水稻低温发芽性QTL的分子标记定位

利用1个粳／籼交来源的重组自交系群体,采用纸卷法在15℃低温条件下进行发芽试验,在发芽培养的6～14d中每天观测统计1次发芽率(％)。结合一张含有198个DNA标记的连锁图谱,用复合区间作图法定位水稻低温发芽性QTL。共检测到7个主效应QTL,分别位于水稻1、3、5、6和8号染色体上,单个QTL对性状的贡献率为5％～16％。其中,位于3号染色体标记区间RM148-RM85的qLTG-3-2和位于8号染色体标记区间RM223-RM210的qLTG-8-1对性状的贡献率最大,分别达16％和14％。QTL qLTG-3-2在发芽培养6～10d中表达,其效应由强渐弱,对性状的贡献率由发芽培养6d时的16．4％逐渐降低为发芽11d时的5．1％;而QTL qLTG-8-1则在发芽培养9～14d中起作用,其效应值由小逐渐增大,对性状的贡献率由发芽9d时的8．6％逐渐上升为发芽13～14d的14％。尽管这2个QTL加性效应的大小在低温发芽过程中按一定趋势变化,但加性效应的方向始终是一致的。QTL qLTG-3-2的增效基因来源于亲本特青,而QTL qLTG-8-1的增效基因来自于亲本Lemont。这2个QTL的增效等位基因有望作为分子标记辅助育种的操作对象,用于水稻品种低温发芽性的遗传改良。     

粳稻蒸煮食味品质相关性状的QTL分析

以沈农265和丽江新团黑谷杂交衍生的重组自交系群体(RILs)为实验材料,对12个粳稻(Oryza sativa subsp.japonica)蒸煮食味品质相关性状进行QTL分析。共检测到29个蒸煮食味品质相关的QTLs,分布于除第8染色体外的11条染色体上,LOD值介于2.50–16.47之间,加性效应值为–132.69–471.85,单个QTL贡献率为10.36%–73.24%。在第6染色体RM508–RM253区域检测到1个蒸煮营养食味品质多效性QTL簇,其中q AC6表型贡献率最大,解释73.24%的表型变异;在第10染色体PM166–RM258区域检测到2个与蒸煮食味品质相关的QTLs,分别是控制口感的q CTS10和综合评分的q CCS10。此外,检测到15个与RVA特征谱相关的QTLs,在第6染色体RM253–RM402区域检测到3个与RVA谱特征值相关的QTLs,表型贡献率均大于12%。这些定位结果将为粳稻蒸煮食味相关品质的分子遗传机理研究奠定基础。     

粳稻糙米钙含量QTL分析

以'十和田'为轮回亲本,'丽粳2号'为供体,培育出糙米钙含量近等基因系下的重组近交系261个BC_5F_6株系,采用BSA法从遍布水稻12条染色体上的600对SSR引物中筛选到1个与糙米钙含量有关联的SSR标记RM5536.进一步据其在水稻染色体上的位置,结合PCR找到了与糙米钙含量有关的3个SSR标记(RM5794、RM5362和RM12178).用MAPMAKER/EXP3.0软件做出了这4个标记的连锁群,最后采用混合线性模型找到了糙米钙含量QTL位点.QTL分析结果显示:该位点位于1号染色体引物RM12178和RM5362之间,贡献率为9.62%,为新发现的糙米钙含量QTL位点,暂命名为qBRCA-1.并发现与糙米锶含量有关的QTL位点,其位于标记RM5362和RM5794之间,贡献率为3.93%.同时本试验首次从分子水平上验证了偏相关比简单相关更准确解释元素间的相关性.     

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.     

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。     

水稻幼苗活力性状的低温反应数量性状基因座检测

以籼粳交“密阳23/吉冷1号”的F2：3代200个家系作为作图群体,在12℃冷水胁迫下,进行苗高、苗鲜重和苗干重等水稻幼苗活力性状的低温反应鉴定,并利用由SSR标记构建的分子连锁图谱为基础,对冷水胁迫下苗高、苗鲜重和苗干重以及它们的低温反应指数进行了数量性状基因座（QTLs）检测。研究结果表明,低温胁迫下上述幼苗活力性状在F3家系群中均表现为接近正态的连续分布,表现为由多基因控制的数量性状;在第1、2、7、8和12染色体上,检测到与幼苗活力性状的低温反应相关的QTL共12个,对表型变异的贡献率范围为5．2％-17．9％,其中位于第2染色体RM262-RM263区间和第12染色体RM270-RM17区间的与低温下苗高相关的qCSH2和qCSH12,以及位于第12染色体RM19-RM270区间和第1染色体RM129-RM9区间的分别控制低温下苗干重及其低温反应指数的qSDW12和qCSDW1对表型变异的贡献率较大,分别为16．6％、17．9％、15．9％和16．2％。其增效等位基因均来自吉冷1号,前两者均表现为加性效应,后两者分别表现为显性和超显性。     

