为了获得真实有效的水稻耐盐性QTL信息,并缩小QTL的置信区间以及预测区间内的候选基因。以水稻6个遗传图谱的整合结果为公共图谱,并收集344个与水稻耐盐性相关的QTL。利用Bio Mercator V4.2,在图谱整合的基础上,对一致性QTL区间的注释基因进行生物信息学分析。结果表明:共检测到46个和水稻耐盐性相关的一致性QTL,对其中8个物理距离在0.5 Mb附近的一致性QTL区间进行了物理图谱定位和候选基因分析,共有1 489个预测基因被检测到,参与了细胞合成、催化活性、水解酶活性和新陈代谢等主要功能

利用实验室收集的优良种质资源籼稻亲本B91及B233分析影响粒质量的关键表型性状,挖掘粒质量相关的遗传位点与候选基因,进一步了解多基因调控粒型性状的遗传基础,以期在种质资源改良中加以应用。以2个籼稻亲本B91和B233及杂交繁育的F_2群体为研究材料,对B91和B233籽粒颖壳和胚乳进行扫描电镜观察,测定两亲本灌浆速率;对B91和B233构建的F_2分离群体进行QTL-seq分析,通过注释基因表达位置以及预测功能进一步筛选出粒质量候选基因。结果表明,根据籽粒颖壳和胚乳扫描电镜观察,B233与B91粒长、粒宽、粒厚的差异是由细胞大小和细胞数量共同决定的,且与B91相比B233籽粒饱满度较差。通过灌浆参数的比较,B233起始生长势,活跃灌浆时间,最大灌浆速率等指标均大于B91。QTL-seq分析共得到了430 762个有效SNP位点,发现了位于6条染色体上共8个QTL。主要关注正阈值区内的5个QTL,对正阈值区QTL位点内△(SNP-index)>0.7的SNP位点进行了筛选,选出在基因中非同义突变及剪接位点上的SNP突变23个基因,同时挑选出Indel突变基因共11个。根据NCBI网站对注释基因的转录表达分析及基因功能预测筛选出6个可能为调控粒质量性状的候选基因,其中基因Os04g0617600、Os04g0619600编码蛋白起到蛋白激酶或转录调节因子作用,Os04g0624600、Os04g0631000调控碳水化合物的合成与分解,Os04g0653100调控生物大分子的运输,同时也是花粉壁细胞的重要组成成分,Os02g0611450可能调控生物大分子的合成和细胞周期。综上,水稻粒长、粒宽、粒厚及饱满度均直接影响水稻籽粒质量,通过扫描电镜观察,灌浆速率调查从细胞水平和生理水平解释粒质量差异。通过QTL-seq结合注释基因转录表达分析及功能预测等手段可以更高效的筛选出粒质量的候选基因。水稻粒质量可能受到蛋白磷酸化、转录调节相关基因的影响。

【目的】确定芝麻发芽期耐盐性鉴定适宜的Na Cl胁迫浓度和评价指标,发掘耐盐种质和耐盐相关重要基因,为芝麻耐盐性大规模鉴定、遗传改良和耐盐机理研究提供方法借鉴和优异基因资源。【方法】以8份耐盐性差异较大的芝麻种质为材料,在不同浓度的Na Cl(0、50、100、150、200和250 mmol·L-1)胁迫下发芽,测定其发芽势、成苗率、根长、芽长和鲜重等指标,通过对指标值的方差分析、主成分分析、隶属函数和相关性分析等,筛选芝麻发芽期耐盐性鉴定适宜的Na Cl处理浓度和评价指标。以100 mmol·L-1 Na Cl溶液为处理浓度,相对成苗率为鉴定指标对71份芝麻核心种质进行发芽期耐盐性鉴定和全基因组关联分析,并对获得的候选基因进行功能注释;通过Na Cl胁迫下芝麻幼苗叶片转录组测序和荧光定量PCR分析候选基因的表达模式,筛选耐盐相关候选基因。【结果】对不同浓度Na Cl胁迫下8份芝麻材料发芽各指标进行统计和方差分析表明,100 mmol·L-1的Na Cl处理下,除发芽势外,发芽指数、活力指数、成苗率、根长、芽长和苗鲜重的标准偏差值均较大,所有指标在0.05水平上均存在显著差异,100 mmol·L-1的Na Cl溶液可以作为芝麻发芽期耐盐性鉴定的适宜胁迫浓度;相对成苗率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数、相对芽长、相对根长和相对鲜重7个指标与芝麻发芽期耐盐性关系密切,贡献率较高,可以作为芝麻发芽期耐盐性鉴定的评价指标。71份芝麻核心种质材料的相对成苗率变异比较丰富,符合正态分布;通过对71份芝麻核心种质相对成苗率与SNP标记进行全基因组关联分析,检测到7个与芝麻发芽期耐盐性显著关联的SNP标记(LG5:688003、LG7:9582027、LG10:5274091、LG10:10788493、LG11:11924186、LG14:2128695和LG16:3930301),SNP标记上、下游各100 kb区间内共有基因67个,其中有功能注释的基因34个;通过耐盐材料S04在盐胁迫下的转录组测序和荧光定量PCR对预测的候选基因进行表达模式分析,共有21个候选基因受到盐胁迫诱导显著差异表达。【结论】芝麻发芽期耐盐性鉴定的适宜Na Cl胁迫浓度为100 mmol·L-1,相对成苗率等7个指标可以作为适宜的评价指标;检测到与芝麻发芽期耐盐性显著关联的SNP标记7个,并鉴定出耐盐候选基因21个。

