利用单片段代换系研究水稻产量相关性状QTL加性及上位性效应

产量及其相关性状如单株有效穗数、千粒重、穗实粒数、穗总粒数和结实率等是水稻重要的农艺性状,了解产量及其相关性状QTL的加性及上位性效应对以分子标记聚合育种改良水稻产量具有重要意义。本文以16个单片段代换系及15个双片段代换系分析了水稻产量相关性状QTL的加性及上位性效应。共检出影响产量及其相关性状的13个QTL,包括产量性状1个、单株有效穗数1个、千粒重4个、穗实粒数4个、穗总粒数2个和结实率1个,分布于第2、第3、第4、第7和第10染色体上。此外,检出12对双基因互作。结果显示,2个正向(或负向)产量性状QTL聚合,往往会产生负向(或正向)的上位性效应,能否产生更大(或更小)的目标性状,取决于双片段遗传效应(加性效应与上位效应代数和)绝对值与单片段最大加性效应绝对值的差。本研究结果对实施高产分子标记聚合育种方法有重要参考价值。     

水稻早衰突变体esl2的遗传分析和基因定位

利用EMS诱变水稻籼型恢复系缙恢10号, 从其后代中鉴定出一个早衰突变体esl2, 苗期正常, 孕穗期开始叶尖和叶缘黄化衰老。与野生型相比, 孕穗期和抽穗期光合色素含量均显著下降, 抽穗期倒一叶的超氧化酶歧化酶(SOD)活性、可溶性蛋白(SP)含量降低, 活性氧(ROS)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)和脯氨酸(PRO)含量或活性增加。超微结构观察表明, esl2衰老部位的细胞多中空且形状不规则, 伴随细胞裂解、细胞质溶解等特征; 同时, 叶绿体结构异常, 叶绿体膜溶解、基粒模糊, 基质片层疏松, 类囊体发育异常。遗传分析表明, 该突变体受一对隐性核基因调控。利用1 005株西农1A/esl2的F₂隐性定位群体, 最终将Esl2定位在第4染色体SSR标记RM17122和swu4-13之间, 物理距离约244 kb, 这为Esl2基因的克隆和功能研究奠定了基础。     

水稻细卷叶突变体nrl2(t)的遗传分析和基因定位

研究调控水稻叶片发育基因对水稻功能基因组学和株型改良有着重要的意义。本研究从籼稻恢复系缙恢10号的EMS突变体库中发现一个水稻新型突变体,命名为nrl2_(t)。该突变体叶片卷曲、变细、伸长,茎秆变细,抽穗期提前,叶绿素含量增高,孕穗期剑叶生长素含量降低,而幼穗中生长素含量有所提高。遗传分析表明该性状受一对隐性基因控制。利用SSR标记将该基因定位于第3染色体SSR标记s3RM1和s3RM3之间,物理距离约为114 kb。研究结果为该基因的克隆及进一步揭示细叶卷曲形成的分子机理奠定了基础。     

AFLP增效和减效位点预测杂交水稻产量性状模型构建

选用13个水稻不育系和19恢复系按NCⅡ设计配制2套半双列杂交组合,分别用每套组合F1产量性状对该套亲本AFLP多态性位点(总位点)进行筛选,获得阳性、增效和减效三类位点。分别用基于总位点、阳性、增效和减效4类位点的亲本遗传距离构建AFLP标记预测模型,对另一套组合产量性状进行预测。结果表明:(1)总位点中只有少数为阳性位点。与总位点相似,阳性位点用于产量性状预测时,预测值与实际值的相关系数(以下简称为预测系数)太低;(2)而单独利用增效或减效位点,以及同时利用该2类位点(构建二元模型),3类预测效果均大大提高,其中增效位点对结实率,增效或减效位点,及同时利用增效和减效位点对单株产量,4个预测系数在0.6以上,可以用于指导水稻育种;(3)利用2套组合均筛选到的共同增效和减效位点的预测也达到较高水平,其中4个预测系数在0.5以上,因其所使用的预测位点数大大减少,应用更为有利。     

