水稻芽期耐冷性的QTL分析

本研究以98个Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交家系(backcross-inbred lines,BILs)组成的群体为材料,进行水稻芽期耐冷性数量性状基因座的检测和遗传效应分析.25℃正常条件下水稻发芽7 d,芽长5～10 cm,5℃低温处理10d,之后升温至25℃,缓苗10d,调查活苗率,并以活苗率作为芽期耐冷性的表型值,分析亲本和98个BILs的芽期耐冷性表现.采用Windows QTL Cartographer 1.13a软件的复合区间作图法,共检测到4个苗期耐冷性数量性状基因座(quantative trait locus,QTL),分别位于第3、第7和第12染色体上,命名为qSCT-3-1、qSCT-3-2、qSCT-7和qSCT-12.4个QTL的加性效应分别为11.16、11.14、-8.8和-14.59,可解释表型变异的12.11%,12.66%,6.82%和15.86%.     

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。     

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。     

番茄芽期耐盐QTL定位及其效应的初步分析

利用盐敏感番茄栽培种(Solanum lycopersicum)M82与耐盐番茄野生种(Solanum pennellii)LA716构建的渐渗系群体,对芽期耐盐QTL进行定位,并初步分析QTL遗传效应和互作效应.结果表明,分布在1、2、4、5、6、8、12等7条染色体上的10个QTL(Stq1、Stq2a、Stq2b、Stq2c、Stq4、Stq5、Stq6、Stq8a、Stq8b和Stq12)影响番茄芽期的耐盐性,这些QTL均来自耐盐野生种LA716.在盐胁迫条件下,它们较M82的发芽指数减少21.52%～36.22%.QTL遗传效应分析表明,有4个QTL(Stq1、Stq2c、Stq5和Stq8b)表现明显的显性效应,其余6个QTL(Stq2a、Stq2b、Stq4、Stq6、Stq8a和Stq12)均表现隐性效应,呈现典型的QTL互作小于加性的效应.实验结果为进一步精细定位和克隆番茄芽期耐盐基因以及番茄耐盐育种奠定了良好的基础.     

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。     

九个水稻耐盐突变体的RFLP分析

用６ 个可能与水稻耐盐性有关的ＤＮＡ 探针对来自两个品系的５ 个耐盐突变株系、３ 个耐盐突变体及１ 个弱耐盐突变体进行ＲＦＬＰ分析。结果有８ 个耐盐突变体（株系）检测到ＤＮＡ 水平的变化,６ 个探针检测到具多态性的突变株系（体）的数目分别为ＲＧ４：６ 个;ＲＧ７１１：６ 个;Ｒａｂ１６：５ 个;Ｒａｂ１０Ｅ６：２ 个;Ｒａｂ２１：１ 个;ＳａｌＴ：２ 个;表明ＲＧ４、ＲＧ７１１ 及Ｒａｂ１６三个位点有可能与耐盐性突变相关。多态性图谱中７０．８％ 为２ 个以上的酶切图谱同时显示多态性,说明多数突变是由缺失、插入或重复造成的     

水稻抗旱耐盐蛋白质组学研究进展

抗旱耐盐是水稻抗逆研究的重要方向。水稻抗旱耐盐蛋白质组学研究通过观察水稻在干旱和盐胁迫条件下的蛋白质组表达情况,动态分析水稻的蛋白质组变化,使研究的结果和性状联系更紧密,相对于从基因组水平上研究更具实际意义。简要介绍了水稻蛋白质组研究的基本方法和技术并重点叙述了水稻抗旱耐盐蛋白质组研究取得的成果。     

水稻QTL分析的研究进展

水稻许多重要的性状是由多基因控制的数量性状,经典的数量遗传学只能把数量性状作为一个整体进行研究。近年来．高密度分子标记连锁图的构建和有效的生物统计学方法的发展使人们对数量性状遗传基础的研究出现了革命性的变化。通过对不同群体内的个体或品系的分子标记基因型和表型数据的共分离分析,能对QTL进行检测和定位。本文对QTL定位的原理和方法进行了介绍,从QTL的数目和效应、上位性效应、QTL基因型与环境的互作、相关性状的QTL以及个体发育不同阶段的QTL等方面对水稻QTL分析的研究进展进行了综述。水稻基因组测序计划已经完成,本文还对基因组时代水稻QTL精细定位和克隆的方法进行了探讨,对QTL分析在水稻育种中的应用前景进行了展望。     