水稻低温发芽力QTL定位和遗传分析

以Kinmaze(粳稻)／DV85(籼稻)的重组自交系F10世代群体检测了影响水稻低温发芽力性状的数量性状基因座(QTL)。通过测定不同时期的低温发芽率,确定了15℃低温、第10d为检测低温发芽率的最适处理温度和时间,该条件下能够充分检测到品种的差异和分离群体的变异。通过设置对照,证明所检测的低温发芽率不受休眠及二次休眠的影响。15℃低温、第10d时,Kinmaze的发芽率达35％,DV85的发芽率只有7％,两亲本之间存在明显差异,该群体81个家系的低温发芽率变幅在0％～99％之间。QTL分析结果检测到5个与低温发芽力相关的基因座,分别位于第2、6、7、11和12染色体上。位于第2、6和11染色体上的qLTG-2、qLTG-6和qLTG-11贡献率分别为27．1％、17．1％和15．0％,对低温发芽力性状的增效基因来自DV85;位于第7、12染色体上qLTG-7和qLTG-12的贡献率分别为22．9％和8．8％,增效基因来自Kinmaze。其中,qLTG-6和qLTG-11在染色体上的位置与已报道的有关低温发芽力QTL位置相似,而qLTG-2、qLTG-7和qLTG-12为新检测的低温发芽力基因座。上位性分析结果显示,第3与第5染色体上存在影响低温发芽力的互作位点,其互作可以提高低温发芽力,而第7染色体上的两位点之间的互作降低了低温发芽力。     

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。     

大豆遗传图谱的构建和若干农艺性状的QTL定位分析

大豆许多重要农艺性状都是由微效多基因控制的数量性状,对这些数量性状进行QTL定位是大豆数量性状遗传研究领域的一个重要内容.本研究利用栽培大豆科新3号为父本、中黄20为母本杂交得到含192个单株的F2分离群体,构建了含122 个SSR标记、覆盖1719.6cM、由33个连锁群组成的连锁遗传图谱.利用复合区间作图法,对该群体的株高、主茎节数、单株粒重和蛋白质含量等农艺性状的调查数据进行QTL分析,共找到两个株高QTL,贡献率分别为9.15%和6.08%;两个主茎节数QTL,贡献率分别为10. 1%和8.6%;一个蛋白质含量QTL,贡献率为9.8%;一个单株粒重QTL,贡献率为11.4% .通过遗传作图共找到与所定位的4个农艺性状QTL连锁的6个SSR标记,这些标记可以应用于大豆种质资源的分子标记辅助选择,从而为大豆分子标记辅助育种提供理论依据.     

利用籼粳回交群体分析水稻粒形性状相关QTLs

水稻谷粒的外观性状对稻米外观品质存在重要的影响。该研究利用SSR标记,以回交群体Balilla／NTH∥Balilla为作图群体,构建了水稻12条染色体的连锁图,该遗传图谱包括：108个分子标记,平均图距为11．9cM。以构建的遗传图谱为基础,采用区间作图法对谷粒外观性状,包括粒长、粒宽和粒形进行了数量性状基因(QTL)定位。结果表明,粒长、粒宽和粒形在回交群体中均呈近似的正态分布,表现出典型的数量性状特征。QTL定位结果表明,第12染色体上RM101-RM270区间内存在一个与粒长性状相关的QTL,(qGL-12),加性效应约为0．26mm,贡献率为16．7％。在第2和第3染色体上RM154-RM211和RM257-RM175区问内,分别检测到qGW-2和qGW-3两个位点与粒宽性状有关,加性效应为分别为-0．10mm和-0．12mm,贡献率分别为11．5％和16．6％。对于粒形性状,共检测到3个QTLs,qLW-2、qLW-6和qLW-7,分别位于第2、6和7染色体上。其中qLW-2和qLW-7的加性效应分别约为0．09和0．10,两个QTLs分别可解释表型变异的12．7％和18．3％;而qLW-6的加性效应约为-0．13,可解释粒形变异的11．5％。文中还讨论了粒形和稻米外观品质同时改良的可能性。     

