干旱胁迫下水稻柱头外露率加性、上位性效应和Q×E互作的剖析(英文)

在耐旱性筛选设施内对一套水稻重组自交系群体(共185个株系)进行两年的水分胁迫和非胁迫处理,调查每穗颖花数(SNP)、单边柱头外露率(PSES)、双边柱头外露率(PDES)和柱头总外露率(PES)等4个开花相关性状。方差分析结果显示年份、株系和水分处理,以及相互间互作的效应均达显著水平。表型相关以PSES和PES间最高(r=0.9752***),其次为PDES和PES(r=0.7150***),最次为PSES和PDES间(r=0.5424***)。利用203个SSR标记建立的连锁图,胁迫和非胁迫条件下各检测到6个SNP的主效QTL,3～4个PSES、PDES和PES的主效QTL;检测到1～9对上位性QTL影响颖花数和柱头外露率。大部分加性和上位性效应的贡献率较低(0.76%～9.92%),仅有少数QTL或上位性QTL解释总方差的10%以上。一些主效和上位性QTL在PSES、PDES和PES间被共同检测到,解释了不同柱头外露率指标间高度正相关关系。几乎没有在水分胁迫和非胁迫两种条件下都检测到的QTL,暗示着干旱对颖花数和柱头外露率有严重的影响。     

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。     

水稻籼粳交DH群体花器性状的遗传分析

水稻花器性状是影响杂交稻制种异交结实率的重要因素之一。利用一个水稻籼粳交(窄叶青8号/京系17)来源的DH群体对水稻柱头外露率、花柱长、柱头长、柱头宽、花药长、花药宽、颖花长、颖花宽和颖花长宽比9个花器性状和穗抽出度进行遗传分析。不论性状在2个亲本间的差异显著与否,在DH群体中10个研究性状在基因型间的差异均达到极显著水平(P<0.01),并表现为连续变异和明显的超亲分离。除花药宽的遗传力较低(50%)、且估计的基因数多达13个之外,其余9个研究性状的遗传力均较高,为68%～93%,控制这些性状的基因数估计为7～10个。这些结果表明,10个研究性状均为受多基因控制的数量性状,其增效和减效基因在2个亲本中均有分布,通过基因重组可产生正向和负向两个方向的超亲基因型。除了柱头长、柱头宽和穗伸出度3个性状未发现有基因间的上位性互作外,其余7个性状均检测到显著的互补性互作。性状相关和通径分析的结果显示,与柱头外露率关系最密切的花器性状为柱头长、柱头宽和颖花长宽比,颖花长和颖花宽主要通过影响颖花长宽比来对柱头外露率产生影响。其次,与柱头外露率关系较密切的为花柱长。柱头外露率高的基因型通常表现为长柱头、长粒型和长花柱。花药长、花药宽与上述花器性状间的相关性较弱。在DH群体中,穗伸     

水稻加工品质数量性状基因座 (QTLs)分子定位研究

检测了Lemont/特青RI群体212个株系的糙米率（BR）,精米率（MR）和整精米率（HR）等3项加工品质性状,利用RFLP连锁图和线性模型的复合区间作图方法（QTLMapperV1.0)进行QTL定位研究。群体呈边境分布,双向超亲现象明显,HR较BR,MR变异范围更大并偏向低值方向;分别检测到1个MR,4个HR主效QTL,其中QHr6和QHr7等2个基因座具有较大遗传效应;分别检测到12对影响BR、5对影响MR,16对影响HR的上位性基因座,上位性效应的影响大于主效QTLs,不同性状或同一性状上位性效应通过共同的区间形成复杂的互相联系。     