水稻窄叶突变体nal7(t)的遗传分析与基因定位

本研究以恢复系缙恢10号为试验材料,经过EMS诱变,对水稻叶突变进行了研究。结果表明,群体中发现一个窄叶突变体,表现为叶片变窄、节间变细、结实率降低等一系列突变表型。成熟期的功能叶片宽度为野生型的74.69%,倒一、二、三节的宽度分别为野生型的45.10%、57.38%、74.63%,总叶脉数为野生型的67.36%。遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制,利用SSR标记将其定位在第3染色体长臂RM14379和RM14427之间,遗传距离分别为2.1cM和3.0cM。因与nal7位于相同的染色体区段,暂命名为nal7(t)。     

干旱胁迫对10个水稻外源DNA导入系的农艺性状影响

全球淡水资源日渐缺乏,水稻耐旱种质资源创新对粮食生产安全有重要意义.该研究以10个导入空心莲子草DNA的水稻导入系及2个对照为试验材料,采用二因素随机区组试验设计分析了中后期干旱胁迫下导入系及对照品种间农艺性状的差异.结果表明:①穗长、有效穗数、一次枝梗和二次枝梗数水、旱间没有显著差异;而株高、总粒数、每穗实粒数和结实率水、旱差异显著.可以作为水稻耐旱的参考指标.③从农艺性状判断,6号、8号和10号导入系具有耐旱特性.     

不同遗传背景下杂交水稻产量性状的遗传分析

以两套不完全双列杂交材料分析了不同遗传背景下杂交稻7个产量性状的遗传力、配合力方差所占总变异相对密度的差异,结果表明：①两套材料的7个产量性状一般配合力方差所占总变异相对密度均在65％以上,但第一套材料除单株粒质量外的其它6个性状的一般配合力方差所占总变异的相对密度比第二套平均高出14．01％．②两套材料的7个产量性状的广义遗传力没有显著差异,狭义遗传力因性状不同而存在差异．第一套材料的总粒数、有效穗、千粒质量、穗质量和结实率的狭义遗传力都比第二套高10％以上,而其它两个性状没有明显差异．研究表明不同遗传背景的材料,加性遗传和非加性遗传都随性状不同而有差异．因此,对于不同遗传背景的材料,亲本的选育及组合的评价都要以不同的性状区别对待．     

早、晚期水稻不育系、恢复系产量性状的配合力及遗传力分析

为了解早、晚期不育系和恢复系的产量性状遗传差异,更好地指导杂交稻生产,本研究分别以9个有代表性的早、晚期恢复系和不育系按NCⅡ设计配制9×9不完全双列杂交研究了早、晚期杂交亲本的配合力基因型方差及遗传力间的差异,结果表明,①晚期恢复系除千粒重外的其它6个产量性状的一般配合力基因型方差都高于早期恢复系.晚期不育系的5个产量性状的一般配合力基因型方差与早期不育系没有差异,总粒教和穗重却明显低于早期不育系.②在产量性状非加性基因互作的利用上,后期恢复系配组的单株产量、不育系配组的单株产量、结实率、总粒数和实粒数等基因间的互作高于早期杂交组合.③早、晚期不育系及恢复系的产量性状的加性和非加性基因受环境影响因性状不同而异.④不同环境下不同组合都表现千粒重的遗传力最高和单株产量最低,其它产量性状的遗传力不尽相同.因此,要使杂交稻高产迈上一个新台阶,必须加强有突破性的不育系的培育和注重恢复系大粒的选育,同时重视非加性效应的利用以及调节不稳定基因的表达.     

水稻叶尖早衰突变体lad的形态、生理分析与基因定位

叶片作为植物的主要光合作用场所,研究其早衰机制对提高作物的经济产量具有非常重要的意义。本研究报道了一个来自EMS诱变优良恢复系缙恢10号的新水稻叶尖早衰突变体lad (leaf apex dead),其叶尖在第5片叶抽出前呈正常状态,当第5叶完全抽出之后前5叶的叶尖变黄并最终枯死;随后的叶子在完全抽出后,叶尖也逐渐变黄并枯死。对该突变体的生理生化分析发现,其叶绿素含量、可溶性蛋白含量明显下降,SOD酶活性异常。其株高、叶长、粒数等也都显著降低。经遗传分析,该突变性状受一对隐性单基因控制,利用分子标记将该基因定位于第11染色体SSR标记SWU11-19和SWU11-5之间,遗传距离为13 cM,并且与SSR标记SWU11-25和SWU11-27共分离。本研究结果为该基因的进一步克隆和功能研究奠定了良好基础。