野生稻单片段代换系苗期耐旱性评价及QTL鉴定

【目的】干旱是影响水稻生产力的主要非生物因素之一,筛选抗旱水稻可有效保障水稻产量。【方法】选取以南方野生稻和展颖野生稻为供体、‘华粳籼74’(HJX74)为受体构建的93份单片段代换系(Single-segment substitution lines,SSSLs)为供试材料,以HJX74为对照,采用20%PEG-6000模拟干旱条件进行苗期耐旱性试验,以4个生长发育性状指标(相对苗高、相对苗干质量、相对根干质量、相对根长)作为评价指标,采用隶属函数法对SSSLs进行排序、筛选相关性状,并筛选与HJX74差异显著的SSSLs,进行QTL鉴定与加性效应分析,初步鉴定与苗期耐旱性状相关的QTL。【结果】4个生长发育性状指标与平均隶属函数值的相关性分析结果均为极显著正相关,可作为SSSLs苗期耐旱性鉴定和评价指标。隶属函数法分析结果显示,93份SSSLs平均隶属函数值范围为0.20~0.71,HJX74平均隶属函数值为0.54;有29个SSSLs的平均隶属函数值> HJX74的平均隶属函数值,其中,M124的隶属函数值最大,表明M124具有较强的耐旱性。通过单因素方差分析,从8个SSSLs(M78-1、M78-2、M124、M107、M151、M103、M130、M115)鉴定出7个相对苗高QTLs(qRSH1-1、qRSH1-2、qRSH2-1、qRSH3-1、qRSH3-2、qRSH5-1、qRSH6-1),分别分布在1、2、3、5、6号染色体,其加性效应为0.05~0.06,表型贡献率为6.97%~9.01%;从3个SSSLs(M79、M145、M148)中鉴定出3个相对根干质量QTLs(qRRDW10-1、qRRDW11-1、qRRDW11-2),分别分布在10、11号染色体,其加性效应为0.12~0.20,表型贡献率为12.51%~19.95%;从2个耐旱SSSLs(M80、X149)中鉴定出1个相对苗干质量QTL(qRSDW5-1),分布在5号染色体,加性效应为0.07,表型贡献率为10.5%。【结论】筛选出13份SSSLs携带苗期耐旱QTLs,为后续苗期耐旱QTLs精细定位与克隆研究奠定基础。

玉米衔接式单片段导入系群体的构建和评价

以生产上广泛种植的玉米杂交种豫玉22的亲本自交系87-1和综3为受体亲本,以糯质、抗病性较好的玉米自交系衡白522为供体亲本,采用回交和自交的方法,结合SSR分子标记辅助选择,分别构建了以87-1和综3为背景的衔接式玉米单片段导入系群体,并对其遗传背景、导入片段大小、数目和覆盖率等进行了评价。结果表明,87-1背景的导入系群体导入了40个供体片段,片段长度介于0.03～342.8cM,平均长度为91.1cM,导入片段总长为3643.9cM,覆盖率为48.9%;综3背景的导入系群体导入了78个供体片段,片段长度介于0.03～343.4cM,平均长度为75.5cM,导入片段总长为5895.2cM,覆盖率为79.2%。

基于染色体单片段代换系的水稻粒形QTL定位

水稻的粒形是影响水稻产量和品质的重要因子之一,是由多基因控制的数量性状。染色体单片段代换系由于减少了个体间遗传背景的干扰,已经成为鉴定复杂性状QTL的新型遗传材料。本研究以广陆矮4号为受体,日本晴为供体的119个染色体单片段代换系群体为试验材料,通过单因素方差分析和Dunnett’s多重比较,测验单片段代换系与受体亲本之间粒形的差异,鉴定了代换片段上粒形相关的QTL。以P≤0.001为阈值,共检测到39个粒形相关的QTL。其中,粒长相关的19个,其加性效应值为0.18～1.06mm,加性效应百分率为2.40%～14.13%;粒宽相关的14个,其加性效应值为0.09～0.31mm,加性效应百分率为2.71%～9.15%;粒厚相关的6个,其加性效应值为0.05～0.10mm,加性效应百分率为2.14%～4.46%。这些QTL的鉴定为进一步精细定位并克隆相应QTL和高产、优质水稻新品种的分子标记辅助选择奠定了基础。

