全基因组关联分析定位水稻分蘖角度QTL

【目的】水稻分蘖角度是影响水稻产量的关键农艺性状,挖掘水稻分蘖角度QTL(基因)及其优势单倍型,有助于构建水稻理想株型。【方法】以333份来自水稻3K资源的核心种质为研究材料,于2020年和2022年分别在湖南农业大学耘园基地和春华基地种植,在抽穗期测量分蘖角度,结合基因型,利用TASSEL 5.2的MLM模型进行全基因组关联分析。【结果】共检测到6个分蘖角度QTL位点,分布在水稻2、5、6、9和12号染色体上,分别命名为qTA2、qTA5、qTA6.1、qTA6.2、qTA9和qTA12,这些QTL的表型贡献率为6.23%~16.22%。除了qTA9与分蘖角度主效QTL TAC1共定位外,其余5个QTL均为新的位点。进一步对5个QTL位点进行候选基因分析,初步筛选到qTA2和qTA6.1的候选基因别为Os02g0817900和Os06g0682800,候选基因Os02g0817900编码水稻细胞色素P450家族蛋白,候选基因Os06g0682800编码锌指结构域蛋白。【结论】本研究挖掘到新的水稻分蘖角度相关位点并对候选基因进行了分析,为分蘖角度新QTL(基因)的克隆以及分蘖角度的遗传改良提供参考。

水稻分蘖角度基因TIG1功能性分子标记的开发和应用

水稻分蘖角度是水稻株型建成的重要性状之一,对水稻产量有着重要的贡献。目前水稻中可利用的分蘖角度调控基因主要有TAC1(Tiller Angle Control 1)和TIG1 (Tiller Inclided Growth 1),需进一步挖掘新的可用基因资源和分子标记以促进水稻理想株型育种。本研究中以大角度的野生稻为供体,小角度的栽培稻珍汕97为受体构建了BC3F2群体,在第54号家系中分蘖角度存在分离,利用QTL-seq技术进行水稻分蘖角度的QTL定位,在8号染色体上检测到一个QTL位点。通过对区间内已知基因的序列比对提出TIG1为候选基因。根据TIG1启动子-449 bp处C?T的关键变异设计KASP功能性分子标记,并在定位群体和育成品种中进行了验证,证实利用该KASP标记可以准确地鉴定出TIG1位点的基因型。TIG1在粳稻中以大角度基因型TIG1占绝对优势,而在籼稻中61.40%的品种为小角度基因型tig1,38.40%的品种为大角度基因型TIG1,对水稻株型改良有着重要的潜在利用价值。该KASP标记的开发为水稻分蘖角度的分子标记辅助改良提供了新工具,有望加快水稻理想株型的育种进程。

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(Chromosome segment substitution line,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～C506 RFLP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15 cM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.

分蘖角度动态型水稻的形态特征及生长特性分析

以前期分蘖半散生、抽穗后直立的分蘖角度动态型水稻材料DI508为研究对象,对照全生育期直立型材料9308和全生育期半散生型材料M09,研究了全生育期分蘖角度的变化和相关的生理生态特性。结果表明,DI508在分蘖期具有明显的丛生快长和拔节后直立抽穗的特性,生育后期上3叶功能稳定。其主茎的第1、第2和第3分蘖在始蘖期与水平地面夹角平均值分别为59.74°、62.94°和68.54°,与半散生水稻材料M09表现一致;抽穗后接近90°,与直立型水稻材料9308表现一致。DI508的分蘖成穗率为68.35%,较M09的66.24%增加3.09个百分点。DI508成熟期单株干物质量为155.54g,较M09和9308分别高15.84%和64.09%;平均单蘖干物质量9.15g,较M09和9308高63.69%和44.78%。拔节后至成熟,DI508的上3叶净光合速率平均值为26.89、25.69和24.83μmol/(m2.s),具有较强的光合功能。最后,讨论了分蘖角度动态型水稻前期半散生快长、后期直立灌浆特性的生长优势以及在水稻高光效、高产育种上的潜在利用价值。

水稻分蘖角度的QTLs分析

分蘖角度是水稻株型构成的重要性状之一，在育种上具有极其重要的意义。利用分率角度差异显著的１对舢粳亲本，将其杂交Ｆ１代花培加倍，构建了１个ＤＨ群体，考察了１１５个ＤＨ株系的分蘖角度，并使用该群体构建的分子图谱进行数量性状座位（ＱＴＬｓ）分析。分别在第９和１２染色体上检测３个ＱＴ Ｌｓ （ｑＴＡ－ ９ａ、ｑＴＡ－ ９ｂ和ｑＴＡ－ ２），贡献率分别为２２．７％、１１．９％和２０．９％，其加性效应均为负，表明由分蘖角度较大的窄叶青８号的基因控制，并讨论了这种由主效和微效基因控制的分蘖性状在育种学上的应用。

