用单片段代换系（SSSLs）研究水稻株高及其构成因素QTL加性及上位性效应

株高是典型的数量性状,易受遗传背景和环境等因素的影响。单片段代换系和双片段聚合系减少了个体间遗传背景的干扰,是鉴定QTL和研究QTL上位性的新型遗传材料。本研究采用随机区组试验设计方法以初级单片段代换系间杂交衍生的16个次级单片段代换系和15个双片段聚合系分析了株高及其构成因素QTL的加性效应及加性×加性上位性效应。共鉴定出11个QTL,其中3个株高QTL,1个倒1节间长QTL,2个倒2节间长QTL,2个倒3节间长QTL和3个倒4节间长QTL,分布于第4、6和10染色体上。鉴定出23对双基因互作,其中7对为没有显著效应的座位间互作,16对为有显著效应的QTL与没有显著效应的座位间互作。结果表明,QTL加性效应和QTL间的上位性效应都是株高及构成因素的重要遗传组成。通过单片段代换系杂交衍生的次级单片段代换系和双片段聚合系可提高QTL鉴定和上位性分析的灵敏度。     

一个水稻抽穗期主基因Hd(t)的遗传分析及分子定位

从缙恢10/R21的杂种后代中发现了一个抽穗期稳定遗传的迟熟恢复系N91(110~114 d),以早熟不育系金23A(89~94 d)作为杂交和回交亲本,获得的F₂和BC₁F₁群体抽穗期均表现双峰分布,χ²检测表明其抽穗期受一对主基因控制,暂命名为Hd(t)。在400多对SSR引物中筛选出5对在早熟基因池和迟熟基因池中表现差异的引物,进行单株验证,用回交群体进行基因定位,发现位于第7染色体长臂末端的SSR标记RM1364和RM3555与Hd(t)连锁,遗传距离分别为32.7 cM和22.5 cM。在目标区域进一步合成8对SSR引物,将Hd(t)基因定位在RM22143与第７染色体末端之间,与RM22143相距12.9 cM。该结果为Hd(t)基因的精细定位、分子标记辅助育种和基因克隆奠定了基础。     

水稻籽粒簇生材料Z1820簇生性的遗传分析

用簇生性亲本Z1820与无簇生性的正常亲本缙香1A、缙2A和缙4A杂交得F1代,让F1自交得F2,同时以缙香1A、缙2A和缙4A为轮回母本亲本回交得BF1,调查各世代簇生情况。结果分析表明：F1的簇生性为中间类型,F2、BF1的簇生性在簇生程度上产生分离;Z1820与缙香1A、缙2A产生的后代的遗传行为符合单基因不完全显性遗传,而Z1820与缙4A的遗传表现则有所偏离,缙4A可能具有影响簇生性表现的遗传因子。笔者首次使用簇生率描述水稻的簇生性。     

一个水稻抽穗期主基因Hd(t)的遗传分析及分子定位

从缙恢10/R21的杂种后代中发现了一个抽穗期稳定遗传的迟熟恢复系N91(110~114 d)，以早熟不育系金23A(89~94 d)作为杂交和回交亲本，获得的F₂和BC₁F₁群体抽穗期均表现双峰分布，χ²检测表明其抽穗期受一对主基因控制，暂命名为Hd(t)。在400多对SSR引物中筛选出5对在早熟基因池和迟熟基因池中表现差异的引物，进行单株验证，用回交群体进行基因定位，发现位于第7染色体长臂末端的SSR标记RM1364和RM3555与Hd(t)连锁，遗传距离分别为32.7 cM和22.5 cM。在目标区域进一步合成8对SSR引物，将Hd(t)基因定位在RM22143与第７染色体末端之间，与RM22143相距12.9 cM。该结果为Hd(t)基因的精细定位、分子标记辅助育种和基因克隆奠定了基础。     

中国稻与美国稻的SSR标记多态性分析

从88对平均分布于水稻12条染色体的SSR引物中筛选出24对用于33份美国稻和13份中国稻的多态性分析,24对引物在46份材料中共检测到189条带,其中多态性带177条,多态率高达93．65％。UPGMA聚类分析把46份材料分为两大类,28份美国稻组成Ⅰ类,另5份美国稻与13份中国稻组成Ⅱ类;在Ⅱ类中,美国稻与中国稻分别聚为Ⅱ-Ⅰ和Ⅱ一22个亚类。结果表明：美国稻与中国稻之间的遗传差异大于美国稻之间的遗传差异大于中国稻之间的遗传差异。美国稻与中国稻之间、部分美国稻之间遗传背景差异显著。     

