的影响。本研究结果为利用分子标记改良粳稻穗粒数3个相关性状及耐高低温新材料的选育提供了参考。     

供氮和不供氮条件下玉米穗部性状的QTL定位

【目的】分析供氮（+N）和不供氮（-N）2种条件下玉米穗部性状QTL定位结果的差异,挖掘在-N条件下特异表达的主效QTL,为玉米的氮高效分子育种提供理论依据。 【方法】以优良玉米自交系许178（氮高效）×K12（氮低效）衍生的150个F₇代重组自交系（recombinant inbred lines,RILs）为试验材料,在+N和-N 2种处理条件下进行2年的田间试验,对玉米的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和单株产量共5个穗部性状进行表性鉴定。使用基于混合线性模型（mixed liner model,MLM）的最佳线性无偏预测法（best linear unbiased prediction,BLUP）,结合2年的表型数据,估计各家系各性状在不同氮水平下的育种值。然后利用QTL IciMapping V4.0软件的完备区间作图法（inclusive composite interval mapping,ICIM）对这5个性状的育种值进行+N和-N条件下的QTL分析。 【结果】玉米的穗长、穗粗和穗行数在不同氮水平下差异不大,而行粒数和单株产量在-N条件下呈现出显著降低的结果。两种氮水平下共定位到20个穗部性状QTL,其中+N条件下定位到11个QTL,包括穗长2个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量5个。-N条件下定位到9个QTL,包括穗长1个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量4个。这些QTL分布在除第2染色体以外的其余染色体上。两种氮水平下定位到5个“一致性QTL”,分别为qEL7a,qED7a,qRNE9b,qGYP1a和qGYP6a,这5个“一致性QTL”具有较高的表型贡献率,在不同氮水平下的贡献率均超过了10.00%。在-N条件下共发现4个特异表达的QTL,分别为qRNE9a,qKNR6a,qGYP3a和qGYP8a,其中qRNE9a和qGYP3a是贡献率超过10.00%的主效QTL。无论是在+N还是-N条件下,都发现了控制不同性状的基因之间紧密连锁或是同一个基因的一因多效现象,这与穗部各性状间的高度相关性表现一致。 【结论】控制玉米穗部性状的基因在不同氮水平下的特异性表达直接导致了玉米穗部性状表型上的差异。5个“一致性”主效QTL和2个在不供氮条件下特异表达的主效QTL,均有利于提高玉米抵抗低氮胁迫的能力。研究中发现的几个控制玉米穗部性状的QTL富集区可能存在一些关键基因,值得进一步研究。     

“汕优63”不同产量水平下增产因素分析

试验研究了“汕优63”不同产量水平下(7.1～15.5t/hm~2)产量与其构成因子的相关性增产因子结果表明,产量主要由单位面积颖花数和实粒数决定,产量<12t/hm~2时产量随总穗粒数增加而提高,而>12t/hm~2时产量则随穗数增加而提高。单位面积颖花数<5.5万个/m~2时颖花数随总穗颖花数提高而提高,而>5.5万个/m~2时颖花数则随穗数增加而增加。穗粒重与穗粒数呈正相关,穗粒数每增加1粒则穗粒重提高0.0241g。     

波兰小麦×普通小麦品系中13重组自交系(RIL)群体穗部性状的QTL分析

小麦穗部性状是与籽粒产量关系密切的重要农艺性状。本研究以一个由99个株系组成的来源于波兰小麦(Triticum polonicum L.)和普通小麦(Triticum aestivum L.)品系中13杂交后代的F8重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体为实验材料,利用微卫星(simple sequence repeat,SSR)标记对穗长、穗粒数和有效小穗数进行数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)定位分析。所构建的A染色体组和B染色体组共14个连锁群的遗传连锁图谱由115个SSR标记位点组成,图谱全长822.9cM,标记间的平均遗传距离为7.16cM。采用复合区间作图法在两年的环境中检测到分布在2A、3A、3B、5B和7B染色体上的6个穗长QTL,5个穗粒数QTL和2个有效小穗数QTL,表型变异贡献率分别为9.21%～22.94%,9.18%～19.71%和11.48%～13.01%。两年中都在3A染色体上的Xbarc12～Xbarc310区间内检测到控制穗粒数的主效QTL,说明该QTL较少受环境条件的影响,是一个稳定可靠的穗粒数QTL。该QTL与最近标记的遗传距离为0.01cM,可用于小麦产量性状的分子标记辅助育种。     

