三系杂交水稻中杂种优势位点的发掘与简要遗传分析

用1套以籼型恢复系IR24为背景亲本、渗入粳稻Asominori血缘的65个家系的染色体片段置换系[chromosome segment substitution (CSS) lines of IR24 as recipient parent and Asominori as donor parent,简称IAS群体]为父本,以赣香A、五丰A两个籼型不育系为母本配制杂交组合,测定了两个群体与产量相关的5个性状的杂种优势。利用染色体片段置换系已有的分子标记图谱和QTLIciMapping软件,采用逐步回归和极大似然估计相结合的方法,以LOD值≥2.0作为经验阈值来判断QTL是否存在来检测影响杂种优势的数量性状位点。研究结果表明,在两套测交群体中共检测到100个杂种优(劣)势位点;在所有检测到的影响单株有效穗数、平均穗长、着粒密度、千粒重等性状的杂种优(劣)势位点中,分别位于第3、7和11染色体上的与杂种优势紧密连锁的分子标记RM5474、RM336、RM287能够在两套测交群体中检测到;还有其它一些微效QTL位点也表现出一因多效现象。     

利用染色体片段置换系浅析三系杂交水稻中的杂种优势位点

拟用一套以籼型恢复系IR24为背景亲本,渗入粳稻Asominori血缘的共有65个家系的染色体片段置换系(chromosome segment substitution(CSS)lines of IR24 as recipient parent and Asominori as donor parent,简称IAS群体)为父本,以荣丰A、中9A、1133A、1A 4个籼型不育系为母本,测定与产量相关的5个农艺性状的杂种优势。利用染色体片段置换系已有的分子标记图谱和QTLIci Mapping软件,采用逐步回归和极大似然估计相结合的方法,以LOD值≥2.0作为经验阈值来判断QTL是否存在来检测影响杂种优势的数量性状位点。研究结果表明,4套测交群体共检测到94个杂种优势位点,在所有检测到影响单株有效穗数,平均穗长,着粒密度,千粒质量等性状杂种优势位点中,分别位于第3,7和11染色体上的分子标记RM5474,RM336,RM287能够在4套测交群体中检测到,表现出一因多效现象,因此认为,QTL的一因多效可能也是杂种优势形成的遗传基础之一。     

控制水稻穗形相关性状的QTL定位

穗是水稻产量的最终表达部位,穗部性状在产量构成因素中占有很重要的地位.该研究采用以粳稻Asominori为遗传背景、籼稻IR24为染色体片段供体的染色体片段置换系(Chromosome segment substitution lines,CSSLs)群体,于2007年和2008年对水稻穗部性状进行了相关分析及其数量性状位点(Quantitative trait loci,QTL)的定位.结果表明:穗部性状与单株产量存在极显著的正相关,并检测到影响5个相关性状的33个QTL,分布在第1、第3、第4、第6和第8条等染色体上,贡献率介于5.35%与37.59%之间,其中两年同时检测到的稳定表达QTL10个,约占30.3%;在第1染色体RM493和RM5496标记附近、第4染色体RM317标记附近、第6染色体RM217标记附近和第8染色体RM331及RM502标记位置均检测到能同时控制穗部多个性状的QTL,可能是因为基因的多效性或基因的紧密连锁所致.在育种中利用与这些QTL连锁的分子标记进行辅助选择,将有助于多个性状的协同改良.     

利用染色体片段置换系(CSSLs)群体检测水稻剑叶形态性状QTL

2007和2008年对以粳稻Asominori为受体、籼稻IR24为供体的染色体片段置换系(chromosome segment substitu-tion lines,CSSLs)群体的剑叶形态性状(剑叶长、宽、长宽比及叶面积)进行了相关性分析和QTL检测。结果表明:不同剑叶形态性状间存在极显著的正相关性,剑叶形态性状与单株产量间也存在极显著的正相关性。利用基于完备复合区间作图方法的QTL检测软件(QTL IciMapping V2.0)进行QTL的联合定位分析,两年共定位到17个控制剑叶形态性状的QTL,分布在第1、2、4、6、7和8等多条染色体上,贡献率为5.30%～32.22%。其中位于第2染色体RM262标记位点控制剑叶长宽比性状的qRFLW2的贡献率最大,对改良剑叶长宽比性状具有重要的育种价值,而在第1染色体RM5496标记、第2染色体RM262标记、第7染色体RM248和RM455标记附近以及第8条染色体RM331位置上存在同时控制剑叶长、宽和叶面积的QTL簇,可为协同改良水稻剑叶形态性状的分子育种提供有用信息。     

