用RFLP标记剖析水稻穗颈维管束及穗部性状的遗传基础

采用籼、粳亚种间杂种F1(圭630×02428)花药培养获得的DH群体,对水稻穗颈大、小维管束数和倒数第2节间大、小维管束数等4个维管束性状,以及一、二次枝梗数,每穗颖花数3个穗部性状进行QTL分析,共检测到16个QTLs,其中有7个QTLs的加性效应较大,单个QTL的贡献率在20%以上。发现有4个QTLs成簇分布于第1染色体从RZ776到C11的大约35cM的区段上,来源于亲本"圭630"的这一染色体区段对穗颈大维管束、第2节间大维管束、第2节间小维管束和二次枝梗数4个性状的表达均具有增效作用。还讨论了利用分子标记辅助选择聚合增效QTLs、实现穗颈维管束性状遗传改良的策略。     

云南元江普通野生稻穗颈维管束和穗部性状的QTL分析

以云南元江普通野生稻为供体亲本,籼稻品种特青为轮回亲本构建高代回交群体,用SSR标记构建连锁图谱,在第1、2、3、4、7和10染色体上定位到7个控制穗颈大维管束数的QTL,在第1、2、3、4和8染色体上定位到5个控制穗颈小维管束数的QTL,在第11和12以外的10条染色体上,共定位到15个控制穗一、二次枝梗数和穗颖花数QTL。来自野生稻的等位基因大多表现负效,能显著减少群体的穗颈维管束数、枝梗数和颖花数,说明从野生稻演化成栽培稻的过程中,可能淘汰了一些对产量不利的QTL,保留了有利的QTL。相当一部分控制穗颈维管束数、枝梗数及颖花数的QTL在染色体上成簇分布或紧密连锁,且加性效应的方向一致,从理论上解释了这些性状表型显著相关的遗传基础,同时也说明在人工选择或自然选择下,这些性状可能存在平行进化或协同进化的关系。     

粳型超级稻品种''沈农265''穗部和穗颈维管束性状的QTL剖析

采用粳型超级稻品种'沈农265'和普通品种'丽江新团黑谷'的176株F2群体分析24个穗部和穗颈维管束数量性状位点(QTL)的结果显示,共检测到37个QTL,它们分布在水稻的第1、2、3、4、5、6、7,8,9和12号染色体上,单个QTL对性状表型贡献率在11.0%-65.0%之间,其中大于20%的有15个.这些QTL,分别在第3、4、6、9和12号染色体上.以6个QTL簇(QCR)的形式存在.QCR-3和QCR-12控制穗部和穗颈维管束性状,QCR-4a、QCR-4b、QCR-6和QCR-9控制穗部性状.在这些区域已经定位了多个控制穗部性状的QTL,说明紧密连锁或成簇分布是穗颈维管束性状和穗部性状高度相关的遗传学基础之一.     

水稻穗颈维管束及穗部性状的QTL分析

以籼稻(Oryza sativa L. ssp. indica ZYQ8)和粳稻(O. sativa ssp. japonica JX17)的杂交F1代花培加倍的DH群体为材料考察了该群体的穗颈节大小维管束数、一次枝梗数、每穗颖花数、穗颈节顶部直径和穗长,并用该群体构建的分子图谱进行数量性状座位(QTL)分析.检测到控制大维管束的3个QTL (qLVB-1、qLVB-6和qLVB-7)分别位于第1、第6和第7染色体;控制小维管束的2个QTL (qSVB-4和qSVB-6)分别位于第4和第6染色体;控制一次枝梗的4个QTL (qPRB-4a、qPRB-4b、qPRB-6和qPRB-7)分别位于第4 (2个)、第6和第7染色体;每穗颖花数的3个QTL (qSPN-4a、qSPN-4b和 qSPN-6)分别位于第4 (2个)和第6染色体上;穗颈节顶部直径的5个QTL (qPTD-2、qPTD-5、qPTD-6、qPTD-8和qPTD-12)分别位于第2、第5、第6、第8和第12染色体;穗长的3个QTL (qPL-4、qPL-6和qPL-8)分别位于第4、第6、第8染色体上.其中qLVB-6、qSVB-6、qSPN-6、qPTD-6和qPL-6均位于第6染色体的G122-G1314b之间;qPL-8和qPTD-8位于第8染色体的GA408-BP127a之间;qPRB-4a和qSPN-4a位于第4染色体的G177-CT206之间;qPL-4和qSPN-4b位于第4染色体CT404-CT500之间;qSVB-4所在的区间与qPL-4、qSPN-4b和qPRB-4b所在的区间相邻.     