水稻单片段代换系代换片段的QTL鉴定

利用以台中 6 5为受体、窄叶青和低脚乌尖为供体培育的 10个水稻单片段代换系为材料 ,对代换片段上2 1个重要农艺性状的QTL进行了鉴定。 10个代换片段的总长度为 2 30 0 0cM ,占水稻基因组总长度的 12 6 2 %。通过t测验比较单片段代换系与受体亲本的表型差异 ,以P≤ 0 0 0 1为阈值 ,在 10个代换片段上共鉴定出 17个性状的 5 7个QTL ,平均每个性状鉴定出 3.35个 ,这些QTL分布于第 1、3、5、7、8、10和 12染色体上。 5 7个QTL的加性效应百分率在 1 10 %～ 89 73%之间 ,其中 15个QTL的加性效应百分率大于 10 % ,30个QTL在 3%～ 10 %之间 ,12个QTL小于 3%。

水稻亚种间单片段代换系的建立

利用微卫星标记辅助选择 ,建立了 2 9个以台中 6 5为受体、低脚乌尖或窄叶青为供体的单片段代换系 ,该代换系群体的代换片段分布于 9条染色体上 ,总长度为 6 43.6 5cM ,平均长度为 2 2 .19cM ,覆盖全基因组 42 7.5 5cM ,覆盖率为2 3.47%。

籼稻背景的单片段代换系群体的构建

以国内、外12个水稻品种（包括8个籼稻品种和4个粳稻品种）为供体亲本，利用回交和微卫星标记辅助选择相结合的方法构建了一个以籼稻品种“华粳籼74”为遗传背景的单片段代换系（SSSL）群体。该群体由260个不同的SSSL组成，其代换片段分布在水稻的12条染色体上，长度分布于0．2—109．9cM。平均长度为19．9cM；代换片段的总长度为5166．0cM，相当于水稻基因组总长度的3．4倍，代换片段在水稻基因组上的覆盖率为83．8％。这些SSSL的代换片段包含了水稻基因组丰富的等位基因变异，将在基因（QTL）的定位、克隆、功能分析及水稻分子育种中具有重要的利用价值。

利用高代回交和分子标记辅助选择建立水稻单片段代换系

以水稻品种华粳籼74为受体,以6个水稻品种为供体,通过高代回交和微卫星标记辅助选择相结合的方法,建立了水稻的一个单片段代换系群体。该群体由86个单片段代换系组成,其中52个在BC3F2中获得,34个在BC3F3中获得。每个单片段代换系只含有来自一个供体的一个染色体代换片段,而遗传背景与华粳籼74相同。这些单片段代换系的代换片段分布于水稻的12条染色体,代换片段的长度为1.5～56.3cM,平均长度为23.0cM。全部代换片段在水稻基因组上的覆盖率为57.1%。

用单片段代换系(SSSLs)研究水稻株高及其构成因素QTL加性及上位性效应

株高是典型的数量性状,易受遗传背景和环境等因素的影响。单片段代换系和双片段聚合系减少了个体间遗传背景的干扰,是鉴定QTL和研究QTL上位性的新型遗传材料。本研究采用随机区组试验设计方法以初级单片段代换系间杂交衍生的16个次级单片段代换系和15个双片段聚合系分析了株高及其构成因素QTL的加性效应及加性×加性上位性效应。共鉴定出11个QTL,其中3个株高QTL,1个倒1节间长QTL,2个倒2节间长QTL,2个倒3节间长QTL和3个倒4节间长QTL,分布于第4、6和10染色体上。鉴定出23对双基因互作,其中7对为没有显著效应的座位间互作,16对为有显著效应的QTL与没有显著效应的座位间互作。结果表明,QTL加性效应和QTL间的上位性效应都是株高及构成因素的重要遗传组成。通过单片段代换系杂交衍生的次级单片段代换系和双片段聚合系可提高QTL鉴定和上位性分析的灵敏度。