基于染色体置换系的普通野生稻耐盐性QTL定位

本研究分别利用SSR标记、InDel标记以及简化基因组测序技术对一套以普通野生稻为供体亲本,9311为受体亲本的染色体置换系进行基因型鉴定,并通过对其不同生育期的耐盐性鉴定,共发掘2个与发芽期耐盐相关的QTL,13个与苗期耐盐性相关的QTL。其中与苗期存活率相关的QTL qSSR5.1、苗期耐盐等级相关的QTL qSSG5.1均被定位于同一位点,该位点对苗期存活率、苗期耐盐等级均具有增效作用,贡献率分别为6.36%、8.13%。在此QTL内包含与非生物胁迫相关基因OsDi19-1。经序列比对发现,OsDi19-1启动子区域在两亲本间存在较大差异,且受到盐胁迫时该基因表达量上升。同时,鉴定出水稻芽期耐盐的优异种质资源CSSL72、苗期耐盐的优异种质资源CSSL23、CSSL153,为水稻育种中耐盐性的改良提供了新的种质资源。     

Evaluation of Wheat Chromosome Translocation Lines for High Temperature Stress Tolerance at Grain Filling Stage

High temperature (HT, heat) stress is detrimental to wheat (Triticum aestivum L.) production. Wild relatives of bread wheat may offer sources of HT stress tolerance genes because they grow in stressed habitats. Wheat chromosome translocation lines, produced by introgressing small segments of chromosome from wild relatives to bread wheat, were evaluated for tolerance to HT stress during the grain filling stage. Sixteen translocation lines and four wheat cultivars were grown at optimum temperature (OT) of 22/14°C (day/night). Ten days after anthesis, half of the plants were exposed to HT stress of 34/26°C for 16 d, and other half remained at OT. Results showed that HT stress decreased grain yield by 43% compared with OT. Decrease in individual grain weight (by 44%) was the main reason for yield decline at HT. High temperature stress had adverse effects on leaf chlorophyll content and Fv/Fm; and a significant decrease in Fv/Fm was associated with a decline in individual grain weight. Based on the heat response (heat susceptibility indices, HSIs) of physiological and yield traits to each other and to yield HSI, TA5594, TA5617, and TA5088 were highly tolerant and TA5637 and TA5640 were highly susceptible to HT stress. Our results suggest that change in Fv/Fm is a highly useful trait in screening genotypes for HT stress tolerance. This study showed that there is genetic variability among wheat chromosome translocation lines for HT stress tolerance at the grain filling stage and we suggest further screening of a larger set of translocation lines.     

Identification of Quantitative Trait Loci for Rice Quality in a Population of Chromosome Segment Substitution Lines

The demand for high quality rice represents a major issue in rice production. The primary components of rice grain quality include appearance, eating, cooking, physico-chemical, milling and nutritional qualities. Most of these traits are complex and controlled by quantitative trait loci (QTLs), so the genetic characterization of these traits is more difficult than that of traits controlled by a single gene. The detection and genetic identification of QTLs can provide insights into the genetic mechanisms underlying quality traits. Chromosome segment substitution lines (CSSLs) are effective tools used in mapping QTLs. In this study, we constructed 154 CSSLs from backcross progeny (BC3F2) derived from a cross between 'Koshihikari' (an Oryza sativa L. Ssp. Japonica variety) as the recurrent parent and 'Nona Bokra' (an O. Sativa L. Ssp. Indica variety) as the donor parent. In this process, we carried out marker-assisted selection by using 102 cleaved amplified polymorphic sequence and simple sequence repeat markers covering most of the rice genome. Finally, this set of CSSLs was used to identify QTLs for rice quality traits. Ten QTLs for rice appearance quality traits were detected and eight QTLs concerned physico-chemical traits. These results supply the foundation for further genetic studies and breeding for the improvement of grain quality.     

俄罗斯水稻种质资源的苗期耐盐鉴定

采用在沿海滩涂用海水灌溉的方法,对从俄罗斯引进的104份水稻种质资源进行了苗期耐盐性鉴定.结果表明,随着海水灌溉时间延长,土壤电导率和盐度逐渐增加,水稻受盐害的程度加剧,不同材料之间差异明显.敏感对照日本晴在海水灌溉第9天全部死亡.根据国际水稻所水稻耐盐性9级分级方法进行苗期耐盐性评价,从俄罗斯资源中筛选出1级耐盐材料2份, 3级耐盐材料14份,两次重复鉴定结果基本一致.试验结果表明,水稻耐盐性受生态环境影响较大,有必要对引进的资源进行重新筛选和评价.     

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。     

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。     

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。