水稻产量性状一般配合力QTL定位

为了定位与发掘水稻产量性状高配合力数量性状座位(QTL),本研究按照不完全双列杂交(NCⅡ)设计,以泸恢8285与扬恢34杂交构建的重组自交系群体(RIL),分别与泸98A、Ⅱ-32A、冈46A杂交构建的双列杂交群体作为试验材料,在德阳、遂宁和泸州3种环境下对单株生物量、收获指数、单株产量、有效穗数、每穗颖花数、每穗实粒数、结实率和千粒重等性状的一般配合力进行QTL定位。结果表明,3种环境下共检测到50个QTL,单个QTL对表型的贡献率变幅在3.26%~34.26%之间,其中qEP2-2、qSP2-2、qFGP2-2、qTGW1和qTGW2 5个QTL在3种环境下均有检出,qHI3、qEP7、qSP7、qSSR12-1和qTGW3-2 5个QTL在2种环境下检出,其他的QTL仅在其中1种环境下检出。此外,有27个QTL增效等位基因来自泸恢8258。本研究结果为进一步开展相关基因的精细定位、克隆和分子辅助选择育种奠定了基础。     

水稻簇生穗控制基因ts的定位及育种利用研究

从水稻(Oryza sativa L.)育种材料广恢128、粳稻Kitaake、蜀恢955和蜀恢881的复合杂交F2群体中发现了一个簇生穗突变体,该突变体命名为TS(top-spikelet-two-grain mutant)。TS最显著的变异为穗部一、二次枝梗顶端表现为2~3个小穗簇生在一起。为了明确TS中所含簇生基因ts的遗传机理及其在水稻育种中的利用价值,本研究利用TS与G2480B(indica)杂交的F1、F2群体进行簇生性状的形态观察和遗传分析;利用3个携带有ts基因的转育纯系分析ts基因的应用前景。结果表明,F1群体表现为全部显性,F2群体出现3∶1显隐性状分离,突变性状受1对隐性单基因控制,能够稳定遗传。采用简单序列重复(simple sequence repeat,SSR)标记技术,将突变基因ts定位于第6染色体上的长臂端,位于RM20323和RM6298之间,遗传距离分别为5.1和5.6 cM。3个转育纯系中,L332在保持簇生性状的同时,与亲本G2480B相比,其产量性状无显著差异,蒸煮食味品质较优。ts基因的表达与水稻的单株穗数、每穗粒数、结实率、千粒重和单株产量无显著相关性。以上结果为ts基因在水稻育种上的利用提供了一定的理论基础。     

排除主效作用下水稻产量性状QTL的检测

本研究旨在排除主效QTL效应的基础上检测控制水稻产量性状的微效QTL。前期应用中156/谷梅2号重组自交系（RIL）群体在第7染色体RM2-RM214区间上检测到控制抽穗期和产量性状的主效QTL,本研究挑选在此区间呈谷梅2号基因型的两个株系,配组衍生新的RIL群体,检测控制水稻产量性状的QTL。共检测到25个产量性状Q...     

