水稻单片段代换系代换片段的QTL鉴定

利用以台中65为受体、窄叶青和低脚乌尖为供体培育的10个水稻单片段代换系为材料,对代换片段上21个重要农艺性状的QTL进行了鉴定。10个代换片段的总长度为230．00cM,占水稻基因组总长度的12．62％。通过t测验比较单片段代换系与受体亲本的表型差异,以P≤0．001为阈值,在10个代换片段上共鉴定出17个性状的57个QTL,平均每个性状鉴定出3．35个,这些QTL分布于第1、3、5、7、8、10和12染色体上。57个QTL的加性效应百分率在1．10％～89．73％之间,其中15个QTL的加性效应百分率大于10％,30个QTL在3％-10％之间,12个QTL小于3％。     

利用染色体单片段代换系定位水稻株高QTL

株高是典型的数量性状,易受遗传背景的干扰和环境因素的影响,利用单片段代换系（single segment substitution lines,SSSLs）能减少遗传背景的干扰。以85个单片段代换系为材料,其受体亲本为籼稻广陆矮4号（Oryzasativassp.in-dica）,供体亲本为粳稻日本晴（Oryza sativa ssp.japonica）。通过单因素方差分析和Dunnett’s多重比较,分析单片段代换系与受体亲本之间株高的差异,对代换片段上的株高QTL进行鉴定。以P≤0.001为阈值共检测到24个株高QTLs,分别分布于除第10染色体外的其它11条染色体上,其中3个QTLs的加性效应表现为减效作用,另外21个株高QTLs的加性效应表现为增效作用。QTLs加性效应变化范围为-6.5-31.74,加性效应百分率的变化范围为-8.81%-41.96%。该研究对进一步发掘和利用新的矮秆或半矮秆基因资源具有重要意义。     

基于单片段代换系的水稻芽期耐冷QTL定位和聚合北大核心CSCD

芽期耐冷性是华南双季稻地区水稻育种的一个重要目标。虽然水稻芽期耐冷QTL的标记定位已取得了一定的进展,但是这些QTL/基因尚未在水稻育种中得到有效的应用。定位稳定表达的芽期耐冷QTL,开展QTL聚合育种是水稻芽期耐冷性育种取得突破的关键。在本研究中,利用以粳稻IR65598-112-2为供体,籼稻华粳籼74为受体构建的单片段代换系(SSSL)开展芽期耐冷QTL定位,并进行聚合育种。通过评价SSSL与受体华粳籼74的芽期耐冷性差异,定位了2个稳定的芽期耐冷QTLs(qCTBB-3和qCTBB-12)。试验表明,分别携带有耐冷QTL qCTBB-3和qCTBB-12的SSSL在冷处理后都比华粳籼74表现出更高的幼苗成活率。通过代换作图,发现在qCTBB-3区间存在2个紧密连锁的耐冷QTLs(qCTBB-3a和qCTBB-3b)。利用本研究携带qCTBB-3a/qCTBB-3b的单片段代换系和前期研究鉴定出的芽期耐冷QTL qCTBB-6的单片段代换系为亲本进行杂交,通过分子标记辅助选择,获得了2份含有这3个QTL的聚合系。耐冷性评价表明,来源于两个供体/亲本的QTL不存在显著的上位性效应,聚合系的芽期耐冷性较亲本显著增强。可见,通过聚合芽期耐冷QTLs qCTBB-3a/qCTBB-3b和qCTBB-6能显著提高水稻芽期的耐冷性,获得的QTL及三耐冷QTL聚合系为水稻芽期耐冷性分子育种提供了优良的基因资源和亲本材料。     

