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。     

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。     

典型籼粳杂种不育性的分子标记分析及其遗传基础

对典型籼粳杂种育性遗传基础的研究是快速进行广亲和系培育的前提。以回交群体Balilla/南特号∥Balilla为育性基因的分析群体,利用SSR标记研究了该群体中控制小穗育性和花粉育性的基因位点,对于小穗育性共检测到2个QTLs,Qsptf1和qSPTF6,分别位于第1和第6染色体上,其加性效应分别为13．501和—16．414。根据前人的研究结果,以及qSPTF6在第6染色体上所处的位置,可以推断qSPTF6即为S—5位点。在花粉育性的QTLs检测中,发现在第7和第9染色体上有两个QTLs,qPLLN7和qPLLN9,其加性效应分别为—12．003和—11．012,可以分别解释表型变异的12．9％和10．3％。位点的互作分析表明,在该研究群体中,存在大量的位点互作影响小穗育性和花粉育性,在0．005显著水平上,检测到61对和51对位点互作分别影响小穗育性和花粉育性。说明籼粳杂种的不育性除了主效基因的单独作用以外,位点之间的互作,即上位性也是一重要的遗传因素。     

不同生态条件下水稻籼粳交后代亚种分化机制

籼粳交育种已成为国内最重要的育种方法之一,明确籼粳亚种分化机制是指导籼粳交育种的关键.本文用InDel(插入/缺失)和ILP(内含子长度多态性)标记,对在辽宁省和广东省种植并用单粒传法、混合法及系谱法构建的籼粳交(七山占/秋光)F₆代群体进行分析.结果表明: 混合法与单粒传法群体无偏分离,粳型判别值(Dj)集中在40%～60%之间;两地系谱法群体总体偏籼(30%～55%),且广东群体(38%)比辽宁(42%)偏籼,两地群体分布呈显著差异.混合法与单粒传法群体中Dj与重要农艺性状基因区域血缘呈显著正相关;而在系谱法中部分正相关被打破,且两地群体籼粳血缘呈规律性分布.表明人工选择是影响籼粳分化的主要因素,并与自然选择协同作用引起群体偏分离现象;群体中一些重要农艺性状的变化与籼粳分化间存在紧密的关系,这可能是影响籼粳交育种在综合亚种优势上未达到预期效果的关键.     

贵州地方水稻种质资源籼-粳遗传分化的InDel分子标记研究

本研究利用36对InDel分子标记引物对贵州地方水稻种质的籼-粳遗传分化和亲缘关系进行分析,结果表明,82份贵州地方栽培稻中49份为粳稻,33份为籼稻,贵州地方栽培稻“禾”品种主要属于粳稻,而“谷”品种主要为籼稻。基于Nei氏遗传距离的亲缘关系分析表明在粳稻群体和籼稻群体中均存在与野生稻亲缘关系近的品种,其中的粳稻品种与野生稻的遗传关系比之籼稻品种近。而基于MCMC算法的遗传结构分析揭示了贵州地方籼稻品种中存在较为复杂的遗传结构。分子变异分析显示,粳稻和籼稻品种的遗传变异主要来自亚种内,遗传多样性分析表明其亚种内籼稻品种的遗传多样性略高于粳稻品种。研究结果揭示了贵州省黔东南地区栽培稻种质资源的籼-粳分化程度、遗传关系及其遗传多样性。     

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.     

水稻籼粳杂种生殖障碍的基因定位分析

籼稻(Oryza sativa L.ssp.indica)与粳稻(O.sativa ssp.japonica)杂交优势明显但存在生殖隔离。生殖障碍主要表现为胚囊败育、花粉败育、开花时花药不开裂和雌雄异熟。应用具有137个标记位点的籼、粳杂交(“窄叶青8号”/“京系17”)F_1花药培养获得的127个双单倍体(DH)群体构建的RFLP图谱,对控制籼、粳杂种小穗败育的基因座位进行了定位研究。结果在第1、3、4、5、6、7、8、12染色体上检测到10个基因座位,其中第3、12染色体上的2个不育基因位点stj-3和stj-12与同一杂交组合F_2分离群体中发现的异常分离热点处于相同的染色体区段。Ssj-6的基因加性效应为负值,有增加籼、粳亲和性的作用;其余的不育基因座位皆有增加籼、粳杂种不育性的作用。     

利用RFLP标记定位水稻重要农艺性状的主效基因与微效基因

以一对籼粳交(圭630/02 428)经花药培养产生的双单倍体(DH)群体构建了含233个RFLP标记、覆盖基因组约2070cM的水稻分子图谱.利用QTL区间作图对水稻重要农艺性状如抽穗期、株高、有效穗、着粒数、实粒数、结实率和千粒重等7个性状的基因座位进行了定位分析,检测到8个主效基因和29个微效基因.双亲间性状差异较大有利于主效基因的鉴别.     