利用双向导入系剖析水稻源、库相关性状的QTL

以我国高产籼稻特青和美国优质粳稻Lemont为亲本培育的双向回交导入系为材料,采用单核苷酸多态性标记定位源相关性状(剑叶长、剑叶宽、剑叶面积、叶干重和比叶重)和库相关性状(穗总粒数、千粒重和穗实粒重)的QTL.特青剑叶长、穗总粒数和穗实粒重显著大于Lemont,剑叶宽则显著小于Lemont.双向导入系群体检测到影响源、库相关性状的QTL 62个,平均每个QTL解释群体表型变异的9.0％,变幅为3.0％ ～27.9％.Lemont背景导入系在第2、3、4、6、9和11等6个染色体的区段同时定位到影响源、库相关性状QTL 17个,占Lemont背景导入系定位QTL总数的50％.特青背景导入系在第1、3、4、8和12等5个染色体区段同时定位到影响源、库相关性状的QTL 13个,占特青背景导入系定位QTL总数的28.3％.Lemont背景下绝大多数位点导入特青等位基因均增加性状值,而特青背景绝大多数位点导入Lemont等位基因都减小性状值.两个背景共同检测到影响源、库相关性状的QTL有18个,占定位到62个QTL的29.0％,表明源、库相关性状QTL定位存在明显的遗传背景效应.发现第3染色体影响剑叶长、剑叶面积、叶片干重、每穗总粒数和穗实粒重的35576704 ～36341768区间和第4染色体影响比叶重、穗总粒数和穗实粒重的4560663 ～13503095区间,在以往不同群体中均被检测到,是影响水稻源、库相关性状的重要染色体区域,对标记辅助选择培育源、库协调的超高产水稻品种具有重要的应用价值.     

籼稻直立穗突变体的培育、鉴定及其突变性状的遗传分析

采用60Coγ射线辐射诱变技术,首次育成了1个籼稻直立穗突变体。该突变体穗型直立,与亲本品种9311的弯曲穗型显著不同。与9311相比,该突变体的株高显著下降,穗粒数减少、穗子缩短、剑叶变短、谷粒变宽变短,但千粒重没有发生变化。遗传分析表明,直立穗突变性状受1对隐性单基因控制。利用该突变体与培矮64S组配的杂种与原杂交稻品种之间的主要农艺性状和产量构成因素差异不显著。     

灌溉方式与施氮量对杂交粳稻颖花形成及籽粒充实的影响

为探讨不同灌溉方式与施氮量处理大穗型杂交粳稻穗粒数形成和籽粒充实的差异,以大穗型杂交粳稻甬优1538为材料,设置灌溉方式(W0:浅水层灌溉;W1:轻干湿交替灌溉)和施氮量(N1:施纯氮225 kg·hm~(-2);N2:施纯氮300 kg·hm~(-2);N3:施纯氮375 kg·hm~(-2))二因素试验,研究其对大穗型杂交粳稻稻穗颖花形成及籽粒结实性状的影响。结果表明,灌溉方式与施氮量对大穗型杂交粳稻稻穗总枝梗与颖花形成均有显著影响。与W0相比,W1显著增加了总枝梗与颖花分化数、退化数和现存数;3种氮肥水平下,N2的总枝梗数、颖花分化数和现存数最高,而退化数率最低。灌溉方式与施氮量对大穗型杂交粳稻枝梗与颖花形成的影响因着生部位不同而异。灌溉方式与施氮量对一次枝梗和颖花以及上部二次枝梗与颖花的影响均不显著,但在W1和N2条件下显著增加了中、下部二次颖花的分化数并减少退化数,促进了中、下部枝梗与颖花形成。灌溉方式和施氮量对强势粒千粒重和充实度的影响不显著,而对中势粒和弱势粒的千粒重和充实度的影响达显著水平,其中W1显著高于W0,N2显著高于N1和N3。在轻干湿交替灌溉条件下,N2有利于二次枝梗和颖花的形成,提高穗粒数的同时增加了籽粒粒重和充实度,从而提高了产量。本研究结果为大穗型杂交粳超高产栽培的养分水分管理提供了理论依据和实践指导。     

粳稻伞穗型突变体的诱发与特性评价

采用60Coγ射线200Gy辐照处理晚粳稻密穗型材料U5纯系干种子,经加代筛选后,获得了粳稻伞状穗型突变体,取名为ET2。与原亲本比较,ET2穗部形态发生了明显变异,其一次枝梗着生角度显著增大,与穗轴的张开角达30°~40°;其未成熟粒、垩白粒率和垩白度分别减少41.8%、39.8%和59.1%;其籽粒产量提高4.15%。分析ET2穗部不同部位籽粒特性表明,在未成熟粒和垩白改良方面,其穗下部显著优于穗中部,而穗中部又优于穗上部。ET2的诱发可能是培育籽粒优良、密穗型高产晚粳稻品种的一条有效途径。     