玉米主要植株性状的杂种优势位点分析

【目的】鉴定玉米株高等植株性状的杂种优势位点为优良玉米新品种选育提供重要的理论依据。【方法】利用一套以综3为供体,许178为受体的单片段代换系群体及其与轮回亲本许178的测交群体,于2014年在河南浚县、新乡、长葛3个试点进行田间鉴定,完全随机区组设计,3次重复,散粉后对株高、穗位高、叶片数进行测定。利用Duncan’s多重比较和t测验分别对玉米株高、穗位高和叶片数进行QTL分析和杂种优势位点分析。【结果】单片段代换系的测交群体在主要植株性状上均表现出一定的杂种优势,其中,株高在浚县、新乡和许昌点的中亲优势值分别为4.74%、3.61%和1.09%,穗位高的中亲优势值分别为6.06%、7.77%和7.51%,叶片数的中亲优势相对较小。利用SSSL群体在3个环境中定位了9个株高的QTL、10个穗位高的QTL、5个叶片数的QTL。利用测交群体定位了6个株高的杂种优势位点,其中3个HL同时被检测到;穗位高检测到8个杂种优势位点,有1个HL被同时检测到;叶片数定位了5个杂种优势位点,有1个HL被同时检测到。利用SSSL及其测交群体分别检测到3个植株性状的24个QTL和19个HL,在5个单片段代换系同时检测到同一性状的QTL和HL。【结论】株高、穗位高和叶片数的杂种优势在单片段代换系测交群体中呈:株高穗位高叶片数。定位到的QTL和HL中的一些在不同环境间存在保守性,且具有较大贡献率,这些主效QTL/HL所在的染色体区域可能存在调控所对应性状的主要基因,可作为进一步研究的依据。而且,少数染色体片段同时调控多个性状的杂种优势,表明所测性状间存在相关性。此外,定位到的株高、穗位高多数HL表现出超显性效应,而多数总叶片数相关的HL显示出显性效应,表明所测性状杂种优势主要来源于位点间的超显性效应。所测的3个性状间存在相关性,3个性状间平衡是遗传改良的重要目标。在育种实践中,上述主效QTL和HL可通过分子标记辅助选择,应用于理想株型育种,加快3个性状间协同改良进程。     

利用单片段代换系测交群体定位玉米株高和穗位高的杂种优势位点

以优良自交系lx 9801背景的昌7-2单片段代换系为基础材料,利用与自交系T 7296构建的测交群体,通过1年2点的田间试验,对玉米株高和穗位高的数量性状位点(QTL)和杂种优势位点(HL)进行了定位。结果表明,单片段代换系群体在2个环境中定位了16个和13个控制玉米株高和穗位高的QTL,其中有8个株高和4个穗位高的QTL在2个环境中同时被检测到。测交群体在2个环境中共检测到9个株高和6个穗位高的HL,分别有2个HL在2个环境中同时被检测到。此外,株高和穗位高分别有3个QTL和HL位于相同的染色体片段上,说明株高和穗位高的表型性状和杂种优势可能有部分相同的基因控制。     

利用染色体片段置换系定位水稻粒型QTL

水稻粒型是衡量稻米外观品质的重要指标之一,鉴定和定位水稻粒型QTL对开展水稻粒型分子育种具有重要意义.本研究以8个染色体片段置换系为材料,选用分布水稻12条染色体上的153个SSR标记检测染色体片段置换系的置换片段,采用代换作图法对控制水稻粒型的3个主效QTL进行定位.结果表明:153个SSR标记中有104个标记在亲本间具有多态性,多态率为68.0%;8个染色体片段置换系在第3和第5染色体分别有6个和2个置换片段,置换片段长度分别为14.8 cM、16.6 cM、 15.5 cM、18.9 cM、29.1 cM、35.0 cM、17.9 cM 和17.0 cM,平均长度为20.6 cM;8个置换片段上共鉴定出3个粒型QTL,控制粒长的qGL-3-1 和qGL-3-2分别被界定在水稻第3染色体RM5551与RM6832及RM6832与RM3513之间,遗传距离分别为14.8 cM和5.3 cM的范围内,控制粒宽的qGW-5被界定在水稻第5染色体RM267与RM169之间遗传距离约11.7 cM的范围内.利用染色体片段置换系能准确地定位水稻粒型QTL,qGL-3-1、qGL-3-2和qGW-5的鉴定和初步定位为其进一步精细定位及分子标记辅助选择奠定了基础.     

