水稻光合功能相关性状QTL分析

利用粳稻Kinmaze／籼稻DV85杂交后代单粒传衍生的81个F11家系所组成的重组自交系（Recombinant Inbred Lines,RILs）群体,研究水稻光合功能相关性状的数量性状基因座（QTL）。在水稻抽穗后7d测定叶片全氮含量（TLN）、叶绿素a／b比值（Chl．a：b）和叶绿素含量（Chl）。共检测到6个QTL,各QTL的LOD值为2．66～4．81,贡献率为11．2％-29．6％,其中,在第1、2和11染色体上检测到3个与全氮含量相关的QTL,相应贡献率为17．3％、15．3％、13．7％;在第3和4染色体检测到2个与叶绿素a／b比值相关的QTL,贡献率为13．8％和29．6％;在第1染色体检测到1个与叶绿素含量相关的QTL,贡献率为11．2％。4个QTL为本研究新检测的基因座。有趣的是,控制叶绿素含量的qCC-1位于第1染色体上RFLP标记C122附近,与已报道的NADH-谷氨酸合成酶基因位置一致,而叶绿素合成始于谷氨酸,暗示该基因座与水稻光合功能关系极为密切。然而,对抽穗后30d叶绿素含量进行QTL分析,结果未检测到与其相关的QTL,表明控制叶绿素含量qCC-1效应随水稻叶片的衰老而降低。     

正常与水分胁迫下水稻叶片叶绿素含量的QTL分析

随着分子标记技术的发展,利用不同的遗传群体对叶绿素的分子遗传机理进行了一些探索,定位了一些控制叶绿素含量的数量性状基因座(Quantitative trait loci, QTL)。该研究着眼于当前干旱严重影响农业生产的形势,以水稻重组自交系‘珍汕97B’בIRAT109’ F₉代群体195个株系为材料,在正常与水分胁迫环境下研究叶片叶绿素含量与光合速率的变化及相关性,定位不同水分条件下影响叶绿素含量的QTL,为阐明干旱环境下水稻叶绿素含量的分子遗传机理、分子标记辅助育种和节水抗旱稻培育提供理论基础和依据。研究表明叶绿素含量与光合速率在正常供水下呈极显著正相关(r=0.185 7^**),但在干旱下则表现无关(r=0.076 6)。QTL定位共检测到13个影响叶绿素含量的主效QTL,分别位于第1、2、3、4、5、6、10染色体:其中在干旱处理下检测到6个,其联合贡献率为47.39%;在正常供水下检测到7个,联合贡献率达56.19%。检测到显著互作效应位点16对:其中干旱处理下有4对显著互作,联合贡献率为18.57%;正常供水下有12对显著互作,联合贡献率达38.49%。     

玉米叶绿素含量的QTL定位

为了探讨玉米叶绿素含量的遗传规律, 以A150-3-2×Mo17杂交组配的189个F2单株作为作图群体, 构建了具有112个标记位点的玉米分子遗传图谱, 于喇叭口期和开花期分别进行了玉米叶绿素a含量(chla), 叶绿素b含量(chlb), 其他叶绿素含量(chlc)和叶绿素总含量(chlz)4个性状的测定, 并进行QTL分析。在喇叭口期和开花期共检测到32个QTL, 分布在除第6和10染色体以外的其他染色体上。在喇叭口期检测到24个QTL, 分布于第1、2、3、5、7、8和9染色体上, 叶绿素a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量各检测到6个QTL, 在同一区间内检测到的4个性状的QTL之间的距离在0~2 cM之间。喇叭口期检测到控制叶绿素a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量的4个主效QTL位于第5染色体上的umc1098~bnlg557区间, 分别可解释表型变异的11.63%、10.3%、10.77%和11.51%。开花期检测到8个QTL, 分布于第4和5染色体上。其中叶绿素a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量各2个QTL。标记umc1098和bnlg557之间同时存在控制喇叭口期4个叶绿素含量性状的QTL和开花期控制叶绿素a和叶绿素b的QTL。标记umc2308和bnlg386之间只存在控制开花期4个叶绿素含量性状的QTL。     