利用分子标记技术改良粳稻不育系的柱头外露率

提高粳稻不育系的柱头外露率是提高杂交粳稻制种产量最有效途径。通过杂交、回交等常规手段将籼稻中控制柱头外露率的QTLs(q PES3、q PES9及q PES12)导入粳稻,通过系谱选育和分子检测技术试图选育高柱头外露率粳稻不育系,旨在探索利用分子标记技术改良粳稻不育系柱头外露率的可行性。研究结果表明,试验中获得的2个粳稻不育系为携带q PES3+q PES12的双聚体,其柱头外露率及异交结实率表型值显示:调控籼稻高柱头外露率QTLs能够在粳稻背景中表达,但存在基因型差异;分子标记辅助选择技术是改良粳稻不育系柱头外露率的有效手段。     

水稻柱头外露率QTLs定位及其互作分析

以协青早B/密阳46所构建的RIL群体及其相应分子遗传图谱,设置海南和杭州两地遗传试验,应用基于混合线性模型检测QTL主效应、上位性效应和G×E互作效应的遗传分析方法,对水稻柱头外露率(%)进行QTL联合分析．结果表明,该性状明显表现出海南较高(21．83%)而杭州较低(8．35%)的趋势．试验检测到1个主效应QTL(qSE6-1),其LOD值高达28．16,对性状表型的贡献率为14．14%,增效等位基因来自于母本,加性效应为5．10%,不存在显著的GE互作．试验还检测到3对显著的加性×加性双基因互作,上位性互作性效应和贡献率相对较小,且与环境不存在显著的互作．     

芥菜型油菜每角籽粒数QTL 的上位性互作和环境互作分析

【目的】为揭示芥菜型油菜及芸薹属作物每角籽粒数形成的分子机理,提高和改良芥菜型油菜产量和育种工作奠定基础。【方法】研究以包含221个芥菜型油菜株系的重组自交系(recombinant inbred line, RIL)群体为材料,在5个环境条件下对每角籽粒数性状进行加性QTL、加性×加性上位互作及环境互作分析。【结果】(1)共检测到7个与每角籽粒数相关的加性QTL,主要分布在芥菜型油菜A02、A03、A05、A08、B02和B03等染色体上,其加性效应分布在(-11.642 4)～4.524 6之间,其中qSS2-71的加性效应和遗传率均最大,分别达到-11.642 4和14.44%,其余6个加性QTL的加性效应和遗传率均较小;(2)检测到7对影响每角籽粒数的加性×加性QTL上位互作效应及其与环境的互作效应,上位性QTL互作效应值分布在(-4.930 8)～4.193 6之间,7对上位性QTL与不同环境互作的遗传力均接近0;(3)每角籽粒数性状的广义遗传率为80.98%,狭义遗传率为30.98%。【结论】综合分析,芥菜型油菜每角籽粒数受一定环境影响,但控制该性状的加性效应受环境影响较小...     

水稻耐储藏特性三年动态鉴定与QTL分析

种子耐储藏特性是粮食作物的特殊农艺性状之一, 耐储藏性能对种子生产和种质资源保存有重要意义。以粳型超级稻龙稻5 (LD5)和高产籼稻中优早8 (ZYZ8)杂交衍生的重组自交系(RILs)群体(共180个株系)为实验材料, 自然高温高湿条件下放置1年、2年和3年后, 对不同储藏时段种子发芽率进行比较, 并利用223个分子标记的遗传图谱进行动态QTL鉴定。结果表明, 不同储藏时段龙稻5的发芽率均显著低于中优早8, 株系间耐储性存在较大差异; 不同储藏时段发芽率显著相关, 相邻存储时段发芽率关系紧密。共检测到17个耐储性相关的QTLs, 3个老化时段分别检测到5、4和3个, 检测到5个动态条件QTLs, 单一QTL解释5.60%-32.76%的表型变异, 加性效应在-16.78%-16.95%范围内。主效QTL簇qSSC2、qSSC6、qSSC7和qSSC8能调控不同储藏时段的发芽率, qSSC6具有明显降低发芽率的效应。共检测到26对上位性互作位点, 主效QTL qSS1和qSS4参与上位性互作, 这表明上位性互作是调控耐储藏性状的重要遗传组成。研究结果为水稻(Oryza sativa)耐储性相关QTL的精细定位奠定基础, 同时丰富了耐储性分子标记辅助选择育种的基因资源。     