水稻功能叶性状的遗传分析

以籼型水稻13个不育系和19个恢复系为材料,按NCⅡ交配设计配制两套杂交组合（7×10和9×9）,在四川泸州和重庆北碚两个不同的生态环境下,研究水稻剑叶、倒2叶和倒3叶的遗传特征。剑叶宽、倒2叶长和宽、倒3叶长的遗传变异是由加性和显性效应共同引起的,但叶宽是加性效应占主导地位,而叶长则以显性效应为主,剑叶长的遗传变异主要由显性效应引起,倒3叶宽的遗传变异则主要由加性效应引起。功能叶各性状的加性效应与环境互作不显著,而叶长的显性效应与环境互作均达到显著或极显著水平。两套组合中叶宽的狭义遗传率均大于叶长,其中最大的是倒2叶宽,分别为58.65%和48.19%。叶长和叶宽均表现出不同程度的中亲优势或负向超亲优势,其中,叶长和叶宽的中亲优势率变幅为446%（倒3叶宽,第1套）~27.53%（倒3叶长,第2套）,而6个功能叶性状的杂种优势指数则均大于100%。     

水稻雄蕊雌蕊化突变体的遗传分析

在杂交育种后代中发现了一个水稻雄蕊雌蕊化突变体 ,表现为 :外颖和内颖变窄 ,外颖弯曲呈弯月形 ,内外颖不闭合 ,1～5枚雄蕊转变为雌蕊或雌蕊 雄蕊嵌合体。由于高度雌性不育 ,突变纯合体本身无繁殖保持功能 ,只能通过杂合体繁衍 ,在自交 15代后仍分离出完全相同的突变体 ,表现稳定遗传特性。遗传分析表明该突变体由单隐性基因控制。     

不同环境条件下籼型杂交稻株高的发育遗传研究

采用数量性状的加性 显性发育遗传模型分析了按NCⅡ交配设计的两套籼型三系杂交水稻在两种环境条件下株高的发育遗传规律。供试材料和环境均会影响水稻株高表现,且环境对株高的影响随发育进程的推进不断减小。在不同发育阶段,水稻株高主要受加性和显性效应基因共同控制,但影响程度会随供试材料的改变而有所不同;基因型与环境互作效应会对株高产生一定影响;控制株高的遗传效应在各发育时期均有新的表现,且加性效应的表达比显性效应的表达更为活跃;条件环境互作效应亦会对株高发育遗传产生一定影响,前期影响尤其大;水稻株高的群体平均优势总体上随发育进程的推进而逐渐增加,至成熟期达到最大;群体超亲优势的变化规律因供试材料的不同而略微出现一些差异,但均在后期趋于稳定,且均为正值。在多数发育时期,水稻株高条件群体平均优势达到正向显著或极显著水平,而条件群体超亲优势达到负向显著或极显著水平,即群体平均优势和群体超亲优势在各时期均有新的表现,但其表现的大小和方向均有所不同。     

水稻籽粒簇生材料Z1820簇生性的遗传分析

用簇生性亲本Z1820与无簇生性的正常亲本缙香1A、缙2A和缙4A杂交得F1代,让F1自交得F2,同时以缙香1A、缙2A和缙4A为轮回母本亲本回交得BF1,调查各世代簇生情况。结果分析表明:F1的簇生性为中间类型,F2、BF1的簇生性在簇生程度上产生分离;Z1820与缙香1A、缙2A产生的后代的遗传行为符合单基因不完全显性遗传,而Z1820与缙4A的遗传表现则有所偏离,缙4A可能具有影响簇生性表现的遗传因子。首次使用簇生率描述水稻的簇生性。     

水稻小穗簇生性近等基因系的构建及其近等性评价

为了研究育种中间材料Z1820突变产生的小穗簇生基因对农艺性状的影响和对该基因进行定位克隆，我们用恢复系泸恢17(LH17)和N45作母本，Z1820作父本杂交，并用上述恢复系作轮回亲本，连续回交并自交，获得了簇生性近等基因系Cl-LH17和Cl-N45。用形态相似法和SSR标记对获得的两对近等基因系进行多态性分析，结果表明：（1）LH17和Cl-LH17在株高、穗长上有显著差异，在所考查的其他性状上差异不显著；N45和Cl-N45仅在穗长上有显著差异。（2）在所选用的120对SSR引物中，对LH17和Cl-LH17，只有第6染色体的两个引物（RM7434、RM5957）揭示了多态性，而对N45和Cl-N45则有位于3条染色体上的4个引物能揭示多态性。综合形态和SSR标记分析说明，LH17和Cl-LH17是一对近等性理想的簇生性近等基因系，有利于该簇生基因的进一步研究；Z1820的簇生基因能使穗长、株高负增长，对有效穗、每穗总粒数、结实率等重要性状无显著影响。（3）簇生性在N45的遗传背景中的表现强于在LH17的遗传背景中的表现。