稻米粒形的QTL定位及上位性和QE互作分析

利用'广陆矮4号'×'佳辐占'水稻重组自交系构建了SSR标记的遗传图谱.联合2007年和2008年获得的两组稻米粒长(GL)、粒宽(GW)、长宽比(L/W)数据应用混合线性模型方法进行QTL定位,并作加性效应、加性×加性上位互作效应以及加性QTL、上位性QTL与环境的互作效应分析.结果显示;(1)在加性效应分析中两个群体共检测到4个控制粒长的QTL,4个控制粒宽的QTL,5个控制长宽比的QTL,贡献率分别为13.81%、15.36%和 16.29%.(2)在上位互作效应分析中两个群体共检测到2对控制粒长的互作QTL,1对控制粒宽的互作QTL,3对控制长宽比的互作QTL,贡献率分别为5.77%、2.59%和7.42%.(3)环境互作检测中,发现共有13个加性QTL和4对QTL的加性×加性上位性与环境产生了互作效应.结果表明,上位性效应和加性效应都影响稻米粒形遗传,QE互作效应也对粒形有着显著的影响.     

水稻生育后期叶绿素含量的QTLs及其与环境的互作分析

利用Dular和Lemont杂交后代单粒传衍生的123个F12家系所组成的重组自交系（RILs）群体,研究水稻剑叶叶绿素含量的数量性状基因座（QTL）.分别在2005年和2006年考察该RIL群体齐穗期剑叶叶绿素含量,并进行QTL定位和上位性分析及其与环境的互作效应分析.结果表明：在4对染色体上共检测到10个控制叶绿素含量的加性QTLs,共解释了73.51%的遗传变异,单个QTL的表型贡献率为2.08%～20.14%,其中6个和环境存在显著互作;同时也检测到13对影响叶绿素含量的加性×加性上位性互作,其中6对具有显著的上位性环境互作效应.     

大豆小区产量及其相关性状QTL间的上位性和环境互作效应

以晋豆23栽培大豆(Glycine max)为母本、灰布支黑豆(ZDD2315,半野生大豆)为父本衍生出447个RIL群体,通过构建SSR遗传图谱及利用混合线性模型分析方法,对2年大豆小区产量及主要植物学性状进行QTL定位,并作加性效应、加性×加性上位互作效应及环境互作效应分析。结果显示,共检测到12个与小区产量、单株粒重、单株茎重、单株粒茎比、有效分枝、主茎节数、株高和结荚高度相关的QTL,分别位于A1、A2、H_1、I、J_2和M连锁群上。其中小区产量、株高、单株粒重、有效分枝和主茎节数均表现为遗传正效应,即增加其性状的等位基因来源于母本晋豆23。同时,检测到11对影响小区产量、单株粒重、单株茎重、株高和结荚高度的加性×加性上位互作效应及环境互作效应的QTL,发现22个QTL与环境存在互作。实验结果表明,上位效应和QE互作效应对大豆小区产量及主要农艺性状的遗传影响很大。进行大豆分子标记辅助育种时,既要考虑效应起主要作用的QTL,又要注重上位性QTL,这样有利于性状的稳定表达和遗传。     

芥菜型油菜每角籽粒数QTL 的上位性互作和环境互作分析

【目的】为揭示芥菜型油菜及芸薹属作物每角籽粒数形成的分子机理,提高和改良芥菜型油菜产量和育种工作奠定基础。【方法】研究以包含221个芥菜型油菜株系的重组自交系(recombinant inbred line, RIL)群体为材料,在5个环境条件下对每角籽粒数性状进行加性QTL、加性×加性上位互作及环境互作分析。【结果】(1)共检测到7个与每角籽粒数相关的加性QTL,主要分布在芥菜型油菜A02、A03、A05、A08、B02和B03等染色体上,其加性效应分布在(-11.642 4)～4.524 6之间,其中qSS2-71的加性效应和遗传率均最大,分别达到-11.642 4和14.44%,其余6个加性QTL的加性效应和遗传率均较小;(2)检测到7对影响每角籽粒数的加性×加性QTL上位互作效应及其与环境的互作效应,上位性QTL互作效应值分布在(-4.930 8)～4.193 6之间,7对上位性QTL与不同环境互作的遗传力均接近0;(3)每角籽粒数性状的广义遗传率为80.98%,狭义遗传率为30.98%。【结论】综合分析,芥菜型油菜每角籽粒数受一定环境影响,但控制该性状的加性效应受环境影响较小...     