水稻耐储藏特性三年动态鉴定与QTL分析

种子耐储藏特性是粮食作物的特殊农艺性状之一, 耐储藏性能对种子生产和种质资源保存有重要意义。以粳型超级稻龙稻5 (LD5)和高产籼稻中优早8 (ZYZ8)杂交衍生的重组自交系(RILs)群体(共180个株系)为实验材料, 自然高温高湿条件下放置1年、2年和3年后, 对不同储藏时段种子发芽率进行比较, 并利用223个分子标记的遗传图谱进行动态QTL鉴定。结果表明, 不同储藏时段龙稻5的发芽率均显著低于中优早8, 株系间耐储性存在较大差异; 不同储藏时段发芽率显著相关, 相邻存储时段发芽率关系紧密。共检测到17个耐储性相关的QTLs, 3个老化时段分别检测到5、4和3个, 检测到5个动态条件QTLs, 单一QTL解释5.60%-32.76%的表型变异, 加性效应在-16.78%-16.95%范围内。主效QTL簇qSSC2、qSSC6、qSSC7和qSSC8能调控不同储藏时段的发芽率, qSSC6具有明显降低发芽率的效应。共检测到26对上位性互作位点, 主效QTL qSS1和qSS4参与上位性互作, 这表明上位性互作是调控耐储藏性状的重要遗传组成。研究结果为水稻(Oryza sativa)耐储性相关QTL的精细定位奠定基础, 同时丰富了耐储性分子标记辅助选择育种的基因资源。     

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.     

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.     

利用水稻重组自交系群体对一些重要农艺性状进行基因定位和互作分析

对水稻（OryzasativaL．）籼（indica）、粳（Japonica）交（窄叶青8号×京系17）通过一粒传获得了一个自交9代的重组自交系（RIL）群体,该群体含有107个稳定纯合的株系,通过构建分子连锁图谱,对水稻播抽期、株高、每穗颖花数、每穗实粒数、200粒重和结实率进行数量性状基因座位（QTL）分析,定位了影响播抽期的2个QTLs、株高的2个QTLs、每穗颖花数的2个QTLs和每穗实粒数的1个QTL。其中,控制播抽期的1个QTL即qHD－8为主效基因,控制株高的1个QTL即qPH－1为主效基因,其余为微效基因。同时分析了影响水稻生产力的数量性状基因座位间的互作。结果表明,影响播抽期、株高、每穗颖花数、每穗实粒数和结实率的互适型互作共有24个,对性状有6．2％～10．9％的贡献率。     

应用中国和欧洲油菜建立的双二倍体群体对3个重要农艺性状的QTL定位以及与环境的互作分析

以中国的高油分自交系“高油”和欧洲高含油量品种“Sollux”的F1产生的282个株系组成的双二倍体(DH)群体为材料,在125个SSR标记座位构建的连锁图谱基础上,根据在中国和欧洲四个不同环境下的表型鉴定结果,采用混合线性模型基础上的QTL分析软件,对油菜3个重要农艺性状:株高,开花期和成熟期进行了数量性状基因座位(QTL)的联合定位分析,估测了这些QTL的加性、上位性以及与环境的互作效应。结果表明各性状均受多个加性、加加上位以及与环境互作的QTL控制。株高受多个QTL影响(12个位点具有加性或兼有环境互作效应,5个位点具有互作效应),以加性效应为主,加性效应总和可解释定位群体表型变异的75%左右,并多兼有上位性效应。12个主效QTL中,9个是“高油”等位基因相对“Sollux”有降低株高的作用,大多数加性×环境互作QTL的有效等位基因具有环境选择特异性。7个ae基因座位中,5个“高油”等位基因在杭州种植环境下,除一例外所有在德国环境下的互作基因座中,“Sollux”等位基因起着增加株高的作用,加加上位性主效总和为加性主效总和的三分之一。7个控制花期和8个控制成熟期的主效QTL中,分别有6个和5个是来自“高油”的等位基因相对“Sollux”具有提前开花和成熟的效应,这些QTL的效应总和占到性状表型变异的60%左右。5个位于第2和第12连锁群中的2个大效应QTL可能和已多次报导的VFN1和VFN3基因相近或相同。开花期和成熟期两性状均检测到显著的ae互作效应,双亲等位基因的效应在各环境下呈离散分布。位于14和19连锁群上的两个主效株高QTL同时也是控制开花期和油分含量的基因位点,因而利用这两个位点进行标记辅助筛选时要考虑到对油分含量的影响。控制成熟期的8个主效QTL中有3个同时也是控制开花期的基因座位,证实了开花期和成熟期高度正相关的遗传基础,两个生育性状均表现有较弱的QTL间加加上位互作,但以主效QTL的作用为主。     