水稻耐盐遗传位点的发掘可为其耐盐遗传机制的研究提供理论基础,为耐盐品种培育提供基因资源。利用一套以9311为背景亲本导入了日本晴染色体片段的染色体片段置换系(CSSL)为试验材料,对芽期耐盐性进行快速鉴定,并分析了耐盐QTLs。结果表明,9个CSSLs表现出显著耐盐性,经过遗传背景的高密度分子标记检测,利用代换作图方法定位到4个芽期耐盐相关QTLs,分别位于水稻第1,2,4和11号染色体上,命名为q SAT1、q SAT2、q SAT4和q SAT11,其中q SAT1在含4个重叠片段的CSSLs中被检测

【目的】探究高粱耐盐胁迫响应机制,挖掘高粱耐盐胁迫基因,为高粱耐盐育种提供理论基础。【方法】以高粱感盐品种L甜和耐盐品种石红137为供试材料,采用水培试验。待高粱植株长至三叶一心期,使用2%NaCl溶液对幼苗进行盐胁迫,分别设置0(对照)、1和24 h处理,每个处理3次重复。测定不同处理样品株高、根长、干物重、Na~+含量和叶绿素相对含量(SPAD值),并依托Illumina HiSeq 2000平台进行转录组测序分析。利用FPKM方法计算基因表达量,在差异表达基因检测过程中,将差异表达倍数(fold change)≥2且FDR

为定位控制水稻发芽期和芽期耐冷性的QTL,探究其遗传机制，以耐冷性强的粳稻品种彩稻为母本、耐冷性弱的籼稻品种WD为父本杂交衍生的含有189个株系的重组自交系群体为试验材料，以低温胁迫下的相对发芽率、平均发芽天数、成苗率、芽期耐冷级别为鉴定指标，结合978个Bin标记，运用IciMapping 4.2对发芽期和芽期耐冷QTL进行定位分析。结果显示，检测到2对与芽期耐冷有关的上位性QTL,LOD值分别为5.70,5.55,贡献率分别为13.22%,39.87%;此外，还检测到5个与水稻发芽期耐冷相关的QTL、5个与水稻芽期耐冷相关的QTL。这些QTL位于1,3,5,8号染色体上，LOD值为2.55～7.07,表型贡献率为6.41%～17.17%。其中，qLTG3在5个发芽期耐冷性QTL中表型贡献率最高，且与芽期耐冷性相关；qCTP1-2在5个芽期耐冷性QTL中表型贡献率最高；qCTB1、qCTP1-2和qLTG8等3个QTL未见报道。研究检测到的QTL以及上位性QTL,可为后续水稻耐冷性的遗传研究以及改良提供参考。

为定位水稻发芽期和苗期耐冷性的QTL,鉴定新的耐冷基因位点,丰富水稻耐冷性的分子遗传基础。以籼型杂交稻恢复系品种泸恢99(Luhui 99,R99)和粳型超级稻品种沈农265(Shennong 265,SN265)杂交衍生的144个F8稳定遗传的重组自交系群体(Recombinant inbred lines,RILs)为试验材料,以低温条件下水稻种子发芽率和苗期叶片赤枯度为耐冷性鉴定标准,采用QTL Ici Mapping v3. 0软件基于完备复合区间作图法,对水稻发芽期和苗期耐冷性进行QTL分析。共检测到2个控制发芽期耐冷性的QTL和1个控制苗期耐冷性QTL,分别位于第3,5,9染色体上,命名为q LTG-3、q LTG-5、q SCT-9,3个QTL的LOD值分别为3. 60,2. 73,2. 52,加性效应为0. 09,-0. 10,-0. 09,可解释表型变异的11. 02%,14. 07%,12. 18%。其中,检测到控制发芽期耐冷性的q LTG-5位于分子标记R5M13～RS8,遗传距离约8.0 c M,该区间未见相关水稻耐冷性QTL的报道,可能是一个新的控制水稻发芽期耐冷性的QTL位点。