水稻穗颈维管束及穗部性状的QTL分析

以籼稻 (OryzasativaL .ssp .indicaZYQ8)和粳稻 (O .sativassp .japonicaJX17)的杂交F1代花培加倍的DH群体为材料考察了该群体的穗颈节大小维管束数、一次枝梗数、每穗颖花数、穗颈节顶部直径和穗长 ,并用该群体构建的分子图谱进行数量性状座位 (QTL)分析。检测到控制大维管束的 3个QTL (qLVB_1、qLVB_6和qLVB_7)分别位于第 1、第 6和第 7染色体 ;控制小维管束的 2个QTL (qSVB_4和qSVB_6 )分别位于第 4和第 6染色体 ;控制一次枝梗的 4个QTL (qPRB_4a、qPRB_4b、qPRB_6和qPRB_7)分别位于第 4(2个 )、第 6和第 7染色体 ;每穗颖花数的 3个QTL (qSPN_4a、qSPN_4b和qSPN_6 )分别位于第 4(2个 )和第 6染色体上 ;穗颈节顶部直径的 5个QTL (qPTD_2、qPTD_5、qPTD_6、qPTD_8和qPTD_12 )分别位于第 2、第 5、第 6、第 8和第 12染色体 ;穗长的 3个QTL (qPL_4、qPL_6和qPL_8)分别位于第 4、第 6、第 8染色体上。其中qLVB_6、qSVB_6、qSPN_6、qPTD_6和qPL_6均位于第 6染色体的G12 2_G1314b之间 ;qPL_8和qPTD_8位于第 8染色体的GA40 8_BP12 7a之间 ;qPRB_4a和qSPN_4a位于第 4染色体的G177_CT2 0 6之间 ;qPL_4和qSPN_4b位于第 4染色体CT40 4_CT5 0 0之间 ;qSVB_4所在的区间与qPL_4、qSPN_4b和qPRB_4b所在的区间相邻。     

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。     

基因型×环境互作效应对水稻穗部性状杂种优势的影响

采用包括基因型×环境互作效应的加性显性加性×加性上位性遗传模型,分析了籼粳杂交穗部性状杂种优势的两年资料。结果表明,7个穗部性状的杂种优势既由基因型控制也受环境(年份)互作效应影响。主穗粒数、主穗长、一次和二次枝梗总长和着粒密度表现较强的正向群体平均优势,而一次和二次枝梗数则表现显着的负向优势。基因型×环境互作预测结果表明,主穗粒数、主穗长、一次枝梗总长在两年中的环境互作表现正效应,一次和二次枝梗数则为负效应,着粒密度和二次枝梗总长表现不同方向的效应。利用IR66158-37(P₁)、IR65600-85(P₂)、明恢63(P₄)和R669(P₆)进行杂交配组,其杂种后代易获得重穗型的穗部结构,可在超高产育种中加以利用。     