小麦重组自交系(RILs)群体碳同位素分辨率的QTL分析

为了探知小麦水分利用效率(WUE)碳同位素分辨率(Δ)的遗传机理,以小麦重组自交系(RILs)群体为材料,在不同水分条件下研究Δ的遗传规律,并进行QTL定位。结果表明:(1)RILs群体的Δ值呈正态分布,Δ属于数量性状遗传。(2)共检测到11个主效QTL,主要位于2B、3B、7B、1D和3D染色体上,表型贡献率在10.83%~46.87%之间,有9个加性QTL(A-QTL)与环境发生互作,互作贡献率在1.02%~3.15%之间。(3)检测到5对影响Δ的上位QTL(AA-QTL),其中3对AA-QTL与环境发生互作,互作贡献率在0.86%~2.01%之间。(4)加性效应及贡献率大于上位性效应及贡献率,A-QTL与环境互作贡献率大于AA-QTL与环境互作贡献率,表明RILs群体中Δ遗传变异主要受加性效应影响,控制Δ的主效基因作用较大,受水分环境影响较小。     

利用双单倍体群体剖析水稻产量及其相关性状的遗传基础

主效QTL、上位性效应和它们与环境的互作(QE)都是数量性状的重要遗传因素。利用籼粳交珍汕97／武育粳2号F1植株上的花药进行组织培养得到的190个双单倍体群体和179个微卫星标记,通过两年两重复田间试验,采用混合线性模型方法分析了9个控制水稻产量及其相关性状的遗传效应,得到57个主效QTL,41对上位性互作,8对QTL与环境的互作和7对上位性效应与环境的互作。单个主效QTL解释这些性状1．3％～25．8％的表型方差。各性状QTL的累积表型贡献率达11．5％～66．8％。大多数性状之间具有显著的表型相关性,相关性较高的性状之间常具有较多共同或紧密连锁的QTL。结果表明,基因的多效性或紧密连锁可能是性状相关的重要遗传基础。     

水稻生物学产量及其构成性状的QTL定位

QTL的加性效应、加性×加性上位性效应及它们与环境的互作效应是数量性状的重要遗传分量.利用IR64/Azucena的125个DH品系为群体,分析了水稻生物学产量及其两个构成性状干草产量和谷粒产量的遗传组成.用基于混合模型的复合区间作图(MCIM)方法进行QTL定位.检测到12个位点有加性主效应,27个位点涉及双位点互作,18个位点存在环境互作.结果表明水稻生物学产量和它的两个构成性状普遍存在上位性效应和QE互作效应.此外,还探讨了性状间相关的遗传基础.发现4个QTLs和一对上位性QTLs可能与生物学产量与干草产量之间的正相关有关.3个QTL可能与干草产量与谷粒产量之间的负相关有关.这些结果可能部分地解释了这3个性状相关的遗传原因.通过对水稻生物学产量及其两个构成性状所定位QTL的分析,加深了对数量性状QTL的认识.首先,QTL的上位性效应和QE互作效应是普遍存在的;其次,QTL的多效性或紧密连锁可能是遗传相关的原因,当QTL对两个性状作用的方向相同时可导致正向遗传相关,反之则为负向遗传相关,当有些QTL表现为同向作用而另一些QTL表现为反向作用时,则可削弱性状间的遗传相关性;第三,复合性状的QTL效应可分解为其组成性状的QTL效应,如果QTL对各组成性状的效应方向相反而相互抵消,可使复合性状的QTL效应不易被检测;第四,加性效应的QTL常参预构成上位性效应,而具有上位性效应的QTL并非都有加性主效应,表明忽略上位性的QTL定位方法会降低检测QTL的功效;最后,鉴别不同类型的QTL效应有利于指导育种实践,选择主效QTL适用于多环境,QE互作QTL适用于特定环境,对上位性QTL应强调选择基因组合而并非单个基因.     

