水稻籽粒镉积累QTL定位及候选基因分析

水稻(Oryza sativa)是全世界重要的经济作物之一, 稻田镉(Cd)污染和镉积累问题严重威胁世界水稻的产量和品质以及人类健康, 如何降低水稻中镉积累已成为热点问题。以籼稻品种华占(HZ)为父本、粳稻品种热研2号(Nekken2)为母本, 连续自交多代后得到120个重组自交系群体, 对其镉积累进行检测和分析, 同时利用遗传图谱进行QTL作图。结果共检测到7个QTLs, 分别位于水稻第2、3、9和12号染色体上, 其中1个LOD值高达4.97。对这些QTL区间内与耐金属离子胁迫相关的候选基因进行定量分析, 发现LOC_Os02g50240、LOC_Os02g52780、LOC_Os09g31200、LOC_Os09g35030和LOC_Os09g37949这5个基因在双亲间的表达量差异显著, 结合亲本对不同金属离子的浓度积累数据, 推测LOC_ Os02g50240、LOC_Os09g31200及LOC_Os09g35030的高表达可能极大地提高了水稻对镉离子的吸收和胁迫耐受能力。通过QTL挖掘和分析, 发现这些基因与水稻籽粒的镉积累有关, 可能影响水稻耐镉胁迫的能力。研究结果为进一步筛选和培育耐镉胁迫的水稻品种创造了条件, 为阐明水稻镉积累的分子调控机制奠定了基础。     

水稻抽穗期QTL定位及候选基因分析

水稻(Oryza sativa)抽穗期是决定产量和品质的重要性状,在育种、制种及引种驯化过程中发挥重要作用。将热研2号(O. sativa subsp. japonica cv.‘Nekken2’)和华占(O. sativa subsp. indica cv.‘HZ’)杂交获得F₁代,经连续多代自交得到120个重组自交系(RILs)群体。在常规水肥管理条件下,对120个RILs株系的抽穗时间进行统计分析。利用已构建好的高密度遗传图谱,对水稻抽穗期相关性状进行QTL定位分析,结果共检测到11个QTLs,分别位于第1、3、4、5、6、8和12号染色体上,其中1个LOD值高达5.75。通过分析QTLs区间内的候选基因,筛选出可能影响两亲本抽穗期的相关基因,并利用实时定量PCR进行基因表达量分析,发现LOC＿Os03g03070、LOC＿Os03g50310、LOC＿Os03g55389、LOC＿Os04g55510、LOC＿Os08g07740和LOC＿Os08g01670共6个基因在双亲间的表达量差异显著,其中LOC＿Os03g50310在Nekken2中的表达量比H...     

水稻穗部性状QTL定位及候选基因分析

水稻(Oryza sativa)穗部性状与产量直接相关,其相关基因的挖掘与功能解析对于保障国家粮食安全意义重大。以籼稻华占(HZ)和粳稻热研2号(Nekken2)及构建的120个重组自交系(RILs)为实验材料,测定了穗长、每穗粒数、结实率、柱头外露率及一次枝梗数等穗部性状。结合高密度分子遗传图谱进行QTL定位,结果共检测到31个QTLs,分别位于第1、2、3、4、5、6、10和11号染色体上,其中2个位点的LOD值分别高达5.45与5.28。通过分析筛选QTL区间内可能影响穗部性状的相关基因,并利用qRT-PCR进行基因表达检测,发现LOC＿Os05g05490、LOC＿Os05g06150、LOC＿Os03g11700、LOC＿Os03g12430、LOC＿Os05g28720、LOC＿Os05g30890、LOC＿Os05g31740和LOC＿Os02g17880在双亲间的表达水平差异显著。其中,前5个基因编码三角状五肽重复蛋白,而后3个基因编码糖基转移酶。研究挖掘到31个与穗部性状相关的QTLs,为进一步定位和克隆相关基因,从而选育高产水稻新品种奠定理论基础。     