利用染色体单片段代换系定位水稻芽期耐冷QTL

水稻(Oryza sativa)芽期耐冷性是其生长发育过程中不可忽视的重要数量性状,易受遗传背景的干扰和环境因素的影响;利用单片段代换系(SSSL.s)能减少遗传背景的干扰。该研究以85个单片段代换系为材料,其受体亲本为广陆矮4号,供体亲本为日本晴。通过单因素方差分析和Dun netts多重比较,分析单片段代换系与受体亲本之间芽期耐冷性的差异,并对代换片段上的芽期耐冷QTL进行鉴定。以F≤0.001为闽值共检测到8个芽期耐冷QTL,分别分布在第1、6、8、9和10号染色体上,其中4个QTL通过代换作图被初步定位。这些QTL加性效应均表现为增效作用,在2个年度间其加性效应值的变化范围分别为14%-44%和10%-45%,加性效应百分率的变化范围分别为700%-2 200%和500%-2 250%,其中qCTPg-2在2个年度间的加性效应均最高,分别为44%和45%。研究结果对进一步发掘和利用新的水稻芽期耐冷QTL具有重要意义。     

5个籼稻背景的高代回交置换系的置换片段分析

以轮回亲本籼稻品种9311（Oryza sativassp.indica‘Yangdao6’）为对照,选用132个亲本间有多态性的SSR标记,对以粳稻品种日本晴（Oryzasativassp.japonica‘Nipponbare’）为供体的5个高代回交置换系的农艺性状及置换片段进行分析。5个置换系在粒长、粒宽、千粒重、剑叶长、株高及落粒性等方面与籼稻品种9311之间有极显著差异,其余性状与籼稻品种9311间的差异不显著;从置换系中检测出8个置换片段,总长度为236.0cM,平均长度为29.5cM;从置换片段上检出包括2个千粒重、1个粒长、1个粒宽、1个剑叶长、1个株高和1个落粒性共7个QTLs,分别分布在水稻第1、3、5、6和第10染色体上。其中,第1染色体上控制剑叶长的QTL和第6染色体上控制株高的QTL可能是新发现的QTLs。实验结果进一步丰富了置换系群体的数量和质量,也为QTLs的精细定位及分子设计育种奠定了基础。     

5 个籼稻背景的高代回交置换系的置换片段分析

以轮回亲本籼稻品种9311(Oryz a sativa ssp. indica ‘Yangdao 6’)为对照, 选用132个亲本间有多态性的SSR标记, 对以粳稻品种日本晴(Oryz a sativa ssp. japonica 'Nipponbare’)为供体的5个高代回交置换系的农艺性状及置换片段进行分析。5个置换系在粒长、粒宽、千粒重、剑叶长、株高及落粒性等方面与籼稻品种9311之间有极显著差异, 其余性状与籼稻品种9311间的差异不显著; 从置换系中检测出8个置换片段, 总长度为236.0 cM, 平均长度为29.5 cM; 从置换片段上检出包括2个千粒重、1个粒长、1个粒宽、1个剑叶长、1个株高和1个落粒性共7个QTLs , 分别分布在水稻第1、3、5、6和第10染色体上。其中, 第1染色体上控制剑叶长的QTL和第6染色体上控制株高的QTL可能是新发现的QTLs。实验结果进一步丰富了置换系群体的数量和质量, 也为QTLs 的精细定位及分子设计育种奠定了基础。     

水稻回交世代中两个抗纹枯病主效数量基因的鉴定与标记辅助选择

对水稻品种特青与Lemont杂交组合的F2 单株无性系群体,进行 2年有重复的抗水稻纹枯病QTLs定位,在特青的第 9号染色体和Lemont的第 11号染色体上分别定位到了 1个主效抗纹枯病QTL,各自命名为qSB 9和qSB 11。从该F2 定位群体中,根据位点双侧标记带型,选取 2个位点均为感病等位基因纯合的 2个单株作为双感亲本,均为抗病等位基因纯合的 1个单株作为双抗亲本,分别与轮回亲本特青和Lemont进行回交。标记辅助选择始于BC2F1 及以后的各回交世代,并于BC2F1 和BC4F1 世代进行了病原菌人工接种鉴定。鉴定结果表明,qSB 9和qSB 11确实存在于原定位区间,各等位基因也在回交过程中被成功选择。BC3F2 采用秧田期大群体标记检测,从中选取符合要求的单株,分别混合得到特青背景下的双感纯合系, Lemont背景下的双感、双抗纯合系,将这些纯合系连同轮回亲本同时种植于扬州大学农学院试验田和江苏里下河农科所试验田, 2次重复,随机区组设计,进行接种实验。结果表明: 1 )相同背景下的不同纯合系间在发病程度上存在极显著的差异,不同纯合系的病情严重程度依次为:Lemont双感系>特青双感系>Lemont>特青 >Lemont双抗系; 2 )2个位点上的抗性等位基因qSB 9和qSB 11单独存在时,分别可减轻病级 1 2级左右,同时存在时可减轻病级 2级左右;     