为鉴定水稻RR(response regulators)家族成员OsSSRP(salt–sensitive RR protein,LOC＿Os08g35670)是否响应盐胁迫，以日本晴为背景材料，采用Blast比对、结构域预测和启动子元件分析等方法，分析发现Os SSRP仅含REC结构域基序，其启动子元件中含有大量脱落酸和茉莉酸响应元件；诱导表达谱分析发现，Os SSRP响应盐和干旱逆境胁迫及细胞分裂素、脱落酸和茉莉酸诱导；利用CRISPR/Cas9技术定向敲除后获得纯合突变体ssrp，通过0、40、100 mmol/L NaCl进行种子萌发期盐胁迫处理和150 mmol/L NaCl的苗期耐盐性鉴定，发现纯合突变体ssrp对盐胁迫更为敏感，盐胁迫后纯合突变体ssrp存活率远远低于野生型植株。说明OsSSRP与非生物胁迫、激素响应密切相关，可为水稻非生物胁迫抗性育种提供基因资源。

为鉴定水稻RR(response regulators)家族成员OsSSRP(salt–sensitive RR protein,LOC＿Os08g35670)是否响应盐胁迫，以日本晴为背景材料，采用Blast比对、结构域预测和启动子元件分析等方法，分析发现Os SSRP仅含REC结构域基序，其启动子元件中含有大量脱落酸和茉莉酸响应元件；诱导表达谱分析发现，Os SSRP响应盐和干旱逆境胁迫及细胞分裂素、脱落酸和茉莉酸诱导；利用CRISPR/Cas9技术定向敲除后获得纯合突变体ssrp，通过0、40、100 mmol/L NaCl进行种子萌发期盐胁迫处理和150 mmol/L NaCl的苗期耐盐性鉴定，发现纯合突变体ssrp对盐胁迫更为敏感，盐胁迫后纯合突变体ssrp存活率远远低于野生型植株。说明OsSSRP与非生物胁迫、激素响应密切相关，可为水稻非生物胁迫抗性育种提供基因资源。

抗病基因的分离和克隆对于实施作物抗病基因育种及开展抗病机制的研究具有重要意义。目前植物抗病基因的克隆方法主要有转座子标签技术和图位克隆技术。该法对于未知基因产物或者没有进行精细定位的性状来讲,其应用受到极大限制。近年来,很多研究探索了利用同源序列发掘抗病候选基因的途径。本研究归纳和总结了三条发掘抗病候选基因的方法,旨在对作物抗病基因及其连锁标记的发掘起到一定的指导作用。

[目的]本研究旨在发掘水稻产量相关基因,为水稻产量性状改良提供新的种质资源,为水稻穗发育遗传研究提供分子证据。[方法]利用表型差异明显的粳稻‘茭白稻’和籼稻‘Saber’构建F_2群体,对其株高及穗部性状进行QTL检测。根据F_2结果,构建F_(2∶3)分离群体,对效应值较高的穗长QTL qPL9进行验证、精细定位和候选基因预测,并对候选基因进行克隆、测序和序列比对分析。[结果]在F_2群体中检测到株高、穗长、每穗颖花数、二次枝梗数、粒长和粒宽共6个性状的16个QTL。其中效应最高的qPL9解释了32.8%的穗长变异,位于SSR标记RM1189和L171之间,LOD值为8.27。对qPL9所在位点进行验证后进行精细定位,最终将其定位在InDel标记L174与L171之间,物理距离为90.47 kb,含有9个开放阅读框(ORF)。分析候选基因序列,发现LOC_Os09g28300、LOC_Os09g28310和LOC_Os09g28320的编码序列在‘茭白稻’和‘Saber’间有差异,且导致氨基酸序列差异。[结论]qPL9是新位点,其候选基因可能为LOC_Os09g28300、LOC_Os09g28310和LOC_Os09g28320。

