水稻种质资源稻瘟病抗性全基因组关联分析

稻瘟病是一种对全球水稻生产威胁极大的真菌性病害,鉴定抗稻瘟病基因并将其导入到现有感病品种改良品种的抗性是控制这种病害的有效途径。本研究利用5个稻瘟病菌株鉴定了212份籼稻和235份粳稻种质资源的苗瘟抗性,分别筛选到8个和12个抗全部5个菌株的籼稻和粳稻种质材料。采用全基因组关联分析在籼粳混合群体、籼稻和粳稻种质资源中共定位到43个影响水稻苗瘟抗性的QTL,抗GD00-193、GD08-T19、GD17-CQ16、HB1708和HLJ13-856菌株的QTL分别为9、4、14、14和2个。其中, 12个抗病QTL仅在籼稻亚群中检测到, 7个仅粳稻亚群中检测到,1个为籼粳2个亚群共同检测到,说明籼稻抗稻瘟病总体好于粳稻,而且稻瘟病抗性存在明显的籼粳分化。同时影响水稻对2个及2个以上菌株的抗性或在2个及2个以上群体中同时被定位到的QTL共计11个,利用候选区间关联分析和单倍型分析鉴定到23个抗病候选基因,不同抗病候选基因在籼、粳群体中的分布频率不同。研究结果为水稻品种稻瘟病抗性分子改良提供种质资源和有利基因信息及不同抗病基因的育种利用策略。

全基因组关联分析解析水稻剑叶及单株产量的遗传基础

剑叶是水稻主要的源器官,剑叶大小与产量呈极显著的正相关,揭示剑叶大小和单株产量的遗传基础对于选育株型适宜的水稻高产品种具有重要意义。本研究以来源广泛、多样性丰富的1016份全球水稻核心种质资源为材料,在湖北荆州连续两年考察了种质资源的剑叶大小和单株产量。结果显示,剑叶长、宽、面积和单株产量在两年变异丰富,受环境影响大;剑叶长、宽和面积与单株产量相关性程度较低,说明这些性状的遗传基础不同。利用4.8M高密度SNP基因型数据进行全基因组关联分析,共定位到31个影响水稻剑叶相关性状和单株产量的QTL,其中1个QTL(qFLW4)在两年均定位到,3个位点同时影响多个性状(qFLW4和qFLA4、qFLL6和qFLA6、qFLL10.1和qFLA10)。结合候选区间单倍型分析和生物信息学分析,鉴定到7个候选基因和10个有利等位基因。研究结果为克隆水稻剑叶性状新基因和通过分子标记辅助选择配置不同剑叶相关基因塑造理想株型提供基因资源。

水稻黄华占背景选择导入系的耐低氮筛选评价与利用

中低产田的氮素不足是制约水稻高产的重要因素,筛选和培育耐低氮品种是解决这一问题的有效途径之一。本研究利用种质资源导入黄华占背景培育的目标性状选择导入系群体,经连续3个季节在低氮和正常施氮条件下评价导入系的产量及其相关性状表现,发现低氮处理对导入系的抽穗期、结实率和千粒重影响最小,平均耐低氮指数均接近1;对单株产量和单株有效穗数的影响较大,平均耐低氮指数分别仅为0.45和0.62,认为单株产量和单株有效穗数是衡量水稻耐低氮性的有用指标。基于单株产量的耐低氮指数,从导入系群体中筛选出9份耐低氮株系,其单株产量的耐低氮指数变幅为0.87~1.04。对其中的5份进行多点品比验证,其中1份不具备耐低氮性,产量平均耐低氮指数为0.66,其余4份表现较强的耐低氮水平,产量平均耐低氮指数为0.94,表明耐低氮性具有个体和群体水平的差异,强调对分离群体中筛选出来的耐低氮材料进行群体水平验证的重要性。4份耐低氮株系中,M85耐低氮性主要通过在低氮条件下较高有效穗数和千粒重来实现,其余3份耐低氮株系(M382、M563和M79)则主要通过较多每穗实粒数和较高的千粒重来实现,提出在一定穗数基础上增加每穗实粒数是提高低氮条件下水稻产量的重要途径。结合选择导入系的苗期耐盐、成株期抗旱和全生育期耐低氮特性,对利用不同供体来源的选择导入系通过分子设计同步改良多个复杂抗逆性状进行了讨论。