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。     

5个籼稻背景的高代回交置换系的置换片段分析

以轮回亲本籼稻品种9311（Oryza sativassp.indica‘Yangdao6’）为对照,选用132个亲本间有多态性的SSR标记,对以粳稻品种日本晴（Oryzasativassp.japonica‘Nipponbare’）为供体的5个高代回交置换系的农艺性状及置换片段进行分析。5个置换系在粒长、粒宽、千粒重、剑叶长、株高及落粒性等方面与籼稻品种9311之间有极显著差异,其余性状与籼稻品种9311间的差异不显著;从置换系中检测出8个置换片段,总长度为236.0cM,平均长度为29.5cM;从置换片段上检出包括2个千粒重、1个粒长、1个粒宽、1个剑叶长、1个株高和1个落粒性共7个QTLs,分别分布在水稻第1、3、5、6和第10染色体上。其中,第1染色体上控制剑叶长的QTL和第6染色体上控制株高的QTL可能是新发现的QTLs。实验结果进一步丰富了置换系群体的数量和质量,也为QTLs的精细定位及分子设计育种奠定了基础。     

5 个籼稻背景的高代回交置换系的置换片段分析

以轮回亲本籼稻品种9311(Oryz a sativa ssp. indica ‘Yangdao 6’)为对照, 选用132个亲本间有多态性的SSR标记, 对以粳稻品种日本晴(Oryz a sativa ssp. japonica 'Nipponbare’)为供体的5个高代回交置换系的农艺性状及置换片段进行分析。5个置换系在粒长、粒宽、千粒重、剑叶长、株高及落粒性等方面与籼稻品种9311之间有极显著差异, 其余性状与籼稻品种9311间的差异不显著; 从置换系中检测出8个置换片段, 总长度为236.0 cM, 平均长度为29.5 cM; 从置换片段上检出包括2个千粒重、1个粒长、1个粒宽、1个剑叶长、1个株高和1个落粒性共7个QTLs , 分别分布在水稻第1、3、5、6和第10染色体上。其中, 第1染色体上控制剑叶长的QTL和第6染色体上控制株高的QTL可能是新发现的QTLs。实验结果进一步丰富了置换系群体的数量和质量, 也为QTLs 的精细定位及分子设计育种奠定了基础。     

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(Oryza sativa 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13.9 cM和6.4 cM。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。     

基于CSSL的高密度物理图谱定位水稻分蘖角度QTL

对以籼稻9311为遗传背景携带粳稻日本晴基因组的染色体片段置换系（CSSL）的遗传图谱进行分子标记加密,构建了含250个多态标记的高密度物理图谱。以119个CSSLs为材料,P≤0.001为阈值,筛选到分蘖角度与受体亲本9311差异极显著的10个系。结合物理图谱和代换作图方法,共鉴定出5个分蘖角度QTL,其中qTA11的加性效应表现为增效作用,来源于9311的等位基因;其余4个QTL的加性效应为减效作用,均来源于日本晴的等位基因。qTA6-1和qTA6-2分别被定位于第6染色体RM253–RM527之间的3.55Mb区段和RM3139–RM494的1.65Mb区间;qTA9被定位于第9染色体RM257–RM189之间的3.40Mb区段;qTA10被定位在第10染色体RM222–S10-1之间的2.10Mb区段;qTA11被定位于第11染色体RM1761–RM4504之间的3.30Mb区间。以上研究结果为水稻分蘖角度QTL的精细定位和株型育种提供了依据。     