水稻单片段代换系芽期和苗期耐冷性分析及耐冷性QTL鉴定

对籼型两系骨干亲本9311(受体)和粳稻日本晴(供体)构建的单片段代换系群体,在芽期和苗期分别进行低温处理,以芽期处理后的恢复成活率和苗期卷叶程度作为耐冷性的评价指标进行耐冷性评价。结果表明,日本晴在芽期和苗期耐冷性极显著强于9311,不同代换系芽期和苗期耐冷性也存在极显著差异,芽期和苗期耐冷性较强的代换系X724、X732、X733较好地保持了9311的农艺性状,其产量等性状的一般配合力优于9311;鉴定出18个芽期耐冷性QTL和5个苗期耐冷性QTL,分布于12条染色体上的20个代换片段中,第12染色体的RM1261-RM519和RM17区域同时检测出芽期和苗期耐冷性QTL;芽期耐冷性QTLqCTP9、qCTP11.2、qCTP12.1和苗期耐冷性QTLqCTS1.1、qCTS1.2具有较大加性效应,对应代换系耐冷性较强。

利用单片段代换系定位水稻抽穗期QTL

抽穗期是水稻品种的重要农艺性状之一,对抽穗期QTL进行定位并研究其遗传效应在水稻育种中是至关重要的。本研究利用以6个水稻品种为供体的52个单片段代换系为试验材料,通过t测验比较单片段代换系与受体亲本华粳籼74之间抽穗期的差异,对代换片段上的抽穗期QTL进行了鉴定。以P≤0.001为阈值共鉴定出20个抽穗期QTL,这些QTL分布于水稻的10条染色体。QTL加性效应值为–5.9～1.1,加性效应百分率为–7.4%～1.4%。有8个QTL被定位在小于10.0cM的区段内。利用1个单片段代换系与华粳籼74杂交发展的F2群体对qHD-3-1进行了定位。在作图群体中,早抽穗和迟抽穗植株数符合3:1的分离比,早抽穗表现为显性。利用微卫星标记将qHD-3-1定位于3号染色体短臂,PSM304和RM569分别位于其两侧,遗传距离分别为2.4cM和5.1cM。

利用单片段代换系定位水稻粒形QTL

目的水稻谷粒形状(粒长、粒宽和长宽比)是衡量稻米外观品质的重要指标之一,为更好地开展粒形分子育种,对水稻粒形QTL进行分子定位。方法以单片段代换系(SSSL)为材料构建分离群体,利用微卫星标记对控制水稻谷粒长和谷粒宽的2个粒形QTL进行分子定位。结果粒宽QTLGw-8被定位于第8染色体长臂末端微卫星标记RM502与RM447之间,遗传距离均为0.3cM。在此基础上构建了覆盖Gw-8的物理图谱,RM502与RM447位于同一克隆AP005529,两者之间的物理距离为55.0kb。粒长QTLgl-3被定位于第3染色体着丝粒附近的微卫星标记RM6146和PSM377之间,遗传距离分别为1.5cM和11.0cM。结论利用单片段代换系能准确地定位水稻粒形QTL,这两个粒形QTL的定位为其克隆及稻米外观品质的分子育种奠定了基础。