水稻蒸煮品质相关QTL定位及候选基因分析

挖掘与稻米蒸煮品质相关的数量性状基因座(quantitative trait locus, QTL)，分析候选基因，并通过遗传育种手段改良稻米蒸煮品质相关性状，可有效提升稻米的口感。以籼稻华占(Huazhan, HZ)、粳稻热研2号(Nekken2)及由其构建的120个重组自交系(recombinant inbred lines, RILs)群体为实验材料，测定成熟期稻米的糊化温度(gelatinization temperature, GT)、胶稠度(gel consistency, GC)和直链淀粉含量(amylose content, AC)。结合高密度分子遗传图谱进行QTL定位，共检测到26个与稻米蒸煮品质相关的QTLs (糊化温度相关位点1个、胶稠度相关位点13个、直链淀粉含量相关位点12个)，其中最高奇数的可能性(likelihood of odd, LOD)值达30.24。通过实时荧光定量PCR (quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析定位区间内候选基因的表达量，发现6个基因在双亲间的表达量差异显著，推测LOC_Os04g20270和LOC_Os11g40100的高表达可能会极大地提高稻米的胶稠度，而LOC_Os01g04920和LOC_Os02g17500的高表达以及LOC_Os03g02650和LOC_Os05g25840的低表达有助于降低直链淀粉含量。这些结果为培育优质水稻新品种奠定了分子基础，并为揭示稻米蒸煮品质的分子调控机制提供了重要的遗传资源。     

水稻剑叶形态QTL定位及候选基因分析

叶片是水稻的重要器官,是进行光合作用的主要场所,而叶长、叶宽、叶面积等剑叶形态相关性状能够直接影响叶片的光合效率.研究水稻剑叶形态相关性状的QTL(quantitative trait loci)位点,并通过遗传育种的手段对水稻剑叶形态进行改良,可以为培育理想株型的水稻提供理论依据.本研究以籼稻品种华占(HZ)为父本,...     

水稻叶片水势的QTL定位与候选基因分析

为探究叶片水势(LWP)相关基因在水稻(Oryza sativa)抗旱中的作用及其遗传机制,以热研2号(Nekken2)和华占(HZ)为亲本以及构建的120个重组自交系(RILs)群体为实验材料,对水稻分蘖期叶片水势进行检测,并利用前期基于高通量测序构建的分子遗传连锁图谱进行数量性状基因座(QTL)分析。结果表明,共检...     

油葵苗期抗旱相关性状的QTL定位及候选基因筛选

干旱是限制向日葵生长发育的重要因素之一。为探究向日葵苗期抗旱性分子机制,该研究以向日葵K55与K58杂交构建的150个F₇重组自交系群体为材料,对其在正常浇水和干旱胁迫两种水分处理条件下的叶片相对电导率、叶绿素含量、叶面积、叶片相对含水量、根长进行表型测定,利用前期建立的SNP、SSR分子标记遗传连锁图谱,通过复合区间作图法对5个抗旱相关的性状进行QTL定位。结果表明：(1)共定位到向日葵QTL位点11个,其中正常浇水条件下5个,干旱胁迫条件下6个,表型贡献率为0.768%~7.547%,且5号连锁群上定位到的QTL位点最多(3个)。(2)QTL置信区间内共筛选到62个与干旱相关的候选基因,包括位于qLA 8 1上的rna23019、rna23004、rna22661、rna22193、rna23294、rna22783和位于qCC 13 1上的rna40140,这些基因可作为后续基因克隆及功能研究的重点候选基因。该研究结果为向日葵抗旱性研究及其遗传改良奠定了基础。     

甘蓝型油菜种子硫代葡萄糖苷含量的QTL定位及候选基因鉴定

【目的】为了解析油菜种子硫代葡萄糖苷性状的重要遗传位点及候选基因,【方法】本研究利用KN DH群体在冬性环境2015-2018连续4年的种子硫苷含量表型和KN 高密度SNP遗传连锁图谱,通过Wincart 2.5软件的符合区间作图法对甘蓝型油菜种子硫代葡萄糖苷含量进行QTL定位和潜在候选基因鉴定。【结果】共鉴定到47个硫苷含量QTL,单个QTL解释表型变异最大是qGC.16YL19-4(19.44%),解释表型变异最小的是qGC.15YL12-5(1.82%)。利用元分析的方法将初步鉴定的47个QTL整合为38个consensus QTL,其中7个consensus QTL(cqGC.A9-5、cqGC.A9-7、cqGC.A9-9、cqGC.C2-9、cqGC.C2-10、cqGC.C9-5和cqGC.C9-6)为环境稳定表达QTL,包括3个硫苷含量主效QTL(cqGC.A9-5、cqGC.C2-10和cqGC.C9-5)。在主效QTLcqGC.A9-5和cqGC.C9-5鉴定到3个候选基因BnaA09g05480D,BnaC09g05620D和BnaC09g05810D,其功能主要涉及了油菜硫苷生物合成途径中吲哚-3-乙醛肟(IAOx)的合成和将2-烷基-苹果酸异构化形成3-烷基-苹果酸酯,以及硫苷的转运与分配。【结论】本研究获得了油菜种子硫苷含量3个主效QTL及3个候选基因,该结果为硫苷含量相关基因的功能机械和优质油菜品种培育提供理论依据。     