一个水稻分蘖角度突变体tac2的遗传分析和基因初步定位

水稻散生突变体tac2是以恢复系缙恢10号为材料经甲基磺酸乙酯(EMS)化学诱变所得。该突变体苗期表型正常,分蘖期株型松散,分蘖角度较野生型显著增大,株高明显降低。外源赤霉素处理可以使该突变体株高恢复,但分蘖角度不受影响。遗传分析表明该突变性状受1对隐性主效基因控制。利用分子标记将该基因初步定位于第9染色体上的RM3320与RM201之间,遗传距离分别为19.2和16.7 cM。

不同栽培条件下水稻分蘖角度动态变化分析

以3个不同穗型品种为试材,研究不同栽培条件对水稻分蘖角度的影响。结果表明:不同插秧深度条件下的分蘖角度在分蘖初期到乳熟期时变化显著,0.5cm>1.0cm>1.5cm;不同肥力水平下,分蘖角度:1.5g>1.0g>0.5g;不同水层条件下,分蘖角度变化不明显。通过试验来探讨分蘖角度的定义和测定时期,分析分蘖角度与行距的关系。建议用公式:tgα=R/2H来描述分蘖角度,并以此公式来确定合理的栽培密度。

水稻分蘖角度遗传机理的研究进展

分蘖角度是一个重要的农艺性状,其大小对理想株型等育种方式具有重要的作用。在基础研究中,分蘖角度是研究植物分蘖机制的理想指标,是水稻功能基因组研究的主要热点方向之一。随着分子标记技术的发展已经定位了la、Spk(t)、Ta等多个与分蘖角度相关的质量性状基因和多个数量性状位点。2007年,水稻分蘖角度控制基因LAZY1和TCA1的克隆及其功能研究,进一步使我们从分子水平了解水稻分蘖角度的形成机制创造了可能。为进一步促进水稻分蘖角度发育控制基因的研究,本文总结了前人的研究成果,并对存在的问题和可能的研究方向进行了探讨。

控制水稻分蘖角度对群体生态特性的影响

控制分蘖角度对群体温度、群体相对湿度、群体CO2浓度和光合有效辐射均会产生一定影响。选用2006年水稻有关研究数据,分析水稻分蘖角度对群体生态特性的影响。结果表明:各生育期群体温度在07:00—19:00处理大于CK。分蘖高峰期到孕穗期CK白天群体相对湿度大于处理,齐穗期到灌浆期处理群体相对湿度大于CK。群体CO2浓度在拔节期和孕穗期均为处理大于CK,其他生育期差异不显著。光合有效辐射垂直分布处理前期和后期上层截获的光能均小于CK,群体内消光系数小。控制分蘖角度形成了有较高温度、较低湿度、高CO2浓度和适宜光分布的群体,可为获得高产奠定基础。

水稻分蘖角度对物质积累及产量的影响

为研究水稻分蘖角度的变化对物质积累及产量的影响,采用分蘖角度较大的水稻品系在分蘖高峰期和拔节期控制分蘖角度至主栽品种水平(23°左右)。结果显示:干物质积累总量以拔节期控制分蘖角度的处理最高,其次是分蘖高峰期控制角度的处理;产量以分蘖高峰期控制角度的处理最高,为579.96kg/667m2,显著高于拔节期控制分蘖角度的处理。

水稻分蘖角度及其调控的生物学研究

水稻分蘖角度是创新水稻株型研究的关键因素之一,有关分蘖角度的研究一直是水稻高产栽培、育种及生理生态研究的重点。本文综述了水稻分蘖角度的遗传控制和有关环境生态因子、营养条件以及激素等对分蘖角度的影响,为杂种优势利用和株型改良相结合的高产水稻育种目标提供理论线索。

分蘖角度动态型水稻的特征与基因定位研究

利用一份从贵州引进的分蘖角度在分蘖期半散生、成熟后生长紧凑的水稻特异材料N360,全生育期直立型材料9308和对照材料蜀恢527为研究对象,调查3份材料全生育期分蘖角度的变化,结果表明:从分蘖盛期到成熟期,N360、蜀恢527和9308分蘖角度减小度数分别为30、14和7,°N360具有典型的分蘖角度动态变化特点;将N360与9308杂交,构建F2代定位群体,测量亲本和F2代定位群体分蘖角度的动态变化,采用极端集团-隐性群法,并利用SSR分子标记,初步定位了控制分蘖角度动态型变化的一个主效基因于第9染色体上SSR分子标记RM201和RM215之间,遗传距离分别为21.6和19.0 cM。此外,讨论了这种水稻分蘖角度动态变化性状在育种上的应用。

水稻分蘖角度基因分散态组合的检测及遗传分析(英文)