用单片段代换系对不同时期水稻分蘖数QTL的非条件和条件定位

【目的】了解各个发育时期控制水稻分蘖数QTL的"静态"和"动态"信息。【方法】利用单片段代换系对不同时期的水稻分蘖数QTL同时进行非条件和条件定位分析。【结果】(1)水稻分蘖数至少受14个QTL影响,它们分布在第1、2、3、4、6、7和8号共7条染色体的相应代换片段上;(2)各个时期影响水稻分蘖数的QTL数量(变动在6～9之间)和效应(变动在1.49～3.49之间)均不相同;(3)水稻分蘖数QTL的表达具有很强的时序性,主要集中在移栽后0～7d(有6个正表达),14～21d(有9个随机表达)和35～42d(有6个负表达)3个时间段内,正、负表达分别决定了最高分蘖和有效分蘖的数量;(4)每个QTL在整个生育期至少表达1次,有些可多次表达;(5)某个时期的分蘖数量取决于所有QTL的累积效应,而某个时间段内分蘖数的增减量则取决于所有QTL的净效应。【结论】用单片段代换系和条件QTL定位方法对发育性状进行QTL定位分析非常有效和准确。

利用单片段代换系研究水稻产量相关性状QTL加性及上位性效应

产量及其相关性状如单株有效穗数、千粒重、穗实粒数、穗总粒数和结实率等是水稻重要的农艺性状,了解产量及其相关性状QTL的加性及上位性效应对以分子标记聚合育种改良水稻产量具有重要意义。本文以16个单片段代换系及15个双片段代换系分析了水稻产量相关性状QTL的加性及上位性效应。共检出影响产量及其相关性状的13个QTL,包括产量性状1个、单株有效穗数1个、千粒重4个、穗实粒数4个、穗总粒数2个和结实率1个,分布于第2、第3、第4、第7和第10染色体上。此外,检出12对双基因互作。结果显示,2个正向(或负向)产量性状QTL聚合,往往会产生负向(或正向)的上位性效应,能否产生更大(或更小)的目标性状,取决于双片段遗传效应(加性效应与上位效应代数和)绝对值与单片段最大加性效应绝对值的差。本研究结果对实施高产分子标记聚合育种方法有重要参考价值。

利用单片段代换系的测交群体定位玉米籽粒性状杂种优势位点

【目的】粒型性状是玉米百粒重的重要组成部分,并具有较强的杂种优势,鉴定玉米粒型性状的杂种优势位点,可以为粒型性状关键杂种优势位点的克隆与分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】利用一套中国优良自交系lx9801背景的昌7-2单片段代换系为基础材料,与自交系T7296测交构建包含184个测交种的群体。2013年,在河南浚县和长葛两点对测交群体、单片段代换系群体等材料进行了田间鉴定,完全随机区组设计,3个重复,成熟后连续收获10株对粒长、粒宽、粒厚和百粒重进行考种。利用方差分析和t测验比较每个SSSL×T7296测验种单个性状与对照种T7296×lx9801的显著性差异,对玉米粒型性状的杂种优势位点进行定位。【结果】单片段代换系的两个亲本在粒型性状上表现出明显的差异,昌7-2的粒长和百粒重高于lx9801,而粒厚低于lx9801。测交群体4个籽粒性状均表现出一定的杂种优势,粒长的平均中亲优势在长葛和浚县点分别为19.32%和15.30%,粒宽的中亲优势分别为10.86%和10.07%,粒厚的中亲优势分别为6.23%和4.78%,百粒重的中亲优势分别为20.97%和25.09%。相关分析结果表明,粒长与粒宽、百粒重呈显著正相关,粒宽和粒厚与百粒重也呈显著的正相关,粒宽与粒厚呈负相关关系。在2个环境中定位了13个粒长的杂种优势位点,其中1杂种优势位点同时被检测到。粒宽定位到14个杂种优势位点,在长葛点和浚县点分别检测到1个主效的杂种优势位点。粒厚检测到25个杂种优势位点,在第2、3、7和9染色体上分别定位到1个共同的杂种优势位点。百粒重在2种环境中共检测到24个杂种优势位点,有6个杂种优势位点同时被检测到,其中在第1染色体上检测到2个共同的杂种优势位点h KW1a和h KW1b;在第7染色体上检测一个主效的杂种优势位点h KW7a,在长葛点和浚县的贡献分别为20.12%和11.03%;位于第8染色体的杂种优势位点h KW8b在2种环境中的贡献率分别为18.64%和8.76%。【结论】玉米粒型性状的杂种优势表现依次为粒长>粒宽>粒厚,在2种环境中共检测到75个杂种优势位点,其中11个杂种优势位点被同时检测到。由于粒长与脱籽率显著相关,而且在育种过程中难以对籽粒性状的杂种优势进行预测,因此在育种过程中可以通过分子标记对粒长的杂种优势进行选择,从而选育出脱籽率高的优良玉米杂交种。

