小麦纹枯病抗性QTL分析

小麦纹枯病是世界性的小麦重要病害之一,培育和使用抗病品种是减轻纹枯病危害最经济和有效的手段。为了挖掘更多的小麦纹枯病抗性QTL用于小麦标记辅助育种,本研究构建了CI12633和扬麦158重组自交系群体,采用二代测序方法开发SNP分子标记,并对群体中的94个家系进行基因型分析,构建遗传连锁图;采用牙签接种和病麦粒接种的方法鉴定重组自交系群体纹枯病抗性,进而对小麦纹枯病抗性QTL进行定位。结果显示,构建的遗传连锁图包含3 355个分子标记,遗传距离为2 510.66 cM,共有31个连锁群,均能分配到相应的染色体;在5A(2)、6A、1B、2B、3B、4B、5B、6B(2)、7B、1D、2D(2)、4D和7D染色体共发现16个与小麦纹枯病抗性相关的QTL,单个QTL可解释9.0%～26.8%的表型变异;除了7B染色体的QTL来源于感病品种扬麦158,其余QTL均来自抗病品种CI12633;3B、7D和5A(Chr5A_564101963)染色体的QTL与已有报道一致,其余均为新发现的QTL。发现的QTL和紧密连锁分子标记为今后小麦抗纹枯病分子标记辅助育种以及抗纹枯病基因的克隆提供帮助。     

小麦抗纹枯病和赤霉病QTL定位研究

为给小麦抗病育种中分子标记的辅助选择提供依据,利用苏麦3号/白免3号重组自交系群体,对小麦赤霉病、纹枯病抗性QTL进行分子定位,证实了苏麦3号3BS染色体上的主效QTL,获得了连锁更紧密的分子标记;在6B、2B、6A、5A、3B染色体上分别检测到抗纹枯病QTL,可分别解释纹枯病抗性表型变异的9%～13%.相关分子标记可进一步用于标记辅助选择育种.     

小麦抗梭条花叶病的分子标记及QTL定位

为了探寻小麦抗梭条花叶病的遗传机制,以外引种质ARz与大面积推广品种扬麦158杂交获得的包含137个株系(F9)的重组自交系群体(RIL)为材料,连续三年利用人工病圃对其进行抗梭条花叶病鉴定,发现株系间抗性存在显著差异;利用SSR标记技术对该群体进行多态性分析,获得97个位点的多态性资料,用JionMap3.0对多态性位点进行遗传作图,共拟合获得了由66个SSR标记位点组成的17个连锁群,涉及2A、2D、3A、3B、3D、5A、7B、7D等8条染色体;使用MapQTL5.0对与群体抗性显著相关的连锁群进行区间作图,结果在2D染色体长臂上检测到1个与小麦梭条花叶病抗性相关的QTL,位于标记Xgwm539~Xgwm608之间,LOD值5.8,LOD值峰距标记Xgwm608 1.7 cM,加性效应值为-0.458,可解释24.7%的表型变异.该抗性基因来源于亲本ARz.这此结果表明,在小麦2D染色体上存在与小麦梭条花叶病抗性相关的位点,标记Xgwm608可以用于抗病性分子标记辅助选择.     

赤霉病主效抗性QTL区域SSCP标记的发掘与验证

为开发简便、高效的小麦抗赤霉病辅助育种的DNA标记,将一个基于ABI DNA序列分析仪、与3BS上赤霉病抗性主效QTL紧密连锁的分子标记转化为简便的SSCP (DNA 单链构象多态性标记,Single Strand Conformational Polymorphism marker) 标记并进行了验证。该SSCP标记可有效区分抗感品种之间的差异。对36个小麦品种进行了基因分型和赤霉病抗性鉴定,在5个已知有3BS抗性QTL的抗赤霉病品种和4个感病的品种中,抗性鉴定结果与标记的带型完全一致。在36个品种中,R带型表现为抗病的比率为100%;S带型表现为感病的比率为65.2%。表明该SSCP标记可应用于小麦抗赤霉病分子标记辅助育种。     