一个嵌合型药用野生稻7号染色体单体附加系及其回交后代的分析

对一个药用野生稻(Oryza officinalis Wall ex Watt,基因组型CC)异源单体附加系(monosomic alien addition line,MAAL)及其回交后代进行了分析,应用分子标记技术确定了该异源单体附加系所附加的染色体是一条嵌合的7号染色体,药用野生稻贡献了其长臂部分,而短臂和着丝粒则来源于栽培稻。将该植株与栽培稻亲本回交,得到109株回交后代,考察了回交群体的主要农艺性状并进行了分子标记分析,发现野生稻染色体片段的渗入影响了回交后代的株高、千粒重、结实率、结实密度、叶宽等农艺性状,而且这些性状之间正相关度很大。     

水稻RIL群体芽期耐冷性基因的分子标记定位

水稻芽期冷害是我国长江中下游的早稻种植区和东北、西北稻区及云贵高原的一季稻区水稻生产中的重要限制因子之一。研究中利用纸卷法测定1个水稻重组自交系群体对10℃低温的芽期耐冷性,结合1张高密度分子遗传图谱,进行QTL定位分析。检测到控制水稻芽期耐冷性的4个QTL,分别位于1、3、7和11号染色体上。其中,位于11号染色体上的QTL qSCT-11的效应最大,在10℃低温处理13d时,对性状的贡献率达26％～30％,被检测到的LOD值也高达16～19,其加性效应值为正,增效等位基因存在于亲本Lemont中,RM202为与QTL qSCT-11紧密连锁的SSR标记。该主效QTL的增效基因,可作为分子标记辅助选择的操作对象用于水稻芽期耐冷性的遗传改良。     

水稻RIL群体苗期耐冷性QTL分析

水稻苗期冷害是影响早春季节和高纬度地区水稻成苗和秧苗生长的重要限制因素之一。为了鉴定控制水稻苗期耐冷性的QTL,研究采用了1个水稻“粳籼交”重组自交系(RIL)群体,结合1张高密度分子遗传图谱,对3叶期幼苗经过10℃冷处理3d、恢复培养2d和4d时的秧苗存活率进行复合区间作图。亲本Lemont和特青的苗期耐冷性具有极显著差异,Lemont的苗期耐冷性很强,而特青对低温敏感。在重组自交系群体中,苗期耐冷性表现为连续变异,在两个方向上均出现大量超亲分离。共检测到5个水稻苗期耐冷性QTL,分别位于水稻1、3、8和11号染色体上,单个QTL对性状的贡献率为7％～21％。其中,4个QTL的增效基因来源于亲本Lemont,另1个QTL的增效基因来源于亲本特青。2个主效QTL(qSCT-3和qSCT-8)分别位于3号染色体标记区间RM282-RM156和8号染色体标记区间RM230—RM264,对性状的贡献率达到或接近20％,被检测到的LOD值显著较高,其增效基因均来自于耐冷性亲本Lemont。研究结果进一步揭示了水稻苗期耐冷性QTL具有丰富的位点多样性,表明耐冷性普遍较强的粳稻是发掘苗期耐冷性优异基因的主要稻种资源。     

大豆重要农艺性状的QTL分析

应用栽培大豆科丰1号（♀）和南农1138-2（♂）杂交得到的F9代重组自交系（RILs）群体（201个家系）,构建了含302遗传标记、覆盖2363.8cM、由22个连锁群组成的遗传连锁图谱。采用区间作图法,对该群体的主要农艺性状的调查数据进行QTL分析,表明与开花期、成熟期、株高、主茎节数、每节荚数、倒状性、种子重、产量、蛋白质和含油量等10个重要农艺性状连锁的QTL位点34个,每个数量性状的遗传变异是由多个QTL位点决定的。与产量有关的农艺性状的一些QTL集中在几个连锁群上。     

拟南芥低温黑暗发芽基因的鉴定及QTL定位

低温发芽是一个重要农艺性状,提高作物的耐寒性并确定控制低温发芽的基因是一个全球性的重大育种课题。通过对300多份拟南芥种子进行发芽试验,鉴定了低温黑暗下发芽的自然变异,并比较了两种生态型Bay-0和Shahdara低温黑暗下的发芽特性,这种自然变异被用来鉴定低温黑暗中发芽基因的遗传位点;利用这两个生态型杂交产生的重组近交系,结合分子标记和QTL方法,检测到种子在低温黑暗下发芽至少受6个QTL所控制,其中3个为主效位点,它们所解释的自然变异为61%,利用异源近亲代(HIF)验证了这3个主要QTL,为低温黑暗发芽基因的精细定位和基因克隆等研究奠定了基础。     