水稻抗性基因定位及相关分子标记研究进展

水稻是一种重要的粮食作物。而选育高抗性良种是有效防治病虫的危害,增加水稻单位面积产量的一项关键措施。了解水稻本身抗性的遗传信息是进行抗性育种的基础。现代生物技术的发展为抗性育种提供了新途径。本文较系统地概述了水稻对稻瘟病、白叶枯病、稻飞虱、稻叶暗抗性基因定位及相关分子标记研究的最新发展,为利用分子标记进行了水稻抗性育种及抗性基因克隆提供参考文献。     

水稻外观品质的数量性状基因位点分析

利用由98个家系组成的Nipponbare(粳)／Kasalath(秒)∥Nipponbare回交重组自交系(backcross inbred lines,BILs)群体(BC1F9)及其分子连锁图谱,采用复合区间作图的方法,在2个不同年份对粒长、粒宽、粒形、垩白率、垩白大小、垩白度和透明度等7个稻米外观品质性状的数量性状基因位点(Quantiative trait loci,QTL)进行了定位分析。共定位到33个四QTLs,单个性状QTL数目在4-7个之间,以垩白率最多,为7个;粒长和垩白大小次之,为5个;其他性状均为4个,表明该组合外观品质是由多基因控制的数量性状。单个QTL对性状变异解释率粒长为6．2％-15．2％,粒宽为8．3％-32．5％,长宽比为6．8％-19．8％,垩白率为6．4％-28．5％,垩白大小为6．1％-16．9％,垩白度为9．3％-17．2％,透明度为5．6％-25．2％．QTL在染色体上成集中分布的特点,第3染色体C1488-C563、第5染色体R830-R3166和R1436-R2289、第6染色体R2147-R2171均有3个以上的QTLs分布。比较2年的检测结果表明,外观品质性状的QTL定位都受环境影响,但不同性状受影响的程度差异很大。粒长和粒形的QTL定位受环境影响很小,垩白率、垩白大小和垩白度的QTL定位受环境影响很大。     

利用最大似然法进行水稻产量性状基因的分子作图

本研究根据对估计标记－数量性状基因座位（ＱＴＬ）之间重组率的两种分析方法（矩量法和最大似然法）、两种方差模型（ＱＴＬ基因型之间的方差同质和异质模型）的分析,揭示了ＬＯＤ值在标记－ＱＴＬ连锁检测上所得结果的相关性高于重组率估计值的相关性。采用最大似然法和异质方差模型,估计了水稻产量构成有关的ＱＴＬ与分布于１１对染色体上的５１个限制性片段长度多态性（ＲＦＬＰ）标记之间的重组率,并对似然比（以ＬＯＤ值表示）进行Ｘ￣２检验,发现７个存在显著连锁关系的标记－性状组合,其平均重组率为１０．０％。这些标记分布于第１、５、６、８和１１等５对染色体上,涉及７个ＲＦＬＰ标记和３个产量构成性状,即每穗颖花数（ＲＧ５７３、ＲＺ６１７、ＲＧ１０３）、单株穗数（ＲＧ６４Ｂ）和每穗实粒数（ＲＧ１０１、ＲＧ２４４、ＲＧ６５３）。     

水稻纹枯病抗性QTL分析

对灿稻窄叶青8号（ZYQ8）和粳稻京系17（JX17）以及由它们构建的加倍单倍体（DH）群体,分别在杭州和海南岛,采用注射器接种法进行纹枯病抗性鉴定,并使用该群体的分子链锁图谱进行数量性状座位（QTL）分析。共检测到4个抗纹枯病的QTL（qSBR-2、qSBR-3、qSBR-7和qSBR-11）,分别位于第2、第3、第7和第11染色体。其中qSBR-2、qSBR-3、qSBR-7的抗性基因由抗病亲本ZYQ8贡献,而qSBR-11的抗性基因来自感病亲本JX17。qSBR-2、qSBR-3、qSBR-7在杭州和海南岛都能检测到,而qSBR-11只在杭州检测到。在杭州的实验中,纹枯病病级与秆长和抽穗期呈显著负相关;在控制秆长和抽穗期的QTL中,控制秆长的qCL-3与qSBR-3位于同一染色体区域,其余QTL与抗纹枯病的QTL之间无连锁关系。     

水稻柱头外露率的QTL分析

利用高柱头外露率的籼稻窄叶青8号(ZYQ8)和极低外露率的粳稻京系17(JX17)以及由它们构建的加倍单倍体(DH)群体,在海南对各DH株系的柱头外露率进行调查,并使用该群体的分子连锁图谱进行数量性状座位(QTL)分析。共检测到2个控制水稻柱头外露率的QTL(qPES-2,qPES-3),分别位于第2、第3染色体;并发现控制柱头单边外露率的QTL与柱头外露率完全一致,而控制柱头双边外露率的QTL在第2染色体上检测到;其增效基因均来源于ZYQ8。同时定位的控制穗粒数的QTL位于第6染色体和第8染色体上,与柱头外露率之间没有连锁关系。     