水稻籽粒锌含量的QTL定位

锌元素的营养失衡已成为影响人类健康的最重要因素之一,籽粒锌含量的QTL（quantitative trait loci）定位对研究富锌水稻的遗传育种具有重要的意义。以水稻（Oryzasativa L．）亲本奉新红米和明恢100杂交的145个株系的F2群体为实验材料,利用92个SSR（simple sequence repeat）标记对水稻籽粒锌含量进行了QTL定位,共检测到3个QTLs,分别定位于第3、6和11染色体上,对表型变异的贡献率分别为4．97％、12．75％和7．74％。其中位于第3染色体上的分子标记RM186和RM168之间的QZN3对表型变异的贡献率最大,其增效等位基因来自亲本明恢100,表现为部分显性。3个QTLs的联合贡献率为25．46％。具有基因累加效应。该研究结果有利于深入理解水稻锌含量的遗传基础,为锌含量的QTL精细定位、基因克隆和分子标记辅助选择提供依据。     

水稻早衰突变体LS-es1的基因定位及候选基因分析

衰老是植物发育末期自主发生且不可逆的适应性反应, 叶片早衰相关分子机制研究对水稻(Oryza sativa)遗传改良以及抗衰老品种培育有重要意义。LS-es1是通过EMS诱变粳稻品种TP309获得的稳定遗传的早衰突变体。对LS-es1及其野生型的表型观察和生理生化分析表明, LS-es1叶片中积累了大量活性氧且细胞死亡更多, 同时LS-es1与产量相关的农艺性状均显著下降, 这也验证了LS-es1早衰的特征。对LS-es1及其野生型幼苗进行外源激素处理, 结果表明LS-es1对水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)更敏感。用图位克隆方法将LS-es1基因定位在水稻第7号染色体长臂46.2 kb区间内, 该区间共包括8个开放阅读框(ORF)。对该区间内的基因进行生物信息学分析, 结果发现Os07g0275300和Os07g0276000两个候选功能基因与早衰途径相关, 并且这2个基因的表达量在野生型和突变体中差异较大。研究结果为进一步克隆LS-es1基因并深入研究其生物学功能奠定了基础。     

水稻早衰突变体LS-es1的基因定位及候选基因分析

衰老是植物发育末期自主发生且不可逆的适应性反应, 叶片早衰相关分子机制研究对水稻(Oryza sativa)遗传改良以及抗衰老品种培育有重要意义。LS-es1是通过EMS诱变粳稻品种TP309获得的稳定遗传的早衰突变体。对LS-es1及其野生型的表型观察和生理生化分析表明, LS-es1叶片中积累了大量活性氧且细胞死亡更多, 同时LS-es1与产量相关的农艺性状均显著下降, 这也验证了LS-es1早衰的特征。对LS-es1及其野生型幼苗进行外源激素处理, 结果表明LS-es1对水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)更敏感。用图位克隆方法将LS-es1基因定位在水稻第7号染色体长臂46.2 kb区间内, 该区间共包括8个开放阅读框(ORF)。对该区间内的基因进行生物信息学分析, 结果发现Os07g0275300和Os07g0276000两个候选功能基因与早衰途径相关, 并且这2个基因的表达量在野生型和突变体中差异较大。研究结果为进一步克隆LS-es1基因并深入研究其生物学功能奠定了基础。     

水稻糙米高蛋白基因的QTL定位

利用由糙米蛋白含量高达14．55％的广东省农家品种三春种配制的BC1群体进行糙米高蛋白基因的QTL定位,定位到了6个糙米蛋白基因的QTLs,其中有3个新的QTLs。有1个增效基因qCP1-2为主效基因,解释的表型变异高达44．2％,有可能是与谷蛋白基因Glu-1紧密连锁的新调控序列。本研究表明,所利用的BC1群体的糙米蛋白可能主要是由1个主效QTL所控制。