南方稻区杂交中籼稻高产品种的库源结构及其优化调控规律研究进展

探明水稻高产品种的库源结构,对指导育种实践具有普遍意义。在大面积水稻生产中,利用品种自身的库源特征及种植地的生态和土壤肥力关键指标及其与高产栽培技术的相关性,确定品种高产优质高效栽培模式,不仅可节省因种栽培所需的人力、财力,还可加快新品种示范、推广进程。本文根据已报道资料,结合笔者20余年的研究结果,综合分析了杂交水稻高产品种的库源特征及其因种优化调控规律的研究进展。主要内容包括:(1)水稻高产品种的穗粒数以160~220粒为佳,这类品种在协调了"库"与"源"矛盾的同时,还较好地利用了基部绿叶的光合生产能力;大穗型品则应通过适当增施粒肥,充分发挥下部叶片的光合功能以提高结实率和千粒重。(2)采用扩"库"增"源"的高产栽培策略,增施氮肥以补充光合源,从而保证在高粒叶比情况下有较好的籽粒充实度。旱育秧比当地湿润育秧的增产量与海拔高度呈极显著正相关,与当地湿润育秧的产量水平呈极显著负相关;水稻高产高效氮肥施用量与地理位置和土壤肥力呈极显著线性关系。氮后移的增产效果与稻田地力呈显著负相关关系,并通过提高穗粒数和千粒重而增产。建立了以齐穗期剑叶SPAD值(X)预测粒肥高效施用量(Y)的简便适用新方法,Y=-30.798X+1 340.9,r=0.954 7**。形成了水稻高产与蓄水相结合的水分管理技术。(3)水稻高产栽插密度分别与施氮量和不同品种之间的穗粒数呈极显著负相关关系;每穗粒数偏少的品种更适宜强化栽培,生产上以选择传统栽培条件下的穗粒数不超过170粒的中小穗型品种为宜。前氮后移增产量(Y)与杂交组合穗粒数(X)的关系可表述为:Y=2 607.9-11.02X(R2=0.630 8),穗粒数≤237粒可作为采用前氮后移施肥法的杂交品种的选择指标。有待进一步补充和完善的研究内容主要有:适应机插、机收的杂交水稻品种"库""源"结构,杂交水稻前期苗情诊断与高产高效施肥技术,杂交水稻倒伏的早期监测与预防技术,和杂交水稻减氮增产高效技术。     

头季稻齐穗期剑叶光合产物分配与再生稻产量的相关性

以两系、三系杂交组合及其父本为材料,用14C同位素示踪法研究了头季稻齐穗期剑叶光合产物的分配及其与再生稻产量的相关性,结果表明:(1)头季稻齐穗期剑叶光合产物80%~90%分配到穗部,10%~20%残留于叶、茎,且主要残留在剑叶中,仅5%左右残留在茎鞘中,茎鞘各节间残留量一般表现为倒1>倒2>倒3>倒4的趋势,倒2以下节间贮藏的光合产物占茎秆总量的1/3~2/3,品种(组合)间差异较大;(2)稻桩贮藏光合产物的52%~70%转运至再生稻体内,且分配至穗部的最多;(3)头季稻成熟期残留在茎鞘中,特别是倒2以下节间中的光合产物越多越有利于再生稻产量的提高;(4)本试验条件下,再生稻产量构成因素中,影响产量的首要因素是穗粒数。可见,选用穗粒数多、成熟期残留在茎鞘,特别是倒2以下节间中的光合产物较多的品种进行再生培植,有利于获得再生稻高产。     