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。     

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。     

水稻分蘖角度的QTL定位和主效基因的遗传分析

利用水稻籼粳亚种间组合Asominori×IR24重组自交系(RIL)群体71个株系和相应的全基因组染色体片段置换系(Chromosomesegmentsubstitutionline,CSSL)群体65个株系,在2种环境下对分蘖角度性状进行了数量性状基因座(QTL)定位和上位性效应的遗传分析。在两种群体中都出现了分蘖角度的超亲分离。在RIL群体中发现了5个主效QTLs和3对上位性双位点互作标记基因座,控制水稻分蘖角度。其中在第9染色体上位于XNpb108~C506RFLP分子标记区间的qTA-9基因座在2种环境中同时出现,其贡献率平均为28·6%,增加分蘖角度的等位基因来自籼稻品种IR24。利用CSSL群体图示基因型分析,证实在第9染色体上含有RFLP标记C609和C506约15cM的染色体区段,存在增加分蘖角度的基因,来源于染色体片段供体亲本IR24,在Asominori的遗传背景中能增加分蘖角度约15°,该基因的位置与RIL群体在第9染色体上定位的QTL相同,证实了qTA-9的存在。F1表型测定及F2代遗传分析表明,来自IR24的等位基因是一个不完全显性基因。除一对上位性位点存在显著的环境互作效应外,未发现其他位点存在与环境的互作效应。不同基因的加性效应和双位点的上位性效应的共同作用可能是造成水稻分蘖角度超亲分离的主要原因。     

陆地棉背景的Pima棉染色体片段置换系创制

染色体片段置换系(CSSLs,chromosome segment substitution lines)基因组内只有1个或少数几个纯合的供体亲本染色体片段,而其余部分与受体亲本相同,是进行QTL分析的理想材料。本研究以陆地棉中棉所8号(CCRI8)为受体亲本,海岛棉Piam90-53为供体亲本在BC3F1-3借助分子标记辅助选择培育了一套182个株系构成的染色体片段置换系。这套置换系置换片段平均长度21.0 c M,总长度19957.8 c M,是棉花基因组总长度4168.7 c M的4.7倍。每个株系内置换片段长度不一,最短为0.7 c M,最长是83.2 c M,导入片段数量为1~11个。CSSLs在纤维品质性状上的分布表现为相对连续的正态分布,部分株系较CCRI8有了明显提高。本研究为进一步开展棉花纤维品质QTL定位以及陆地棉纤维品质育种研究提供了新材料。     

利用CSSLs群体研究稻米粒型QTL的表达稳定性

利用Asominori×IR2 4的染色体片段置换系 (CSSLs)群体 ,对稻米粒长、粒宽和长宽比进行连续两年及 4个地点的QTL表达稳定性分析。结果表明 :3个性状“两年四点”的表现型都为连续分布 ,均存在超亲遗传类型 ;共检测到 13个粒型相关QTL ,其中在 8个环境中都能被重复检测到的QTL有 6个 ,即影响粒长的 qGL 3、控制粒宽的qGW 5a和 qGW 5b以及共同作用于长宽比的qLWR 3、qLWR 5a和 qLWR 5b。这 6个QTL对应置换系的相应性状与背景亲本Asominori的表现型差异在 8个环境中都达到极显著水平 (P <0 0 0 1) ,且同一QTL对应置换系相应性状的表现型在不同环境间呈显著正相关 (r≥ 0 75 ,r0 0 5=0 6 6 6 ) ,说明这 6个QTL表达稳定性较高。由于 qGL 3和 qLWR 3均位于R19 C16 77标记区间 ,qGW 5a和 qLWR 5a位于C2 6 3标记附近 ,qGW 5b和 qLWR 5b被定位在R5 6 9标记附近 ,因此R19、C16 77、C2 6 3和R5 6 9这 4个RFLP标记对优良水稻外观品质的标记辅助选择 (MAS)育种有着重要作用     

Development of Chromosome Segment Substitution Lines Derived from Backcross between Two Sequenced Rice Cultivars, <Emphasis Type="Italic">Indica</Emphasis> Recipient 93-11 and <Emphasis Type="Italic">Japonica</Emphasis> Donor Nipponbare

Chromosome segment substitution lines (CSSLs) are powerful tools for detecting and precisely mapping quantitative trait loci (QTLs) and evaluating gene action as a single factor. In this study, 103 CSSLs were produced using two sequenced rice cultivars: 93-11, an elite restorer indica cultivar as recipient, and Nipponbare, a japonica cultivar, as donor. Each CSSL carried a single chromosome substituted segment. The total length of the substituted segments in the CSSLs was 2,590.6 cM, which was 1.7 times of the rice genome. To evaluate the potential application of these CSSLs for QTL detection, phenotypic variations of seed shattering, grain length and grain width in 10 CSSLs were observed. Two QTLs for seed shattering and three for grain length and grain width were identified and mapped on rice chromosomes. The results demonstrate that CSSLs are excellent genetic materials for dissecting complex traits into a set of monogenic loci. These CSSLs are of great potential value for QTL mapping and plant marker-assisted breeding (MAB).     