水稻对叶瘟和穗瘟部分抗性的遗传分析

在一个水稻籼籼交重组自交系群体中,选用由感病株系构成的2个亚群体和2个不同的稻瘟病菌小种,进行了水稻对叶瘟部分抗性的QTL定位,还选用由感病而且抽穗期相近的株系构成的亚群体和另一个病菌小种,进行了水稻对穗瘟部分抗性的QTL定位,将病叶面积百分比(DLA)、病斑大小(LS)和病斑数(LN)作为对叶瘟部分抗性的性状,将病斑长度(LL)和孢子量(CA)作为对穗瘟部分抗性的性状。所构建的图谱包含168个标记。应用QTLMapper 1．01b,共检测到11个表现主效应的QTL和28对双因子互作,有3个表现主效应的QTL参与对同一性状的互作。QTL的主效应对单一性状的贡献率为4．7％～38．8％,而上位性效应对单一性状的贡献率为16．0％～51．7％,QTL的主效应对大多数性状的贡献率小于互作效应,表明互作效应对于部分抗性的重要作用。对穗瘟部分抗性的两个性状LL和CA,所检测到QTL总效应的贡献率分别达到70．6％和82．6％,表明由排除了主效抗病基因的感病株系组成的亚群体适合于进行部分抗性QTL定位。     

应用中国和欧洲油菜建立的双二倍体群体对3个重要农艺性状的QTL定位以及与环境的互作分析

以中国的高油分自交系“高油”和欧洲高含油量品种“Sollux”的F1产生的282个株系组成的双二倍体(DH)群体为材料,在125个SSR标记座位构建的连锁图谱基础上,根据在中国和欧洲四个不同环境下的表型鉴定结果,采用混合线性模型基础上的QTL分析软件,对油菜3个重要农艺性状:株高,开花期和成熟期进行了数量性状基因座位(QTL)的联合定位分析,估测了这些QTL的加性、上位性以及与环境的互作效应。结果表明各性状均受多个加性、加加上位以及与环境互作的QTL控制。株高受多个QTL影响(12个位点具有加性或兼有环境互作效应,5个位点具有互作效应),以加性效应为主,加性效应总和可解释定位群体表型变异的75%左右,并多兼有上位性效应。12个主效QTL中,9个是“高油”等位基因相对“Sollux”有降低株高的作用,大多数加性×环境互作QTL的有效等位基因具有环境选择特异性。7个ae基因座位中,5个“高油”等位基因在杭州种植环境下,除一例外所有在德国环境下的互作基因座中,“Sollux”等位基因起着增加株高的作用,加加上位性主效总和为加性主效总和的三分之一。7个控制花期和8个控制成熟期的主效QTL中,分别有6个和5个是来自“高油”的等位基因相对“Sollux”具有提前开花和成熟的效应,这些QTL的效应总和占到性状表型变异的60%左右。5个位于第2和第12连锁群中的2个大效应QTL可能和已多次报导的VFN1和VFN3基因相近或相同。开花期和成熟期两性状均检测到显著的ae互作效应,双亲等位基因的效应在各环境下呈离散分布。位于14和19连锁群上的两个主效株高QTL同时也是控制开花期和油分含量的基因位点,因而利用这两个位点进行标记辅助筛选时要考虑到对油分含量的影响。控制成熟期的8个主效QTL中有3个同时也是控制开花期的基因座位,证实了开花期和成熟期高度正相关的遗传基础,两个生育性状均表现有较弱的QTL间加加上位互作,但以主效QTL的作用为主。     