水稻叶片叶绿素和过氧化氢含量的QTL检测及上位性分析

研究水稻叶片叶绿素和过氧化氢含量的遗传规律,对探讨光合代谢产物遗传规律和开展高产育种具有重要指导意义。利用由日本晴／Kasalath∥日本晴的杂交组合衍生的98个回交重组自交家系(BC1F9)所组成的BIL(backcross inbred lines)群体,在第1、2、3和10染色体上分别检测出5个与叶绿素含量相关的QTL和2个影响剑叶过氧化氢含量的QTL,其中位于第1染色体的RFLP标记C86和C813之间的q-Chll对叶绿素含量的影响最为显著,对表型变异的贡献率达22％,其增效基因来自粳稻品种日本晴;同时在该区间检测到1个与剑叶过氧化氢含量相关的QTL:q-H2O2I,对过氧化氢含量的减效基因来自日本晴品种。上位性分析结果显示影响叶绿素含量及过氧化氢含量的非等位QTL之间存在显著的上位性效应。具有上位性效应的QTL分布于第2、6、11和12染色体上,未检测到与q-Chll或q-H2O2I互作的位点。暗示日本晴品种的RFLP标记C86和C813之间存在1个能够提高叶绿素含量,同时又能降低过氧化氢含量的主效QTL,其加性效应显著而不存在上位性效应。     

基于单片段代换系的水稻穗长QTL加性及其上位性效应

穗长是影响水稻(Oryza sativa)产量的重要因子之一, 研究水稻穗长QTL间的上位性效应对于发掘水稻产量潜力具有重要意义。该研究以16个单片段代换系(single segment substitution lines, SSSLs)和15个双片段聚合系(double segment pyramiding lines, DSPLs)为材料研究了水稻穗长QTL的加性及上位性效应。以P<0.01为阈值, 共检测到6个穗长QTL和9对基因互作座位。其中2个(Pl-2和Pl-10)是尚未报道的穗长QTL。穗长QTL互作后, 一些互作对的上位性效应与单个QTL的作用方式及效应大小各不相同, 预示着基因聚合后会产生不同的互作效应。该研究结果对于通过分子聚合育种手段改良穗长具有重要意义。     

鲤鱼体长性状的QTL定位及其遗传效应分析

以大头鲤/荷包红鲤抗寒品系的重组自交系群体及其遗传连锁图谱, 利用Windows Map Manager 2.0的标记回归法进行QTL单标记定位分析和复合区间作图法进行QTL区间检测, 通过置换实验(1 000次重复)确定连锁群显著性水平阈值。在体长性状的标记回归研究中, 共7个标记达到显著水平(P<0.01), 对性状的贡献率为14.00%～27.00%, 其中3个标记达到极显著水平(P<0.001)。HLJ534, HLJ319, HLJ370座位可能与影响鲤鱼体长性状的主效基因连锁。在体长性状的QTL区间定位研究中, 共6个QTL达到连锁群显著水平(P=0.05), 对性状的贡献率为11.33.%～23.12%, 其中2个达到连锁群极显著性水平(P=0.01), 它们的加性效应方向并不一致。HLJ190-HLJ497区间和HLJ479-HLJ483区间是影响鲤鱼体长性状的主效QTL区间。     