水稻条纹叶枯病抗性位点的检测和效应分析

利用111个家系组成的热研2号（Oryza sativa subsp．japonica‘Reyan2’）／Milyang23（Oryza sativa subsp．indica‘Milyang23’）重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体（F7）,采用重病区田间自然接种方法,以病情指数作为条纹叶枯病的表型值,鉴定了2个亲本及111个RIL家系对条纹叶枯病的抗性。使用QTL Cartographer软件复合区间作图法,对水稻（Oryza sativa）条纹叶枯病抗性基因进行了QTL分析。结果检测到2个抗水稻条纹叶枯病的QTL,分别位于第2和第11染色体上,其中第11染色体上的QTL贡献率为19．58％,表明这是一个主效的QTL,该QTL及其附近的分子标记,可以用于水稻条纹叶枯病抗性分子标记辅助育种。     

干旱胁迫下水稻叶片光合速率与叶绿素含量的相关性及其基因定位

以水稻重组自交系珍汕97B×IRAT109 F9代群体195个株系为材料,用213个简单重复系列（SSR）标记构建了基于该群体的连锁图谱,对水稻叶片叶绿素含量和光合速率在干旱和正常条件下的数量性状位点（QTL）和双基因互作进行了分析,同时分析了叶绿素含量与光合速率的相关关系. 结果表明：叶绿素含量与光合速率在正常供水下呈极显著正相关（r=0.185　7,表示在1%水平上显著）,但在干旱下则表现无关（r=0.076　6）.控制叶绿素含量的基因很复杂,主效QTL有13个,位于1、2、3、4、5、6、10号染色体上;其中,在干旱处理下检测到的主效QTL有6个,位于1、2、3、4、5号染色体上;在正常供水下检测到的主效QTL有7个,位于2、3、4、6、10号染色体上.在干旱和正常条件下它们分别解释了47.39%和56.19%的表型变异;在2种处理下均检出的主效QTL是2、3、4号染色体上的qCC2a、qCC2b、qCC3a、qCC3c、 qCC4a、 qCC4b; 它们位于同一染色体的相同区段.在干旱和正常条件下检测到4个QTL与光合速率有关;其中干旱下有3个(qPR2、 qPR10、 qPR11),正常条件下1个(qPR10).它们分别被定位于2、10、11号染色体,共解释13.94%的表型变异. 叶绿素含量互作效应位点有16对,涉及除10号染色体外的所有染色体;干旱下,有4对互作基因,共解释1857%的表型变异,分别位于1-7、2-4、5-8、6-12号染色体上;正常供水下,有12对互作基因,共解释38.49%的表型变异,分别位于1-3、1-4、1-8、2-4、2-5、3-5、4-11、4-12、5-9、7-12、8-11 号染色体上,其中3-5号染色体不同区段上有两对互作效应位点.     

水稻叶片叶绿素和过氧化氢含量的QTL检测及上位性分析

研究水稻叶片叶绿素和过氧化氢含量的遗传规律,对探讨光合代谢产物遗传规律和开展高产育种具有重要指导意义。利用由日本晴／Kasalath∥日本晴的杂交组合衍生的98个回交重组自交家系(BC1F9)所组成的BIL(backcross inbred lines)群体,在第1、2、3和10染色体上分别检测出5个与叶绿素含量相关的QTL和2个影响剑叶过氧化氢含量的QTL,其中位于第1染色体的RFLP标记C86和C813之间的q-Chll对叶绿素含量的影响最为显著,对表型变异的贡献率达22％,其增效基因来自粳稻品种日本晴;同时在该区间检测到1个与剑叶过氧化氢含量相关的QTL:q-H2O2I,对过氧化氢含量的减效基因来自日本晴品种。上位性分析结果显示影响叶绿素含量及过氧化氢含量的非等位QTL之间存在显著的上位性效应。具有上位性效应的QTL分布于第2、6、11和12染色体上,未检测到与q-Chll或q-H2O2I互作的位点。暗示日本晴品种的RFLP标记C86和C813之间存在1个能够提高叶绿素含量,同时又能降低过氧化氢含量的主效QTL,其加性效应显著而不存在上位性效应。     