基于单片段代换系的水稻粒型QTL加性及上位性效应分析

以分子标记辅助选择的手段有目的地进行基因聚合育种,对于加快育种进程具有重要的意义。而基因的加性和上位性效应是决定基因聚合能否成功的关键。本文以16个单片段代换系(SSSL)及15个双片段代换系分析了水稻粒型性状QTL的加性及上位性效应。共检测到9个水稻粒型性状QTL,包括4个粒长QTL、1个粒宽QTL和4个籽粒长宽比QTL,分别位于第2、第3、第4、第7和第10染色体上。此外,还检测出7对双基因互作,其中3对为有显著效应的两座位间互作,1对为两座位均没有显著效应的座位间互作,3对为1个有显著效应的座位与1个没有显著效应的座位间互作。本文结果进一步揭示了同一粒长QTL与不同单片段代换系聚合时会产生不同的互作效应,只有当上位性效应与目标基因的加性效应同向时,才可以达到明显改良粒长的效果。而且,2个长粒或2个短粒QTL聚合很难再产生更长或更短的籽粒。以上结果对于通过分子标记辅助育种手段改良水稻粒型具有重要意义。

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。

利用单片段代换系鉴定水稻株高及其构成因素的QTL

通过t测验比较了单片段代换系与受体亲本华粳籼74之间的表型差异,对以6个水稻品种为供体的52个单片段代换系代换片段上株高及其构成因素的QTL进行了鉴定.以P≤0.001为阈值,在14个代换片段上共鉴定出24个QTL,包括10个株高QTL、2个穗长QTL、4个倒1节间长QTL、5个倒2节间长QTL、3个倒3节间长QTL,这些QTL分布于水稻的9条染色体上.QTL加性效应值为-4.08～3.98 cm,加性效应百分率为-19.35%～10.43%.

野生番茄单片段渐渗系的创建及应用

野生种质的自然变异是植物育种和品种改良的重要遗传资源,标记辅助单片段渐渗系的构建为野生资源优良等位基因的有效利用提供了新的工具。本文综述了野生番茄单片段渐渗系的创建及其在基因精细定位、QTL遗传效应分析以及图位克隆中的应用。

水稻Wx复等位基因的鉴定及单片段代换系的建立

利用微卫星标记“484/485”和“484/W2R”结合AccⅠ酶切对278份来自国内外水稻品种(系)进行了Wx座位复等位基因分析,共检测到15种等位基因,其中(CT)12G、(CT)15G、(CT)16G、(CT)17G、(CT)18G、(CT)21G为新发现的等位基因。以含不同Wx等位基因的20个品种(系)为供体亲本,利用回交和微卫星标记辅助选择相结合的方法,建立了72个以Wx等位基因为(CT)11G的“华粳籼74”为受体的Wx复等位基因单片段代换系。这些单片段代换系共包含12种Wx等位基因,其代换片段长度最短为2.2cM,最长为77.3cM,平均为17.4cM。

作物单片段代换系的构建及应用

准确鉴定和定位作物的数量性状基因位点(quantita tivetrait loci,QTLs)是分子标记辅助选择和基因克隆的基础,传统的分离群体遗传背景复杂,很难对单个数量性状基因位点进行准确鉴定和深入研究。单片段代换系具有片段单一、背景一致、遗传稳定等特点,能把复杂性状的基因分解为多个简单的孟德尔因子,在作物数量性状和基因功能的分子研究中将发挥重要的作用。文中概述了作物单片段代换系的构建方法和应用概况,讨论了单片段代换系库构建过程中存在的问题及潜在的利用价值。