利用三重测交群体解析玉米穗部性状杂种优势遗传学基础

玉米穗部性状与产量密切相关,剖析控制穗部性状杂种优势数量性状位点(QTL)有助于加深杂种优势作用机制的理解,为杂种优势的应用提供理论指导。本研究根据三重测交交配设计方法组配了121个测交后代的三重测交(TTC)群体,并利用完备区间作图法(ICIM)对穗部性状杂种优势进行了QTL分析。经检测,共发现13个主效QTLs。其中,穗长检测到2个QTL,穗粗检测到4个QTL,穗行数检测到1个QTL,行粒数检测到2个QTL,百粒质量检测到4个QTL。这些QTL分别分布于第1、第2、第3、第4、第5和第10染色体上。QTL位点作用模式分析结果表明,超显性位点最多(10个),加性位点最少(2个),单位点可解释8.2%~23.3%的表型变异。对QTL位点上位性互作进一步剖分发现,穗粗、穗行数和百粒质量性状中存在9对不同位点的上位性互作,单位点可解释20.4%~35.3%的表型变异。研究结果表明,加性、显性及两位点上位性互作是玉米穗部性状杂种优势形成的主要遗传学基础。     

高CO2浓度下水稻穗部性状的QTL分析

【目的】了解大气CO₂浓度升高对水稻穗部性状遗传表达的影响,为今后合理筛选育种材料提供依据。【方法】以粳稻Asominori与籼稻IR24所衍生的染色体片段置换系（CSSLs）为材料,在已构建的染色体置换系遗传图谱的基础上,对比分析水稻穗部性状在FACE（约570 µmol CO₂·mol^-1）和正常大气CO₂浓度（约370 µmol CO₂·mol^-1）下的变化及其LOD≥3.0时的数量性状位点（QTL）。【结果】FACE下,Asominori和IR24的穗长、一次枝梗数、每穗总粒数、瘪粒数、结实率和着粒密度的表型值均高于对照;而Asominori和IR24所衍生的CSSLs的穗部性状对CO₂浓度升高却呈现出正负两种响应,呈正响应且变化最大的置换系为AI9（穗长）、AI30（一次枝梗数）、AI63（每穗总粒数）、AI62（瘪粒数）、AI50（结实率）和AI2（着粒密度）;FACE和对照条件下共检出15个QTL,分布在第1,3,4,5,6,7,8,12条染色体上;其中,FACE下检测出8个QTL,对照条件下检测出7个QTL。仅有1个QTL（qPB5^-4 ）在FACE和对照条件下同时被检测到。【结论】筛选出了水稻穗部性状对CO₂浓度升高呈极显著正响应的6个置换系,为将来水稻育种提供材料;在FACE和对照下共检测出控制穗部性状的QTL 15个,没有检测到控制穗部性状的QTL与环境显著互作的位点。     

高CO2

 【目的】了解大气CO₂浓度升高对水稻穗部性状遗传表达的影响,为今后合理筛选育种材料提供依据。【方法】以粳稻Asominori与籼稻IR24所衍生的染色体片段置换系（CSSLs）为材料,在已构建的染色体置换系遗传图谱的基础上,对比分析水稻穗部性状在FACE（约570 µmol CO₂·mol^-1）和正常大气CO₂浓度（约370 µmol CO₂·mol^-1）下的变化及其LOD≥3.0时的数量性状位点（QTL）。【结果】FACE下,Asominori和IR24的穗长、一次枝梗数、每穗总粒数、瘪粒数、结实率和着粒密度的表型值均高于对照;而Asominori和IR24所衍生的CSSLs的穗部性状对CO₂浓度升高却呈现出正负两种响应,呈正响应且变化最大的置换系为AI9（穗长）、AI30（一次枝梗数）、AI63（每穗总粒数）、AI62（瘪粒数）、AI50（结实率）和AI2（着粒密度）;FACE和对照条件下共检出15个QTL,分布在第1,3,4,5,6,7,8,12条染色体上;其中,FACE下检测出8个QTL,对照条件下检测出7个QTL。仅有1个QTL（qPB5^-4 ）在FACE和对照条件下同时被检测到。【结论】筛选出了水稻穗部性状对CO₂浓度升高呈极显著正响应的6个置换系,为将来水稻育种提供材料;在FACE和对照下共检测出控制穗部性状的QTL 15个,没有检测到控制穗部性状的QTL与环境显著互作的位点。