水稻米粒延伸性的遗传剖析

以籼稻ZYQ8与粳稻JX17为亲本的DH群体作为研究材料,考察DH群体及双亲的米粒延伸率相关性状,并使用该群体的分子连锁图谱进行QTL分析.共检测到14个与稻米延伸性有关的QTL,包括2个粒长QTL、7个饭粒长QTL和5个米粒延伸率QTL,分别位于第1、2、3、5、6、7、10、11和12染色体.所有QTL的LOD值介于2.26～9.25,分别解释性状变异的5.31%～17.21%.在第3染色体上的G249～G164、第6染色体上的G30～RZ516和第10染色体上的G1082～GA223区间同时检测到控制饭粒长和米粒延伸率的QTL.米粒延伸性受多基因控制,Wx基因与位于第6染色体上的qCRE-6的G30～RZ516区间相近,对米饭的延伸性具重要影响.     

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。     

水稻生物学产量及其构成性状的QTL定位

QTL的加性效应、加性×加性上位性效应及它们与环境的互作效应是数量性状的重要遗传分量.利用IR64/Azucena的125个DH品系为群体,分析了水稻生物学产量及其两个构成性状干草产量和谷粒产量的遗传组成.用基于混合模型的复合区间作图(MCIM)方法进行QTL定位.检测到12个位点有加性主效应,27个位点涉及双位点互作,18个位点存在环境互作.结果表明水稻生物学产量和它的两个构成性状普遍存在上位性效应和QE互作效应.此外,还探讨了性状间相关的遗传基础.发现4个QTLs和一对上位性QTLs可能与生物学产量与干草产量之间的正相关有关.3个QTL可能与干草产量与谷粒产量之间的负相关有关.这些结果可能部分地解释了这3个性状相关的遗传原因.通过对水稻生物学产量及其两个构成性状所定位QTL的分析,加深了对数量性状QTL的认识.首先,QTL的上位性效应和QE互作效应是普遍存在的;其次,QTL的多效性或紧密连锁可能是遗传相关的原因,当QTL对两个性状作用的方向相同时可导致正向遗传相关,反之则为负向遗传相关,当有些QTL表现为同向作用而另一些QTL表现为反向作用时,则可削弱性状间的遗传相关性;第三,复合性状的QTL效应可分解为其组成性状的QTL效应,如果QTL对各组成性状的效应方向相反而相互抵消,可使复合性状的QTL效应不易被检测;第四,加性效应的QTL常参预构成上位性效应,而具有上位性效应的QTL并非都有加性主效应,表明忽略上位性的QTL定位方法会降低检测QTL的功效;最后,鉴别不同类型的QTL效应有利于指导育种实践,选择主效QTL适用于多环境,QE互作QTL适用于特定环境,对上位性QTL应强调选择基因组合而并非单个基因.     

水稻红莲型CMS育性恢复QTL分析

红莲型CMS是在我国杂交水稻生产中被广泛利用的雄性不育细胞质之一。为了同时定位红莲型CMS育性恢复主效和微效QTL,利用红莲型CMS不育系粤泰A(YTA)与“Lemont／特青”RIL群体测交,结合1张含有198个DNA分子标记的高密度遗传图谱,对测交F1群体的小穗育性和花粉育性进行复合区间作图。在对YTA的育性恢复性方面,该。RIL群体的2个亲本之间具有明显差异,特青的恢复性较强,其测交F1的小穗育性和花粉育性分别为72％和51％;而Lemont测交F1的小穗育性和花粉育性分别为32％和9％。复合区间作图定位到4个育性恢复QTL,分别位于水稻第1、2和10号染色体上,单个QTL的贡献率在5％～24％之间。其中,除1个QTL的增效基因来源于Lemont外,其余3个QTL的增效基因均来源于特青。效应最大的QTL为qRF-10-1,该QTL位于10号染色体RM258-C16标记区间,对小穗育性表型变异的贡献率为24％,对花粉育性的贡献率为17％,且该QTL被检测到的LOD值显著较高,因此是1个主效QTL,其增效基因来源于特青。除了主效QTLqRF-10-1外,其它3个QTL对性状的贡献率均在10％以下(5％～8％)。由此表明,该RIL群体对红莲型CMS的育性恢复由1个主效QTL控制,并受其它几个微效QTL的影响。该QTL定位结果与小穗育性在测交F1群体中呈连续的双峰分布的结果相一致。与主效QTL qRF-10-1紧密连锁的SSR标记为RM258,该主效QTL可作为分子标记辅助育种的操作目标之一,用于杂交稻分子育种中培育红莲型CMS的强恢复系。     

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。