粳稻米粒延伸性的QTL剖析

考察粳稻品种‘沈农265’和‘丽江新团黑谷’为亲本的F23,群体及双亲的米粒延伸率相关性状,并用该群体的分子连锁图谱进行QTL分析,共检测到8个与稻米延伸性有关的QTL,包括1个米粒型QTL、1个饭粒型QTL、2个延伸率QTL、3个膨胀率QTL和1个延伸指数QTL,分别位于第1、2、6和11染色体,单个QTL对性状表型贡献率在15．4％-37．5％之间。与其他研究结果比较表明,主效QTL在不同群体和不同环境中的重演性较好,这些QTL受水稻籼粳分化这一演化过程的影响较小。     

水稻粒长QTL定位与主效基因的遗传分析

该研究利用短粒普通野生稻矮杆突变体和长粒栽培稻品种KJ01组配杂交组合F_1,构建分离群体F_2;并对该群体粒长进行性状遗传分析,利用平均分布于水稻的12条染色体上的132对多态分子标记对该群体进行QTL定位及主效QTLs遗传分析,为进一步克隆新的主效粒长基因奠定基础,并为水稻粒形育种提供理论依据。结果表明:(1)所构建的水稻杂交组合分离群体F_2的粒长性状为多基因控制的数量性状。(2)对543株F_2分离群体进行QTL连锁分析,构建了控制水稻粒长的连锁遗传图谱,总长为1 713.94 cM,共检测出24个QTLs,只有3个表现为加性遗传效应,其余位点均表现为遗传负效应。(3)检测到的3个主效QTLs分别位于3号染色体的分子标记PSM379～RID24455、RID24455～RM15689和RM571～RM16238之间,且三者对表型的贡献率分别为54.85%、31.02%和7.62%。(4)在标记PSM379～RID24455之间已克隆到的粒长基因为该研究新发现的主效QTL位点。     

海岛棉产量和早熟性相关性状的QTLs定位

对海岛棉产量和早熟性状进行QTL初步定位,为分子标记辅助育种提供依据。利用5200多对SSR引物筛选海岛棉品种新海3号和Giza82间的多态性引物,获得107对。以多态性引物检测新海3号×Giza82的190个F2:3家系,获得120个多态性位点。利用JoinMap3.0分析软件构建了一个包含22个连锁群,74个标记,标记间平均距离12.06 cM,全长893 cM,覆盖海岛棉基因组20.12%的分子标记遗传连锁图谱。采用复合区间作图法检测到21个与海岛棉产量性状和早熟性状有关的QTL,其中早熟性状检测到12个QTL,分别位于1、3、5、6、11、17、22共7个连锁群上;产量性状检测到9个QTL,分别位于1、4、5、6、7、16、22共7个连锁群上。研究结果为海岛棉产量性状和早熟性状的分子设计育种提供了有用的信息。     

作物数量性状基因座定位及分析研究进展

近年来,分子数量遗传学的快速发展,使作物复杂数量性状尤其是经济性状的QTL研究取得了巨大进展,大大促进了复杂数量性状的遗传改良和分子操纵。本文从分子标记连锁图谱的构建、QTL定位力方法及效应分析、精细定位和QTL验证及应用等方面综述了二十多年来作物QTL的研究进展,讨论当前QTL研究中存在的问题,并展望了作物QTL研究的发展前景。     

基于染色体片段置换系的野生稻粒宽QTL qGW8的精细定位与遗传分析

利用以栽培稻9311为受体、普通野生稻为供体的染色体单片段置换系CSSL182,检测到一个与粒宽相关的QTL。CSSL182与受体亲本9311粒型性状差异显著,且只在8号染色体有一个野生稻导入片段。构建CSSL182/9311的F2次级分离群体,将粒宽QTL初定位在8号染色体的标记RM447和RM264之间,贡献率达22.49,将该QTL命名为qGW8。随后进一步设计区间内多态性分子标记引物,检测F2群体的2000株分离个体以及F2：3群体交换单株,结合后代表型验证,最终将qGW8精细定位到8号染色体10kb区间内。该区间内含有3个候选基因,基因测序发现这3个基因在双亲之间均含有丰富的变异。对双亲籽粒颖壳细胞电镜扫描观察发现,CSSL182的颖壳细胞宽度比9311减少16.7%。这一结果表明qGW8中来自野生稻的等位基因通过改变颖壳细胞形状影响粒型。