利用分子标记辅助选择和花药培养改良光温敏不育系Y58S的稻瘟病抗性

Y58S是广泛应用的优良两系光温敏核不育系水稻品种.本研究通过分子标记辅助选择、花药培养与传统的回交技术相结合,将一全生育期广谱高抗稻瘟病基因R6导入Y58S,改良其稻瘟病抗性.根据改变激素的含量配制了4种诱导培养基,经比较发现激素配比为2,4-D 3 mg/L、KT 1 mg/L、NAA 2 mg/L的Y3培养基为Y58S背景材料花药培养的最佳培养基,其诱导率为15.08%,绿苗率为2.89%.本研究还获得1个含有R6基因的DH系,暂命名为YLH1,在远安自然诱发条件下稻瘟病抗性鉴定表明其分蘖期叶瘟抗性、抽穗期叶瘟抗性和穗颈瘟抗性均比对照Y58S显著提高.本研究表明花药培养和分子标记辅助选择相结合是改良光温敏核不育水稻稻瘟病抗性的快速、有效方法之一.     

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。     

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。     

利用染色体片段置换系定位水稻落粒性主效QTL

水稻落粒性是与其生产密切相关的重要性状之一。以7个染色体片段置换系为材料,采用重叠群代换作图法对控制落粒性的2个主效QTL进行定位。结果表明,104个SSR标记在亲本间具有多态性,多态率为68.0%;4个置换系的落粒性与亲本日本晴的落粒性相似,表现难落粒。3个置换系与亲本93-11的落粒性相似,表现易落粒;7个染色体片段置换系在第1和第6染色体上检出7个置换片段,其长度分别为23.6、16.5、6.6、9.9、10.4、20.2和7.1 cM;qSH-1-1被定位在第1染色体RM472-RM1387之间,遗传距离约为6.6 cM。qSH-6-1为新发现的落粒性主效QTL,被定位在第6染色体RM6782-RM3430之间,遗传距离约为4.2 cM。利用染色体片段置换系能准确地定位水稻落粒性QTL,qSH-1-1与qSH-6-1的鉴定和初步定位为其进一步的精细定位、图位克隆及分子标记辅助选择奠定了基础。     

基于CSSL的水稻抽穗期QTL定位及遗传分析

抽穗期是水稻（Oryza sativa）品种的重要农艺性状之一,适宜的抽穗期是获得理想产量的前提。鉴定和定位水稻抽穗期基因/QTL,分析其遗传效应对改良水稻抽穗期至关重要。以籼稻品种9311（Oryzasativa ssp.indica‘Yangdao 6’）为受体,粳稻品种日本晴（Oryza sativa ssp.japonica‘Nipponbare’）为供体构建的94个染色体片段置换系群体为材料,以P≤0.01为阈值,对置换片段上的抽穗期QTL进行了鉴定。采用代换作图法共定位了4个控制水稻抽穗期的QTL,分别位于第3、第4、第5和第8染色体;QTL的加性效应值变化范围为–6.4––2.7,加性效应百分率变化范围为–6.4%––2.7%;qHD-3和qHD-8加性效应值较大,表现主效基因特征。为了进一步定位qHD-3和qHD-8,在目标区域加密16对SSR引物,qHD-3和qHD-8分别被界定在第3染色体RM3166–RM16206之间及第8染色体RM4085–RM8271之间,其遗传距离分别为13.9cM和6.4cM。研究结果为利用分子标记辅助选择改良水稻抽穗期奠定了基础。     