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。     

直播条件下水稻6个穗部性状的QTL分析

在大田直播条件下,利用来源于＂Lemont/特青＂的重组自交系群体,对水稻6个穗部性状及其相互间遗传相关的分子基础进行了QTL分析,共检测到19个QTL,各性状QTL数为2～4个,单个QTL贡献率为4%～22%。共检测到3个染色体区段能同时影响多个穗部性状,其中第1染色体RM212-RM104和第2染色体RM263-RM221区段的QTL能同时影响单株产量、每穗颖花数、着粒密度和二次枝梗数中的3个或4个性状,且这2个区段的QTL对各性状的效应方向相同,增效等位基因均来自‘特青’,为各性状间表型正相关提供了重要的遗传解释。第11染色体RG1022附近的QTL对着粒密度的效应值为负,来自‘特青’的等位基因增加性状值,而对穗长的效应值为正,来自‘特青’的等位基因降低性状值,为这2个性状间表型负相关也提供了一定的遗传解释。此外,对水稻穗部性状QTL在多种环境和遗传背景下的稳定表达及其在分子标记辅助育种中的应用进行了讨论。     

小麦籽粒干物质积累的动态QTL定位

以波兰小麦品系‘XN555’与普通小麦品系‘中13’杂交产生的99个F10重组自交系(RILs)为材料,构建了包含241个SSR分子标记的A、B染色体组14个连锁群的遗传图谱,并采用Logistic方程拟合籽粒灌浆过程,对粒重增长的缓慢增长期、快速增长期和平稳期进行千粒重条件QTL和非条件QTL定位分析。结果显示:(1)在小麦A、B染色体组上共检测到5个非条件QTL和5个条件QTL。(2)在小麦粒重缓慢增长期和快速增长期各有2个非条件QTL,平稳期有1个非条件QTL,它们分别位于2B、3A、3B和7A染色体上,单个QTL可解释表型变异的9.66%～15.18%。(3)在小麦粒重快速增长期检测到1个条件QTL,平稳期检测到4个条件QTL,涉及1A、2B、5B和7B染色体,单个QTL可解释表型变异的13.01%～29.27%。(4)于2B染色体Xbarc361～Xwmc422标记区间距Xbarc361标记0.05cM处,在粒重快速增长期同时检测到一个条件QTL和非条件QTL,且在平稳期检测到一个非条件QTL。研究表明,小麦不同灌浆时期粒重增长相关QTL的数量和遗传效应各不同,同一QTL在不同灌浆时期的遗传效应也不同,即QTL的表达具有时序选择性。     

水稻叶绿素含量的QTL定位

利用由两个籼稻品种Acc8558和H359杂交构建的一个包含131个株系(F19)的重组自交系群体,及其相应的包含147个RFLP和78个AFLP标记的遗传图谱,采用多性状复合区间定位方法,对控制水稻叶绿素含量的QTL进行了定位分析。对叶绿素a和叶绿素b含量各检测到6个QTL,其中5个QTL在两性状问是相同的。这些QTL主要分布在第1和第4染色体上,因此这两条染色体对叶绿素含量是重要的。QTL qChlAlc／qChlBlb(二者位置相同)在4个观测时期均表现较大效应,且在最后的剑叶期贡献最大,因此对叶绿素含量最为重要。另两个QTL(qCh-LA4a／qChlB4a和qChlA4b／qChlB4b)只在第2次观测时期效应显著,表明它们只在特定发育阶段发挥作用。     