生态条件对籼粳交F2代穗部性状与程氏指数的影响

选用籼粳交组合(晚轮422×沈农265)F2为试材,分别在四川、上海、辽宁同年种植,研究在不同生态条件下穗部性状和程氏指数的变化趋势以及二者的关系。结果表明:在四川和上海穗较长、2次枝梗数较多、结实率较低并且与着粒密度呈极显著负相关,而在辽宁穗较短、1次枝梗数较多、结实率较高并且与着粒密度关系不显著。从北到南,程氏指数、叶毛、1-2穗节长、抽穗时壳色和子粒长宽比均呈偏粳分布,并且偏粳程度呈增加趋势。程氏指数与穗颈弯曲度相关性在各地区均未达显著水平;在四川与着粒密度呈显著负相关,与结实率和千粒重呈显著正相关;在上海与结实率呈显著正相关;在辽宁与着粒密度、1次枝梗数、2次枝梗数、粒数呈极显著负相关,与穗长呈显著正相关。因此,水稻超高产育种必须根据生态条件的差异合理地将协调穗部结构与亚种间杂交优缺点互补相结合。     

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。     

基于CSSL的水稻穗颈长度QTL的代换作图

水稻穗颈长度是影响杂交水稻制种产量提高的重要农艺性状之一。文章利用94个以籼稻品种9311为遗传背景、粳稻品种日本晴为染色体片段供体的覆盖全基因组的染色体片段置换系(Chromosome segment substi-tution lines, CSSL)为材料, 调查和分析CSSL群体及双亲的穗颈长度。结果表明: 在17个置换系中检测到8个控制水稻穗颈长度的数量性状位点(Quantitative trait loci, QTL), 分别位于第2、3、7、8、9和第11染色体; 利用代换作图法, 定位了其中的7个穗颈长度QTL; 其加性效应值介于0.10~3.20之间, 其中qPE-9和qPE-11的加性效应值较大, 平均效应值分别为3.15和2.95, 表现为主效基因特征; qPE-2-2、qPE-3-1、qPE-3-2、qPE-7和qPE-8等5个QTL被定位在小于10.0 cM的区段内。利用CSSL可以有效地鉴定水稻穗颈长度QTL, 这些QTL为分子标记辅助选育穗颈长度适中的水稻品系及其进一步的精细定位奠定了基础。     

水稻萌发耐淹性的遗传分析

水稻(Oryza sativa)萌发耐淹性受到复杂的网络调控, 其分子机制不同于苗期耐淹性的相关机制, 萌发耐淹性的强弱影响着直播稻的成苗率。通过对256份水稻核心种质的萌发耐淹性评估, 发现粳稻和籼稻之间的萌发耐淹性差异并不显著, 都存在广泛的遗传变异。利用以粳稻R0380为供体亲本, 籼稻RP2334为轮回亲本的170个高代回交自交系构建含146个分子标记的连锁图谱, 以低氧胚芽鞘长度为性状指标, 通过复合区间作图法检测到影响萌发耐淹性的4个QTLs(quantitative trait loci), 分别定位于第2(2个)、3(1个)和8号(1个)染色体。贡献率最大的QTL为qGS2.2, 其值为17.34%, 增效等位基因来自轮回亲本籼稻RP2334; 其余3个QTLs的增效等位基因均来自供体亲本粳稻R0380, 贡献率分别为12.86%、9.37%和14.60%。     

水稻花药培养力的遗传分析及基因定位

在栽培稻的籼粳亚种间,花药培养力存在显著差异,这一差异主要是由遗传因素引起的。以适合籼粳稻杂种花药培养的SK_3培养基,经花药培养获得了一个籼粳交F_1代的加倍单倍体(DH)群体,对该群体的110个株系用同一种培养基进行花药培养,利用该群体构建的分子图谱进行有关水稻花药培养力的数量性状基因座位(QTLs)的分析。结果表明,与水稻花药培养力有关的4个性状在DH群体中均表现为连续分布,愈伤组织诱导率与绿苗分化率之间不存在相关性,而绿苗产率与愈伤组织诱导率和绿苗分化率均显著相关。在第6、7、8、10和12 5条染色体上分别检测到与愈伤组织诱导率有关的5个QTLs,其加性效应均为正。在第1和第9染色体上检测到与绿苗分化率有关的2个QTLs,这两个性状间的QTs不存在连锁。在第9染色体上有一个主效基因与白苗分化率有关,对绿苗产率则没有检测到特有的QTL。     

Identification of Indica rice chromosome segments for the improvement of Japonica inbreds and hybrids