利用粳稻染色体片段置换系群体检测水稻抗亚铁毒胁迫有关性状QTL

潜育性水稻田广泛分布于中国、斯里兰卡、印度、印度尼西亚、塞拉里昂、利比亚、尼日利亚、哥伦比亚和菲律宾等国,其中我国南方稻区就有近700万公顷低产潜育性水稻田。该类水稻田还原性强,矿质营养失调,尤以Fe^2 过量积累,对水稻生长发育产生不良的逆境胁迫作用。培育抗亚铁毒的水稻品种是简便、经济有效地提高稻谷产量的重要途径之一。该文利用由粳稻品种Asominori与籼稻品种IR24杂交衍生的Asominori染色体片段置换系(Chromosome Segment Substitution Lines,CSSLs)群体为材料,检测与抗亚铁毒胁迫有关性状QTL。共检测到与抗亚铁毒胁迫有关性状QTL14个,各QTL的LOD值为2．72～6．63。其中检测到与抗亚铁毒胁迫直接有关的性状叶片棕色斑点指数QTL3个,分别位于第3、9、11染色体C515～XNpb279、R2638～C1263和G1465～C950之间,对应的贡献率分别为16．45％、11．16％和28．02％;与其他已发表的定位结果比较发现,位于第三染色体C515～XNpb279间控制叶片棕色斑点指数的QTL与水稻功能图谱上控制叶绿素含量的QTL的位置一致;表明在亚铁毒胁迫条件下,水稻在其叶片表面出现棕色斑点,叶片衰老,产生一些叶绿素降解物或衍生物,以提高叶片细胞对亚铁等重金属毒害的耐受力。另外,在第11染色体G1465～C950之间检测到了控制叶片棕色斑点指数、茎干重和根干重QTL1个,为主效QTL。在第6染色体XNpb386～XNpb342之间检测到控制茎干重、株高、根长和根干重QTL1个,是否与水稻抗亚铁毒有关需要进一步研究。本研究旨在通过定位与抗亚铁毒有关的QTL,借助与之紧密连锁的分子标记有效地聚合这些QTL,培育出抗亚铁毒性强的水稻新种质材料。     

水稻分蘖角度的QTL定位和主效基因的遗传分析

利用水稻籼粳亚种间组合Asominori×IR24重组自交系(RIL)群体71个株系和相应的全基因组染色体片段置换系(Chromosomesegmentsubstitutionline,CSSL)群体65个株系,在2种环境下对分蘖角度性状进行了数量性状基因座(QTL)定位和上位性效应的遗传分析。在两种群体中都出现了分蘖角度的超亲分离。在RIL群体中发现了5个主效QTLs和3对上位性双位点互作标记基因座,控制水稻分蘖角度。其中在第9染色体上位于XNpb108~C506RFLP分子标记区间的qTA-9基因座在2种环境中同时出现,其贡献率平均为28·6%,增加分蘖角度的等位基因来自籼稻品种IR24。利用CSSL群体图示基因型分析,证实在第9染色体上含有RFLP标记C609和C506约15cM的染色体区段,存在增加分蘖角度的基因,来源于染色体片段供体亲本IR24,在Asominori的遗传背景中能增加分蘖角度约15°,该基因的位置与RIL群体在第9染色体上定位的QTL相同,证实了qTA-9的存在。F1表型测定及F2代遗传分析表明,来自IR24的等位基因是一个不完全显性基因。除一对上位性位点存在显著的环境互作效应外,未发现其他位点存在与环境的互作效应。不同基因的加性效应和双位点的上位性效应的共同作用可能是造成水稻分蘖角度超亲分离的主要原因。