两种供氮水平下水稻生长后期相关性状的QTL定位

以特青为母本与Lemont杂交,然后用特青为轮回亲本回交,建立特青背景下的染色体片段置换系（CSSL）群体。在正常和低氮条件下分别在生长后期对株高（PH）、单株穗数（PN）、叶绿素含量（CC）、地上部干物重（SDW）和单株籽粒产量（YD）等性状进行了QTL分析,共检测到31个QTL。其中在正常供氮水平下控制PH、PN、CC、SDW和YD的QTL数目均为3个;在低氮水平下检测到5、4、5和2个影响PH、PN、CC和SDW的QTL,在低氮水平下没有检测到控制YD的位点。大部分QTL集中在第2、3、7、11和12染色体上,影响不同性状或在两种供氮水平下影响同一性状的QTL在染色体上成串或成簇分布。其中RM30-RM439、RM18-RM478、RM309-RM270、RM235-RM17等区域同时检测到控制两个以上性状的QTL,表现出明显的一因多效现象。推测仅在低氮水平下检测到的QTL可能跟水稻对低氮胁迫耐性有一定的关联。     

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。     

水稻耐亚铁毒QTLs的定位

亚铁毒是潜育性水稻土中限制水稻产量的主要因子。利用龙杂8503／IR64的F2和等价的F3群体,在营养液中培养来定位耐亚铁毒的QTLs。通过构建101SSR标记的遗传连锁图谱来确定耐亚铁毒QTLs的位置和特性。借助叶片棕色斑点指数、株高和最大根长3个性状,利用营养液在水稻苗期来评价F2单株、F3群体和亲本龙杂8503、IR64,共检测到叶片棕色斑点指数、株高和最大根长的QTLs20个,分布在水稻的10条染色体上,表明这些性状受多基因控制。控制叶片棕色斑点指数的QTLs分别定位在第1染色体的RM315-RM212、第2染色体的RM6-RM240和第4染色体的RM252-RM451之间。与前人的研究结果比较发现：1）位于第4染色体RM252-RM451之间的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减少的QTL的位置一致。另一个位于第1染色体的RM315-RM212之间的控制叶片棕色斑点指数的QTL与水稻功能图谱上位于C178-R2635之间控制叶绿素含量的QTL连锁。2）位于第2染色体RM6-RM240之间的第3个控制叶片棕色斑点指数的QTL与位于RZ58-CD0686的控制钾吸收的QTL连锁。     

粳稻穗部结构性状的QTL分析

利用温带粳稻‘沈农265’和‘丽江新团黑谷’构建的重组自交系群体,在沈阳和哈尔滨两地对15个穗部结构性状进行了QTL分析。共检测到61个相关QTL,其中沈阳检测到的38个QTL在第1、4、6、11和12号染色体上形成了sir-QTL簇;而在哈尔滨检测到的31个QTL也在第3、9和10号染色体上形成了QTL簇。仅有8个QTL是在两地同时被检测到的,分别是控制一次枝梗数#＇．jqPBN4、控制穗长的qPL6和qPL9、控制一次枝梗实粒数的qGNPB4、控制一次枝梗颖花数的qTSNPBJ、控制结实率的qPSSIO、以及控制着粒密度qSD3和qSD9。其中,qPBN4（最高表型贡献率43．2％）、qPL9（最高表型贡献率63．2％）、qGNPB4（最高表型贡献率30．9％）和qSD9（最高表型贡献率42．9％）是主效QTL。通过进一步的分析发现控制穗长qPL9和控制着粒密度qSD94于DEPl所在区间。同时控制一次枝梗数和一次枝梗实粒数的位于第4号染色体长臂端的穗部结构主效QTL,qPBN4qGNPB4极富研究与应用价值。     

水稻子粒硒含量的遗传及QTL检测

富硒功能水稻具有富硒、优质、保健、防病、安全等特点,已成为当前研究的热点。子粒硒含量的QTL定位对研究富硒功能水稻的遗传育种具有重要的意义。以籼稻亲本奉新红米和明恢100杂交的145个株系的F2群体构建遗传连锁图谱,图谱拟合92个SSR标记位点,覆盖水稻基因组2187.5 cM,标记间平均遗传距离为23.7 cM,占水稻全基因组的49.2%。采用复合区间作图法,对水稻子粒硒含量进行QTL分析,在第5染色体上共检测到2个新的水稻子粒硒的QTL,对表型变异的贡献率分别为6.39%、8.01%。     

