利用SSR标记分析水稻亲本间遗传距离与杂种优势的关系

利用5个光温敏核不育系与40个恢复系(品种)配制了200个组合,应用SSR标记估算了这5个不育系与40个恢复系之间的遗传距离,分析了遗传距离与杂种优势的关系。结果表明:(1)不同材料、不同遗传距离范围之间,遗传距离与单株产量以及有效穗数、穗长、每穗粒数、着粒密度、结实率、千粒重、单株产量7个性状超亲优势的相关性有很大差别,表现出很复杂的关系。(2)田丰S与父本遗传距离在0.6286～2.5257之间时,F1单株产量及其超亲优势与遗传距离极显著相关;培矮64S与父本遗传距离在0.8247～1.5315之间时,F1单株产量与遗传距离显著相关。(3)所有两系组合亲本间遗传距离在0.5333～1.5之间时,F1单株产量超亲优势与遗传距离显著相关;遗传距离在0.5333～1.0之间时,F1单株产量与遗传距离显著相关,遗传距离分别在1.0～1.5、0.5333～1.5和0.5333～2.5257之间时极显著相关。(4)另外,F1单株产量与遗传距离的相关程度普遍高于其超亲优势与遗传距离的相关程度。

利用极端材料定位水稻粒形性状数量基因位点

利用极端大粒材料GSL156(千粒重71.9g)与特小粒材料川七(千粒重12.1g,轮回亲本)杂交、回交获得的BC2F2 216个个体为作图群体,在北京进行稻谷粒长、粒宽、粒厚、长宽比、千粒重等粒形性状的鉴定。采用单标记分析和复合区间作图法,利用SSR标记对粒形性状进行数量性状基因座检测。结果表明,上述粒形性状在BC2F2群体均呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状;共检测到与粒形性状相关的QTL28个,分布于第1、第2、第3、第4、第5、第6和第12染色体上。其中qGL3-2、qGL3-3、qGT12-1、qGT2-1、qGT5-1、qGW1-1、qGW12-1、qGW2-1、qGW5-1、qRLW3-1、qTGW12-1、qTGW2-1、qTGW3-3和qTGW5-1对表型变异的贡献率分别为13.70%、52.51%、21.13%、18.79%、20.92%、14.59%、18.33%、30.03%、20.05%、24.53%、13.47%、11.43%、21.30%和15.68%,为主效QTL。其中,第3染色体上检测出来的QTL最多。在所有检测到的28个QTL中,6个QTL的增效等位基因来源于小粒亲本川七,而其余QTL的增效等位基因均来源于大粒亲本GSL156,基因作用方式主要表现为加性或部分显性。第3染色体RM7580～RM8208区间是分别与粒宽、长宽比和千粒重相关的3个主效QTL的共同标记区间,第2染色体的RM7636～RM5812区间、第5染色体的RM3351～RM26区间和第12染色体的RM1103～RM17区间是分别与粒宽、粒厚和千粒重相关的3个主效QTL的共同标记区间,这些区间对粒形贡献率较大,为进一步精细定位或克隆这些新的粒重或粒形QTL奠定了基础。同时大粒亲本对稻谷粒长、粒宽、粒厚和千粒重等性状的增效作用显著。

水稻蛋白质近红外定量模型的创建及在育种中的应用

目的研究利用近红外光谱分析法定量分析水稻完整籽粒粗蛋白含量的可行性,初步探讨水稻杂种后代蛋白质含量的分离和变异,以期为水稻的营养品质育种提供参考依据,提高育种效率。方法收集蛋白质含量变幅(5.90%～14.50%)较大的191份代表性水稻样品,采用偏最小二乘(PLS)法建立糙米粗蛋白预测的校正模型。结果通过比较光谱预处理方法在不同谱区的处理效果:采用一阶导数+矢量标准化预处理、谱区为11998.9cm-1～5449.8cm-1和4601.3cm-1～4246.5cm-1建立校正模型的检验和预测效果最佳,糙米蛋白质的近红外测定值和化学测定值之间有较高的相关性和较低的误差;其决定系数为0.9886,相对标准偏差RSD为0.021,各项误差均在0.4以下。此外,利用该模型快速无破损的测定了水稻蛋白质育种的20个杂交组合的205个F2代单株,203个单株的马氏距离值在0.3以下,达到了试验精度的要求,分析结果表明:F2代群体单株间粗蛋白含量表现出广泛的变异,大部分单株蛋白质含量介于双亲之间,出现了超高亲和超低亲的单株,最高蛋白质含量达到15.3%。结论利用建立的各类误差较小近红外定量分析模型,实现了对育种亲本和中间育种材料的筛选鉴定;说明了通过蛋白质含量高的稻种资源与农艺性状优良的水稻品种杂交,低世代借助近红外分析技术辅助测定蛋白质含量可能是水稻高蛋白质育种的一条有效途径。

水、旱栽培条件下水稻叶片水势与抗旱性的相关分析及其QTL定位

为了揭示叶片水势在水稻抗旱中所起的作用及其遗传机制,以越富和IRAT109为亲本构建了120个重组自交系,开展叶片水势与抗旱相关性及QTL定位的研究。重组自交系及亲本群体在旱田和水田两种条件下种植,于始穗期测量叶片凌晨水势和中午水势;以抗旱系数作为抗旱鉴定指标。结果表明,叶片水势在重组自交系间变异显著。相关性分析表明旱田中午叶片水势与抗旱系数及旱田单株产量呈极显著正相关,旱田叶片水势变化与抗旱系数及旱田单株产量呈极显著负相关,说明旱田中午叶片水势高且能保持凌晨基础叶片水势的品种更具抗旱性。共检测到6个叶片水势加性QTL,其中旱田凌晨叶片水势2个,分别解释表型变异的5.4%和7.9%,旱田中午叶片水势1个,解释表型变异的10.0%,旱田叶片水势变化2个,分别解释表型变异的11.6%和9.5%,水田叶片水势变化1个。未检测到水田叶片水势加性QTL。共检测到5对上位性效应QTL,其中旱田中午和凌晨叶片水势各检测到1对上位性QTL,水田凌晨叶片水势上位性QTL1对,水田中午叶片水势上位性QTL2对。抗旱系数共检测到3个加性QTL和2对上位性QTL。叶片水势遗传力较低,田间直观选择效果差,利用分子标记辅助选择将会提高选择效率。

水稻β-淀粉酶基因密码子使用特性分析

本研究分析了水稻10个β-淀粉酶基因(OsBmy1～OsBmy10)在cDNA和蛋白质上的同源性,分析了每个基因反映密码子使用特性的参数——GC含量、同义密码子第1～3位置中的GC含量、有效密码子数和相对同义密码子使用度。结果表明:水稻β-淀粉酶家族基因序列间的同源性差异较大,在cDNA和蛋白质序列上的基因同源性分别为39.2～79.6和25.9～74.0,其中,OsBmy3和OsBmy9间的同源性最高;OsBmy3、OsBmy4、OsBmy5、OsBmy7、OsBmy9和OsBmy10等为高GC含量基因,并表现出极强的密码子使用偏好。可见,水稻β-淀粉酶基因在进化过程中不仅氨基酸组成发生了分化,而且其在氨基酸密码子使用偏好上也发生了分化。