水稻种子活力QTL定位及上位性分析

利用1个粳／籼交来源(Lemont／Teqing)、包含264个重组自交系的作图群体,采用纸卷法在18℃培养箱中进行2次重复的发芽实验,考察了种子发芽7d、9d和1ld的发芽率,种子发芽15d后的芽长及干重等种子活力的相关性状。结合一张含有198个DNA标记的连锁图谱,用作图软件QTLMapper1．0定位与种子活力相关的QTL。共检测到13个主效应QTL,这些QTL对性状的贡献率为2．9％～12．7％,平均贡献率为6．2％。同时检测到18对贡献率≥5％的互作位点,其贡献率为5．1％～11．8％,平均贡献率为6．9％,比检测到的主效应QTL的平均贡献率稍大。种子活力相关性状的大多数主效应和互作QTL成串分布于少数几个染色体区段(Chromosome Regions,CRs),并且成串分布在同一染色体区段的QTL效应的方向总是一致,该结果与这些性状在表型上的正相关相一致。若将成串分布有3个及3个以上种子活力相关性状QTL的CRs视为与种子活力高度相关的CRs,则共检测到7个上述与种子活力高度相关的CRs,分别分布在水稻12条染色体中的7条染色体上。根据所含QTL的种类(主效应QTL或／和上位性QTL)可将这些CRs分成以下3种：1)M-CRs：只含有主效应QTL,如CR^sv-7;2)E-CRs：所含位点没有主效应,但与其他位点发生互作,如CR^sv-1、CR^sv-6和CR^sv-12;3)ME-CRs：既含有主效应QTL、也含有与其他位点产生互作的互作位点,如CR^sv-2、CR^sv-5和CR^sv-8。另外还发现,有的CR上的位点同时与多个不同CR上的位点互作,影响种子活力的相关性状。与前入的研究结果相比较,发现有些与种子活力高度相关的CR可在不同研究者所用的不同定位群体中被检测到,而有的CR只在特定的定位群体中被检测到。由此表明,水稻种子活力具有丰富的遗传多样性和复杂的遗传基础,其主效QTL和互作位点可能基于遗传背景的不同而相互转化。     

家蚕茧质性状的QTL定位研究

采用QTLMapper 2．0 QTL作图软件,对F2群体的家蚕全茧量、茧层量、茧层率和蛹体重等性状进行了QTL定位分析,分别检测出7个、6个、2个、8个有显著效应分量的QTLs,分布于7个、5个、2个、7个不同的连锁群。控制全茧量、茧层量的QTLs一般存在复杂的上位性效应。对全茧量性状,有3对QTLs存在显著的加加上位性效应,其中1对还存在加显、显显互作;共有3个QTLs存在显著的显性效应,1个存在显著的加性效应。对茧层量QTLs,发现1对QTLs存在极显著的各项遗传效应,包括上位性效应;1对QTLs被检测到显著的显显互作,1个QTL具有显著的显性效应,并与另一个QTL存在显著的加加互作。茧层率、蛹体重主要受加性或显性的QTLs作用,没有发现茧层率QTLs的上位性效应,蛹体重的有效QTL大都呈现显著的负向显性效应,只有一对QTLs存在显著的加加上位性效应。第2、3、4、11、13、24、34、37、40连锁群是两个或多个性状QTLs分布的共同连锁群。全茧量和茧层量存在共同的QTL或染色体区域,育种上可通过适当选配,利用基因的互作效应,同步改良这两个性状。     

干旱胁迫下水稻柱头外露率加性、上位性效应和Q×E互作

在耐旱性筛选设施内对一套水稻重组自交系群体(共185个株系)进行两年的水分胁迫和非胁迫处理,调查每穗颖花数(sNP)、单边柱头外露率(PSES)、双边柱头外露率(PDES)和柱头总外露率(PES)等4个开花相关性状.方差分析结果显示年份、株系和水分处理,以及相互间互作的效应均达显著水平.表型相关以PSES和PES间最高(r=0.9752***),其次为PDES和PES (r=0.7150***),最次为PSES和PDES间(r=0.5424***).利用203个SSR标记建立的连锁图,胁迫和非胁迫条件下各检测到6个SNP的主效QTL,3～4个PSES、PDES和PES的主效QTL;检测到1～9对上位性QTL影响颖花数和柱头外露率.大部分加性和上位性效应的贡献率较低(0.76%～9.92%),仅有少数QTL或上位性QTL解释总方差的10%以上.一些主效和上位性QTL在PSES、PDES和PES间被共同检测到,解释了不同柱头外露率指标间高度正相关关系.几乎没有在水分胁迫和非胁迫两种条件下都检测到的QTL,暗示着干旱对颖花数和柱头外露率有严重的影响.     