苹果叶片相关性状的QTL定位及其遗传效应分析

利用苹果栽培品种‘红富士’和新疆野苹果优系‘红肉苹果’杂交的110个F1株系为作图群体,构建了苹果的分子遗传图谱,采用区间作图法对苹果9个叶片相关性状(叶片长度、叶片宽度、叶片厚度、叶柄长度、叶片面积、总叶绿素含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量和类胡萝卜素含量)进行了QTL定位分析。结果显示:从110个F1株系中共检测到20个控制叶片相关性状的QTL位点,分布在第1、2、3、4、5、7、8、10、11、12、16、17连锁群上;各QTL位点的LOD值在2.58~3.55之间,其中主效QTL位点2个(LOD≥3.5),可解释11.63%~16.36%的表型变异。获得紧密连锁的特异标记(CH05d11-435m、CH04c06-201m)为进一步进行QTL精细定位提供了参考。     

水稻条纹叶枯病抗性位点的检测和效应分析

利用111个家系组成的热研2号(Oryza sativa subsp. japonica ‘Reyan2’)/ Mi lyang23(Oryza sativa subsp. indica ‘Mi lyang23’)重组自交系(recombinant inbred l ines, RIL)群体(F7), 采用重病区田间自然接种方法, 以病情指数作为条纹叶枯病的表型值, 鉴定了2个亲本及111个RIL家系对条纹叶枯病的抗性。使用QTL Cartographer 软件复合区间作图法, 对水稻(Oryza a sativa)条纹叶枯病抗性基因进行了QTL分析。结果检测到2个抗水稻条纹叶枯病的QTL, 分别位于第2和第11染色体上, 其中第11染色体上的QTL贡献率为19.58%, 表明这是一个主效的QTL, 该QTL及其附近的分子标记, 可以用于水稻条纹叶枯病抗性分子标记辅助育种。     

直播水稻茎鞘非结构碳水化合物积累与转运的遗传剖析

为了揭示水稻（Oryza sativa）茎鞘非结构碳水化合物（nonstructural carbohydrate, NSC）积累与转运的遗传基础, 在大田直播条件下, 利用来源于Lemont/特青的重组自交系群体, 对5个相关性状进行了QTL定位。始穗期和成熟期共检测到3个茎鞘NSC含量QTL, 分别位于第1、9和12染色体上, 贡献率分别为13%、7%和7%, 增效等位基因均来自特青。检测到的2个NSC转运率QTL均位于第12染色体上, 贡献率分别为8%和14%。检测到的结实率和千粒重QTL分别为3个和4个, 3个结实率QTL的贡献率分别为9%、24%和6%, 4个千粒重QTL的贡献率分别为14%、11%、12%和13%。进一步的分析表明,来自Lemont的等位基因降低成熟期茎鞘NSC含量的同时却能提高NSC转运率、结实率和千粒重, 而来自特青的等位基因对NSC转运率和结实率均有增效作用, 这为性状间表型相关提供了重要的遗传解释。     

云南软米直链淀粉含量的遗传分析与基因定位

以低直链淀粉( 软米)品种毫木细与高直链淀粉品种桂朝2号杂交F2代分离群体为试验材料,研究水稻低直链淀粉含量的遗传规律和基因定位。结果表明,软米品种毫木细直链淀粉含量受一个隐性主效基因/QTL控制,该基因位点（QTL）与糯性基因(wx)为非等位。除主效QTL外,可能还有微效基因的作用。用SSR标记检测到该主效基因/QTL位于11号染色体上RM224附近,LOD值为15.4,可解释的表型变异率为32%。     

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.