双季机插稻不同产量水平群体的产量构成特征研究

为明确双季机插稻产量构成特征及高产协同规律,促进双季稻机插栽培技术的发展,以4个早稻(株两优30、两优287、中嘉早17和中早35)和4个晚稻(H优518、五丰优T025、五优308和天优华占)品种(组合)为试验材料,研究双季机插稻中产(7 000~8 250 kg·hm^-2)、高产(8 250~9 000 kg·hm^-2)和超高产(>9 000 kg·hm^-2)3个产量水平群体的产量及产量构成特征。结果表明,随着双季机插稻产量水平的提高,有效穗数、每穗粒数和总颖花量均呈显著增加的趋势,结实率和千粒重总体上差异较小;产量与群体总颖花量呈极显著正相关,要实现9 000 kg·hm^-2以上的产量,每平方米颖花量需达到42 000以上;从中产到高产,双季早晚稻总颖花量的增加均主要依靠穗数的增加,从高产至超高产,早稻总颖花量的增加仍可以通过适当增加穗数实现,而晚稻总颖花量的增加应在适当增加穗数的基础上提高每穗粒数。以较多的穗数和较大的穗型协同产出较高的总颖花量,同时保证正常的结实率和千粒重,是双季机插稻超高产基本特征。本研究结果为双季机插稻高产栽培提供了理论依据与实践参考。     

大穗型水稻BL006和R-农白籽粒灌浆过程中源-流-库特性分析

以大穗型水稻品种BL006和R-农白为试验材料,中穗型品种黄华占为对照,在大田栽培条件下,比较不同穗型水稻品种的灌浆动态、群体干物质积累、茎鞘非结构性碳水化合物（NSC）含量、输导组织特征及产量性状,探讨大穗型水稻品种的灌浆结实特性及源-流-库特性。结果表明：（1）大穗型水稻品种BL006和R-农白灌浆起步早、前期灌浆速率快,最终粒重高,不同部位籽粒的灌浆动态基本一致,部位间互为同步灌浆。（2）与中穗型水稻品种相比,大穗型水稻品种BL006和R-农白的穗粒数和千粒重分别升高16.83%、33.75%和13.19%、10.07%,谷粒充实率无显著差异,每穴有效穗数及R-农白的受精率分别降低39.48%、31.24%和10.78%;大穗型水稻品种BL006（全生育期）和R-农白（齐穗期后）的群体干物质积累量升高36.06%和6.59%;灌浆期间茎鞘NSC含量升高99.03%和70.32%;穗颈维管束数量、面积和枝梗维管束的面积显著增加。总之,大穗型水稻品种BL006和R-农白的灌浆速率高、灌浆耗时短、粒重高,其中,BL006的受精率更高,籽粒灌浆更优。灌浆期间,两个大穗型水稻品种“源”足、“流”畅,通过适当减少有效穗数,实现了籽粒的优异灌浆充实,这为探明大穗型水稻品种的灌浆特性及调控机理奠定了基础。     

稍为高大韧水稻结实率较低的生理原因的研究

研究了稍为高大韧水稻籽粒灌浆期间部分生理特性的变化,探讨了其结实率较低的生理原因。结果表明：（1）稍为高大韧水稻的株高极显著高于对照的,总粒数、千粒重显著高于对照的,但结实率极显著低于对照的,单株有效穗数和穗实粒数均与对照的差异不显著;（2）在子粒灌浆前期,稍为高大韧水稻剑叶的叶绿素含量和可溶蛋白质含量比对照的高,根系活力较强,库大源足,但后期根、叶早衰。稍为高大韧水稻的茎鞘物质表观运转率（流）极显著低于对照的,后期源不足、库源不协调、流不畅是稍为高大韧水稻结实率低的主要原因。     

水稻直穗散穗性状的初步研究

在均为散穗穗型的亲本香粳9407和IRBB60配制的RIL群体中,发现5个家系中直立穗型和散穗穗型表现出3∶1的分离。对控制直立穗型性状的基因进行了分子标记定位,定位在第9染色体上基因座位LOC_Os09g26999处,在纯合直穗株系中该基因缺失了637bp,导致蛋白质的翻译提前终止,并有56个氨基酸改变。最后,对直立穗型等位基因的来源进行了探讨。