谷子SSR分子图谱的构建及主要农艺性状QTL定位

试验拟对谷子重要农艺性状进行数量性状位点QTL分析。以表型差异较大的沈3/晋谷20F2作图群体为材料,观测其株高、穗长等性状,选用SSR做分子标记,利用完备区间作图法(BASTEN C J)进行QTL分析。结果显示,表型数据在作图群体中呈现连续分布,表现为多基因控制的数量性状,被整合的54个SSR标记构建10个连锁群,LOD阈值设置为2.0,检测到与株高相关的主效QTL2个,联合贡献率45.9637%,穗长主效QTL1个,贡献率14.9647%,与穗重、粒重相关的主效QTL为同一位点,贡献率分别为11.9601%和10.1879%。有6组QTL位点之间存在基因互作效应,大小范围为-0.4986-16.6407,对性状的贡献率在2.2716％至6.7478％之间。谷子表型控制复杂,相关QTL的检测受环境影响较大,不同连锁群QTL间互作明显。     

水稻籽粒淀粉分支酶活性的遗传分析

用由247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体及其含207个分子标记的连锁图谱,在2002年和2003年分别测定亲本和重组自交系群体开花后10 d和20 d籽粒的淀粉分支酶的活性,检测到3个控制开花后10 d Q酶活性的主效应QTL(qnantitative trait loci),联合贡献率为10%,其中qQ10-6与环境发生显著的互作;分别检测到5对和2对染色体区间对开花后10 d、20 d Q酶活性的影响具有加性×加性上位性作用,其中开花后10 d的3对染色体区间具有显著的上位性×环境互作效应.由此可见,水稻籽粒Q酶活性相关基因的表达,受到环境因子的极大影响.     

基于单片段代换系的水稻穗长QTL加性及其上位性效应

穗长是影响水稻(Oryza sativa)产量的重要因子之一, 研究水稻穗长QTL间的上位性效应对于发掘水稻产量潜力具有重要意义。该研究以16个单片段代换系(single segment substitution lines, SSSLs)和15个双片段聚合系(double segment pyramiding lines, DSPLs)为材料研究了水稻穗长QTL的加性及上位性效应。以P<0.01为阈值, 共检测到6个穗长QTL和9对基因互作座位。其中2个(Pl-2和Pl-10)是尚未报道的穗长QTL。穗长QTL互作后, 一些互作对的上位性效应与单个QTL的作用方式及效应大小各不相同, 预示着基因聚合后会产生不同的互作效应。该研究结果对于通过分子聚合育种手段改良穗长具有重要意义。     

水稻DH群体籽粒充实度的QTL定位

籽粒充实度较差是当前水稻亚种间杂种优势利用中所面临的最大障碍之一。研究采用籼粳交(圭630×02428)来源的DH群体对水稻籽粒充实度进行QTL分析,检测到1个主效应QTL(qGP-7),该QTL位于第7染色体RZ978～RG404a～RG404c区间的大约26cM的染色体区段上,对籽粒充实度的贡献率为10%～15%。发现了2对"加性×加性"效应的互作QTL,对籽粒充实度的贡献率皆为20%左右,表明QTL的上位性是控制籽粒充实度的重要遗传基础之一。还对亚种间杂交稻育种中"以饱攻饱"的亲本选配策略作了讨论。     

小麦幼苗耐热性的QTL定位分析

以小麦DH群体(‘旱选10号’ב鲁麦14’)为材料,在高温(热胁迫)及常温(对照)两种条件下考察小麦幼苗的根干重、苗干重、幼苗生物量、叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数及其耐热指数,并应用基于混合线性模型的复合区间作图法分析幼苗性状及其耐热指数QTL的数量、染色体分布及表达情况,以及QTL与环境的互作效应。结果显示:(1)亲本‘旱选10号’的耐热性明显优于‘鲁麦14’,且杂交后代的耐热性出现超亲分离。(2)控制幼苗耐热相关性状的QTL位点在染色体2D、6B、3A、4A、5A和7A上分布较多,而控制幼苗性状耐热指数的QTL在染色体6A、6B、3A、2D、5A和7A上分布较多,QTL位点在染色体上的分布有区域化的趋势。(3)控制幼苗性状的单个加性QTL和上位性QTL解释的表型变异分别平均为2.48%和2.65%;而控制耐热指数的单个加性QTL和上位性QTL解释的表型变异分别平均为8.84%和1.98%。(4)在热胁迫和对照条件下共检测到与幼苗性状及其耐热指数有关的加性效应QTL 13个和上位性效应QTL 28对,分布在除4D和6D以外的19条染色体上。研究表明,控制幼苗性状的QTL以上位性效应为主,而其耐热指数的QTL以加性效应为主。     