Development and high-throughput genotyping of substitution lines carring the chromosome segments of indica 9311 in the background of japonica Nipponbare

Chromosome segment substitution lines (CSSLs) are useful for the precise mapping of quartitative trait loci (QTLs) and dissection of the genetic basis of complex traits.In this study,two whole-genome sequenced rice cultivars,the japonica Nipponbare and indica 9311 were used as recipient and dtonor,respectively.A population with 57 CSSLs was developed after crossing and back-crossing assisted by mo lecular rnarkers,and genotypes were identified using a high-throughput resequencing strategy,Detailed graphical genotypes of 38 lines were constructed based on resequencing data.These CSSLs had a total of 95 substituted segments derived from indica 9311,with an average of about 2.5 segments pet CSSL and eight segments per chromosome,and covered about 87.4％ of the rice whole genome.A multiple linear regression QTL analysis mapped four QTLs for 1000-grain weight.The largest-effect QTL was located in a region on chromosome 5 that contained a cloned major QTL GW5/qSW5 for grain size in rice.These CSSLs with a background of Nipponbare may provide powerful tools for future whole-genome discovery and functional study of essential genes/QTLs in rice,and offer ideal materials and foundations for japonica breeding.     

矮泰引-3中半矮秆基因的分子定位

矮泰引-3的矮生性状受两对独立遗传的半矮秆基因控制,利用SSR标记将这两个矮秆基因分别定位到第1和第4染色体上。等位性测交的结果表明,位于第1染色体上的矮秆基因与sd1是等位的,所以仍然称其为sd1;而位于第4染色体上的矮秆基因是一个新基因,暂命名为sdt2。利用SSR标记将sd1定位于RM297、RM302和RM212的同一侧,而与OSR3共分离,它们之间的位置关系可能是RM297-RM302-RM212-OSR3-sd1,遗传距离分别为4．7cM、0cM、0．8cM和0cM,这与sd1在第1染色体长臂上的确切位置是基本一致的。利用已有的SSR标记和拓展的SSR标记将sdt2定位于SSR332、RM1305和RM5633、RM307、RM401之间,它们的排列位置可能是SSR332-RM1305-sdt2-RM5633-RM307-RM401,它们之间的遗传距离分别为11．6cM、3．8cM、0．4cM、0cM和0．4cM。     

Detection of quantitative trait loci controlling pre-harvest sprouting resistance by using backcrossed populations of japonica rice cultivars

Backcrossed inbred lines (BILs) and a set of reciprocal chromosome segment substitution lines (CSSLs) derived from crosses between japonica rice cultivars Nipponbare and Koshihikari were used to detect quantitative trait loci (QTLs) for pre-harvest sprouting resistance. In the BILs, we detected one QTL on chromosome 3 and one QTL on chromosome 12. The QTL on the short arm of chromosome 3 accounted for 45.0% of the phenotypic variance and the Nipponbare allele of the QTL increased germination percentage by 21.3%. In the CSSLs, we detected seven QTLs, which were located on chromosomes 2, 3 (two), 5, 8 and 11 (two). All Nipponbare alleles of the QTLs were associated with an increased rate of germination. The major QTL for pre-harvest sprouting resistance on the short arm of chromosome 3 was localized to a 474-kbp region in the Nipponbare genome by the SSR markers RM14240 and RM14275 by using 11 substitution lines to replace the different short chromosome segments on chromosome 3. This QTL co-localized with the low-temperature germinability gene qLTG3-1. The level of germinability under low temperature strongly correlated with the level of pre-harvest sprouting resistance in the substitution lines. Sequence analyses revealed a novel functional allele of qLTG3-1 in Nipponbare and a loss-of-function allele in Koshihikari. The allelic difference in qLTG3-1 between Nipponbare and Koshihikari is likely to be associated with differences in both pre-harvest sprouting resistance and low-temperature germinability.