水、旱条件下水稻茎秆主要抗倒伏性状的QTL分析

以粳型旱稻IRAT109和粳型水稻越富杂交的116个DH株系的群体为材料,利用已构建的分子标记连锁图(包括94个RFLP标记和71个SSR标记),定位了水稻茎秆主要抗倒伏性状的QTL。在水田、旱田栽培条件下,考查了乳熟期DH系及其亲本的茎基粗、茎秆长及茎秆强度等性状。相关分析表明,茎基粗与茎秆长、茎基粗与茎秆强度及茎秆长与茎秆强度间均呈极显著正相关。利用QTLMAPPER进行水、旱田单环境定位分析及水、旱田联合定位分析定位了控制这些性状的QTL。水、旱田单环境定位分析结果表明：3个性状共检测到9个加性QTL和5对上位性QTL;联合定位分析表明：茎基粗、茎秆长共检测到6个加性QTL和6对上位性QTL,其中6个加性QTL和1对上位性QTL在两种方法下都检测到。旱田条件下检测到2个加性及2对上位性QTL(bctla、ct9、c16a-c16c和cs5-cs12)对表型变异的贡献率(简称贡献率)大于30％。这些高贡献率QTL可能对旱田条件下旱稻抗倒伏分子育种有重要意义。     

小麦苗期水分利用效率及其相关性状的QTL分析

以小麦DH群体(旱选10号×鲁麦14)为研究材料,采用复合区间作图法,对小麦幼苗在水分胁迫及非胁迫条件下的水分利用效率(WUE)及其相关性状的QTL进行定位,并对比分析QTL的加性效应.两种水分条件下共检测到14个具显著加性效应的QTL,分布在2A、3A、4A、5A、6A、7A、1B、3B、3D染色体上,可解释表型变异的范围在6.36%～19.73%.其中,非胁迫(对照)条件下检测到10个QTL,包括2个单株WUE的QTL,5个地上部WUE的QTL,1个根系WUE的QTL及2个总耗水量的QTL;水分胁迫条件下上述性状各检测到1个QTL.对于同一性状没有检测到在两种水分条件下均位于同一标记区间的QTL,表明不同水分环境条件下同一性状的QTL表达模式是不同的.论文也讨论了可能用于标记辅助选择的QTL及其分子标记.     

玉米雌雄开花间隔天数、结穗率与产量的数量性状位点(QTL)分析

采用SSR标记连锁图谱和复合区间作图法在山西灌溉和干旱胁迫条件下,对玉米(Zea mays L.)自交系黄早四×掖107组合的F3群体雌雄开花间隔天数(ASI)、结穗率和籽粒产量进行了数量性状位点(QTL)定位及基因效应分析.结果表明,在两种水分处理下,ASI、结穗率与籽粒产量的相关性均达到显著水平(P＜0.05).在灌溉和干旱胁迫下,分别检测到3个和2个控制ASI的QTL,位于第1、2、3和第2、5染色体上.在灌溉条件下,在第3和第6染色体上各检测到1个控制结穗率的QTL,基因作用方式呈加性或部分显性,可解释19.9%的表型变异;在干旱条件下,在第3、 7、10染色体上共检测到4个控制结穗率的QTL,基因作用方式为显性或部分显性,可解释60.4%的表型变异.在灌溉和干旱胁迫下,控制产量的QTL分别定位在第3、6、7和第1、2、4、8染色体上,基因作用方式均以加性或部分显性为主,可解释的表型变异为7.3%～22.0%.在干旱条件下,借助连锁分子标记和基因效应分析,可构建包含ASI、结穗率和产量QTL的选择指数,用于分子标记辅助育种.