Exploitation of heterosis has brought significant advance in plant breeding and agricultural production, although its genetic basis is still poorly understood. In this study, a total of 66 chromosome segment substitution (CSS) lines, derived from a cross between japonica rice inbred line Asominori (as the recurrent parent) and indica rice inbred line IR24 (as the donor parent), were used to investigate the genetic basis of heterosis in indica × japonica inter-subspecific rice hybrids. Each CSS line was crossed with the background parent Asominori, and the heterosis of F(1) hybrids was estimated by comparing the F(1) performance with its two parental lines. Field experiments were carried out across six different environments to evaluate yield and yield-related traits in the 66 CSS lines and their 66 corresponding F(1) hybrids. Quantitative trait loci (QTL) analyses were conducted using a likelihood ratio test based on the stepwise regression. Thirty-six QTL were identified with significant effects in CSSL, 21 with significant effects in hybrids and 13 with significant effects in both. On the basis of average dominance degree, of all the 70 QTL affecting yield-related agronomic traits, 28.6% (20) showed an overdominance, 35.7% (25) a partial dominance and 30% (21) an additive effect, indicating that all effects contribute to trait variation in japonica-indica rice hybrids. Effects of these QTL were examined to identify Indica rice chromosome segments of interest for the improvement of japonica inbred lines and hybrids.     

Comparison of molecular linkage maps and QTLs for morphological traits in two reciprocal backcross populations of rice

Comparison of maps and QTLs between populations may provide us with a better understanding of molecular maps and the inheritance of traits. We developed and used two reciprocal BC1F1 populations, IP/DS//IP and IP/DS//DS, for QTL analysis. DS (Dasanbyeo) is a Korean tongil-type cultivar (derived from an indica x japonica cross and similar to indica in its genetic make-up) and IP (Ilpumbyeo) is a Korean japonica cultivar. We constructed two molecular linkage maps corresponding to each backcross population using 196 markers for each map. The length of each chromosome was longer in the IP/DS//IP population than in the IP/DS//DS population, indicating that more recombinants were produced in the IP/DS//IP population. Distorted segregation was observed for 44 and 19 marker loci for the IP/DS//IP and IP/DS//DS populations, respectively; these were mostly skewed in favor of the indica alleles. A total of 36 main effect QTLs (M-QTLs) and 15 digenic epistatic interactions (E-QTLs) were detected for the seven traits investigated. The phenotypic variation explained (PVE) by M-QTLs ranged from 3.4% to 88.2%. Total PVE of the M-QTLs for each trait was significantly higher than that of the E-QTLs. The total number of M-QTLs identified in the IP/DS//IP population was higher than in the IP/DS//DS population. However, the total PVE by the M-QTLs and E-QTLs together for each trait was similar in the two populations, suggesting that the two BC1F1 populations are equally useful for QTL analysis. Maps and QTLs in the two populations were compared. Eleven new QTLs were identified for SN, SF, GL, and GW in this study, and they will be valuable in marker-assisted selection, particularly for improving grain traits in tongil-type varieties.     

Boron toxicity in rice (<Emphasis Type="Italic">Oryza sativa</Emphasis> L.). I. Quantitative trait locus (QTL) analysis of tolerance to boron toxicity

Boron toxicity tolerance of rice plants was studied. Modern japonica subspecies such as Koshihikari, Nipponbare, and Sasanishiki were tolerant, whereas indica subspecies such as Kasalath and IR36 were intolerant to excessive application of boron (B), even though their shoot B contents under B toxicity were not significantly different. Recombinant inbred lines (RILs) of japonica Nekken-1 and indica IR36 were used for quantitative trait locus (QTL) analysis to identify the gene responsible for B toxicity tolerance. A major QTL that could explain 45% of the phenotypic variation was detected in chromosome 4. The QTL was confirmed using a population derived from a recombinant inbred line which is heterogenic at the QTL region. The QTL was also confirmed in other chromosome segment substitution lines (CSSLs).     

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。