利用基因分散态和基因联合态组合研究了水稻分蘖角度的遗传。供试的4个亲本分为两组:A组-‘5002’和‘竹菲10’(具有相似的分蘖角度),B组-‘HA79317-7’和‘珍龙13’(分蘖角度略有不同)。通过歧化选择,从每一组亲本的F_2代选择出两种类型的极端品系(一类品系具有较大的分蘖角,另一类具有较小的分蘖角)。分别利用原始亲本及极端品系作双亲,培育出由6个群体(P_1,P_2,F_1,F_2,B_1,B_2)组成的两套材料,用于基因分散的检测及遗传模型分析。经方差同质性检验(表1-2)及遗传参数估值(表3-4)的估值,发现A、B两组亲本中均存在着控制分蘖角度的两对非等位基因,其同效基因分散分布于原始亲本中而集中分布于极端品系中。此外,在B组亲本中还检测到了加性效应的不等性。控制分蘖角度的数量基因只受加性效应的影响,而与显性和上位性效应无关。预测了由原始亲本间的基因分散态组合及极端品系间的基因联合态组合可能获得的稳定遗传品系的分布极限。

小麦分蘖角度TaTAC1基因同源克隆及表达分析

分蘖角度影响植物群体结构、光合效率以及植株的形态建成,最终影响其产量及品质。小麦中关于分蘖角度的研究鲜有报道。前人研究显示,水稻OsTAC1正向调控分蘖角度的大小,玉米Zm TAC1与叶片角度呈正相关。本研究的目的是解析Ta TAC1的表达模式并初步了解该基因的分子遗传机制及其与分蘖角度的遗传关系。本研究以CN16、SM969、Lan2399、SHW-1为材料,利用同源克隆分离获得Ta TAC1,利用生物信息学软件对Ta TAC1进行序列特征分析,应用实时荧光定量PCR对其表达模式进行分析,并进行Ta TAC1蛋白的亚细胞定位分析。结果显示,Ta TAC1长度约1.1~1.2 kb,包括780 bp的完整开放阅读框和320~370 bp的3'-UTR。Ta TAC1的c DNA序列分为2类,其中CN16-2、SM969-2的第10号碱基发生突变,引起终止子提前,导致Ta TAC1表达受阻;Lan2399-2和SHW-1-2在109~115碱基位置有"CGCGCG"片段插入,导致蛋白质β-折叠片减少。表达分析表明,Ta TAC1在分蘖期的叶鞘、茎高效表达,分蘖节其次,叶与根表达量最低。相关分析表明该基因在分蘖节各时期表达量与分蘖角度呈显著正相关,Pearson相关系数为0.677,其他组织表达量与分蘖角度无显著相关性。亚细胞定位分析显示Ta TAC1定位于细胞膜。从上述结果可以推测Ta TAC1在mRNA水平上正向调控分蘖角度,且可能参与生长素极性运输过程从而改变分蘖角度大小。

水稻分蘖角度的研究进展

水稻分蘖角度是水稻株型构成的重要性状之一,在育种上具有极其重要的意义。主要概述水稻分蘖角度类型;不同栽培条件分蘖角度的变化和国内外在水稻分蘖角度的遗传分析的研究进展。

全基因组关联分析鉴定调控水稻分蘖角度的基因TAC3

水稻是主要的粮食作物，随着人口的不断增加，需要不断提高作物的产量来满足人们日益增长的粮食需求。株型是决定水稻群体产量的重要性状，提高水稻的种植密度是增加水稻产量的有效方法。

水稻分蘖角度的研究进展

水稻株型在育种上具有极其重要的意义,而水稻分蘖角度是创新水稻株型的重要因素之一。本文综述了水稻分蘖角度的不同分类、调控机制以及国内外对水稻分蘖角度基因的遗传分析、定位和克隆。

过表达水稻OsPIN2通过减弱地上部重力反应增大分蘖角度

地上部向重力性与分蘖角度形成紧密相关,解析其调控机制有助于合理设计分蘖角度,从而促进作物株型改良。在水稻生长素输出载体基因OsPIN2过表达株系中鉴定到2个分蘖角度显著增大的株系OE-OsPIN2-1/2。扫描电镜观察显示OE-OsPIN2-1/2分蘖基部的近地端与远地端近乎对称生长。向重力性检测发现OE-OsPIN2-1/2幼苗地上部重力反应降低,且重力刺激后生长素标志基因OsIAA20和WUSCHEL相关同源盒基因WOX6/11不对称表达减弱,表明过表达OsPIN2减弱重力作用下的生长素不对称分布。此外,OE-OsPIN2-1/2分蘖基部参与重力反应的正调控基因下调表达而负调控基因上调表达,进一步表明过表达OsPIN2能够减弱地上部重力反应。本研究结果揭示了OsPIN2通过调控地上部向重力性从而控制水稻分蘖角度的机制,为深入研究植物地上部重力反应提供理论依据。

光周期和有效积温对水稻分蘖角度动态变化的影响

通过田间播期试验、植物培养箱人工光周期和温度试验研究了水稻D I508分蘖角度动态变化特性与光周期和温度的关系.结果表明：不同播期（4月4日、5月5日、6月4日）条件下,大田D I508分蘖角度从半散生到渐趋直立的变化均发生在自然光周期变短（6月21日,夏至）后的10~15 d;在光周期条件下,D I508的分蘖角度同样具有动态变化特性,10 h光照处理可使分蘖角度提前从半散生向直立转变,14 h光照处理则延缓转变.温度处理对水稻分蘖角度的变化特性没有显著影响.

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。