【目的】研究巨型稻幼苗期响应盐胁迫差异基因的表达特异性，解析巨型稻耐盐机理及分子机制，为水稻耐盐性遗传改良提供理论依据。【方法】以湘巨1号为材料，设置对照和1个盐浓度水平(0.5%NaCl)，处理72 h，随后应用转录组测序技术分析盐胁迫下响应基因的动态变化与主要富集途径。【结果】盐处理后湘巨1号幼苗的苗高和鲜重均受到低于30%的胁迫损害。每个样本共获得的干净片段为58.93 G Clean bases，平均GC含量为53.51%，平均Q20和Q30分别为97.84%和93.89%。基因差异表达分析筛选出2327个差异基因，其中1363个上调表达基因，964个下调表达基因。对差异基因进行功能注释分析发现，GO富集分析结果显示差异基因显著富集在166个GO条目中，其中最显著富集的条目分别是生物过程中的氧化还原过程、核代谢过程、转录调控等；细胞组分中的膜组分；分子功能中的氧化还原酶活性、单氧酶活性、转录因子活性等。KEGG分析结果表明，差异基因显著富集在次生代谢物合成、植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、谷胱甘肽代谢等途径。【结论】湘巨1号具有较强耐盐性，GO分析表明湘巨1号通过调控抗氧化酶活性和转录因子表达来响应盐胁迫。KEGG分析表明植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、谷胱甘肽代谢等途径在响应盐胁迫中起主导作用。本研究利用RNA-Seq测序技术筛选了水稻响应盐胁迫的候选基因，为深入研究巨型稻耐盐调控机制提供了基础，也为后续新品种研发培育提供了重要的理论依据。

【目的】通过对水稻抽穗开花期耐热性的遗传研究,为水稻耐热种质资源的利用及分子标记辅助选择育种提供理论和实践依据。【方法】以2个籼稻品种T219(对高温敏感)和T226(耐高温)为亲本构建的202个株系的重组自交系(RILs),利用人工气候室进行了2年的高温处理试验,对RILs在抽穗开花期的耐热性状进行了主效应QTL以及QTL上位性分析。【结果】利用181个在亲本间具有多态性的SSR标记,构建了覆盖水稻全基因组1559.6cM、标记间平均距离为8.3cM的遗传连锁图谱。2年共检测到7个抽穗开花期耐热性主效应QTL以及7对上位性QTL。2004和2005年分别检测到3个和4个QTL,共解释29%和...

以水稻耐盐突变体sst为对照,对67个水稻亲本及突变体sst与水稻品种华占的F2群体进行耐盐性筛选,并结合分子标记结果,分析水稻苗期耐盐性基因SST分子标记ID27093、ID27101、ID27118、INDEL1和INDEL2的特异性和准确性.结果表明,分子标记ID27093、ID27101、ID27118和INDEL1的扩增多态性较低;而分子标记INDEL2的扩增多态性较高,为共显性标记,具有较高的特异性,能区分耐盐供体sst与85.07%的供试亲本,且筛选准确率高.因此,分子标记INDEL2标记可

为进一步挖掘控制水稻抗倒伏的基因，以524份水稻种质资源为材料，采用GWAS(Genome-wide association analysis)鉴定与抗倒伏性状显著关联的位点qRLG7，通过基因表达水平分析和候选基因关联分析确定调控水稻抗倒伏性的候选基因，在分析候选基因的表达特征和启动子区自然变异基础上利用CRISPRCas9技术构建2个候选基因的突变体家系，考察转基因材料的抗倒伏性状。结果显示，编码肌醇-1-单磷酸酶的2个串联排列基因LOC＿Os07g37220和LOC＿Os07g37230在离茎秆基部5 cm节间中的表达量显著高于其余候选基因，而且这2个候选基因的表达量在极端抗倒伏和易倒伏2组材料中存在极显著差异；通过候选基因关联分析发现这2个基因启动子区的SNP与离基部5 cm茎秆直径（CD5）的表型值显著关联，且基于显著关联SNP的2种单倍型的CD5表型值存在显著差异，这2个候选基因的2种单倍型启动子活性检测结果也表明2种单倍型之间存在极显著差异；2个基因的功能缺失突变体植株在基部节间抗折力、茎秆厚度、茎秆直径以及株高和穗质量等性状方面与野生型对照存在显著差异。结果表明，候选基因LOC＿Os07g37220和LOC＿Os07g37230具有一定的抗倒伏功能。