干旱胁迫下水稻柱头外露率加性、上位性效应和Q×E互作的剖析(英文)

在耐旱性筛选设施内对一套水稻重组自交系群体(共185个株系)进行两年的水分胁迫和非胁迫处理,调查每穗颖花数(SNP)、单边柱头外露率(PSES)、双边柱头外露率(PDES)和柱头总外露率(PES)等4个开花相关性状。方差分析结果显示年份、株系和水分处理,以及相互间互作的效应均达显著水平。表型相关以PSES和PES间最高(r=0.9752***),其次为PDES和PES(r=0.7150***),最次为PSES和PDES间(r=0.5424***)。利用203个SSR标记建立的连锁图,胁迫和非胁迫条件下各检测到6个SNP的主效QTL,3～4个PSES、PDES和PES的主效QTL;检测到1～9对上位性QTL影响颖花数和柱头外露率。大部分加性和上位性效应的贡献率较低(0.76%～9.92%),仅有少数QTL或上位性QTL解释总方差的10%以上。一些主效和上位性QTL在PSES、PDES和PES间被共同检测到,解释了不同柱头外露率指标间高度正相关关系。几乎没有在水分胁迫和非胁迫两种条件下都检测到的QTL,暗示着干旱对颖花数和柱头外露率有严重的影响。     

水稻叶片性状和根系活力的QTL定位

应用由247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系(RIL)群体及其分子标记连锁图谱,检测控制剑叶、倒二叶、倒三叶的5个形态性状和控制根系伤流量性状的数量性状座位(QTL)。在9个标记区间检测到控制叶片形态性状的24个QTL,LOD值为2．9～11．8,单个QTL的表型变异贡献率为4．0％～32．5％;分别检测到56对和4对控制叶片形态和根系活力的上位性互作,绝大多数互作发生在2个不表现加性效应的座位之间。与该群体产量性状QTL的研究结果相比较,发现控制叶片性状和根系活力的QTL与产量性状QTL往往处于相似的染色体区间。     

水稻耐储藏特性三年动态鉴定与QTL分析

种子耐储藏特性是粮食作物的特殊农艺性状之一, 耐储藏性能对种子生产和种质资源保存有重要意义。以粳型超级稻龙稻5 (LD5)和高产籼稻中优早8 (ZYZ8)杂交衍生的重组自交系(RILs)群体(共180个株系)为实验材料, 自然高温高湿条件下放置1年、2年和3年后, 对不同储藏时段种子发芽率进行比较, 并利用223个分子标记的遗传图谱进行动态QTL鉴定。结果表明, 不同储藏时段龙稻5的发芽率均显著低于中优早8, 株系间耐储性存在较大差异; 不同储藏时段发芽率显著相关, 相邻存储时段发芽率关系紧密。共检测到17个耐储性相关的QTLs, 3个老化时段分别检测到5、4和3个, 检测到5个动态条件QTLs, 单一QTL解释5.60%-32.76%的表型变异, 加性效应在-16.78%-16.95%范围内。主效QTL簇qSSC2、qSSC6、qSSC7和qSSC8能调控不同储藏时段的发芽率, qSSC6具有明显降低发芽率的效应。共检测到26对上位性互作位点, 主效QTL qSS1和qSS4参与上位性互作, 这表明上位性互作是调控耐储藏性状的重要遗传组成。研究结果为水稻(Oryza sativa)耐储性相关QTL的精细定位奠定基础, 同时丰富了耐储性分子标记辅助选择育种的基因资源。