三个小麦赤霉病抗源的抗性QTL定位

为寻找小麦赤霉病抗性基因及可用于分子标记辅助育种的抗性连锁标记．对中国的三个小麦赤霉病抗源苏麦3号、望水白和宁894037进行了抗性QTL的定位研究。SSR、AFLP分析与QTL分析结果表明，尽管三个抗源的来源和遗传背景并不同，但均在3B染色体短臂上发现抗性主效QTL，不同遗传群体所获得的QTL位点所处的染色体区段略有差异，位于QTL两翼的SSR标记也有所不同。苏麦3号的赤霉病抗性主效QTL位于3B染色体上的标记区间Xgwm533～Xgwm493内；宁894037的抗性位点分布于3B和6B染色体上。分别定位于标记Xgwm493～Xbarcl33和Xgwm644-Xgwm518之间；望水白的抗性主效QTL也位于3B染色体上．定位于标记Xgwm493～Xbarc147之间。微效QTL由于遗传群体的不同，分别住于1B、3B和2A染色体上。研究还表明，寻找抗性QTL在3B染色体以外的新抗源十分必要。     

赤霉病主效抗性QTL区域SSCP标记的发掘及验证

本研究将一个基于ABI DNA序列分析仪、与3BS上赤霉病抗性主效QTL紧密连锁的分子标记转化为简便的SSCP标记(Single Strand Conformation Polymorphism marker)并进行了验证。该SSCP标记可有效区分抗感品种之间的差异。对36个小麦品种进行了基因分型和赤霉病抗性鉴定,在5个已知有3BS抗性QTL的抗赤霉病品种和4个感病的品种中,抗性鉴定结果与标记的带型完全一致。在36个品种中,R带型表现为抗病的比率为100%;S带型表现为感病的比率为65.2%。该SSCP标记可应用于小麦抗赤霉病分子标记辅助育种。     

扬麦13抗赤霉病品系的分子标记辅助选育

通过分子标记辅助选择技术和回交育种方法,以苏麦3号为抗赤霉病基因Fhb1和Fhb2的供体亲本,以弱筋感病品种扬麦13为受体和轮回亲本,对扬麦13进行赤霉病抗性改良。利用抗性基因紧密连锁的SSR标记筛选和田间赤霉病抗性鉴定,获得8个农艺性状似轮回亲本且含有目标基因的品系。通过分子标记对其进行遗传背景分析,获得3个与轮回亲本基本相同的品系。对这3个品系和扬麦13进行赤霉病接种鉴定和主要品质指标检测与比较,最终培育出携带赤霉病抗性基因且保持轮回亲本优良农艺性状及弱筋品质的品系R扬麦132、R扬麦137和R扬麦138,赤霉病病小穗率降低了78.82%~84.58%,产量提高了17.24%~26.72%,完全可以替代当前生产上高感赤霉病的扬麦13品种进行推广应用。这表明利用与抗性基因紧密连锁的分子标记辅助育种是一种有效的途径,可以实现小麦赤霉病抗性改良的目标。     

小麦穗部性状和株高的QTL定位及T6VS·6AL易位效应分析

为了发掘新的穗部性状和株高QTL,利用扬麦17与扬麦18杂交后代206个单株组成的F2群体,构建了一个由141个SSR标记组成的全长1005.1cM的遗传图谱。该图谱包括26个连锁群,覆盖15条染色体,标记间平均距离为7.03cM。结合F2和F2:3群体的表型数据,对穗部性状和株高进行QTL分析,利用复合区间作图法检测出15个QTL,分布在2B、2D、4B、5A、5B和7A染色体上,其中4个QTL能够同时在两个世代被检测到,表型变异解释率为1.93%~20.78%,穗长QTLQSl-YY-2D、QSl-YY-5A和株高QTLQPh-YY-4B的贡献率超过10%。根据6VS特异性标记鉴定和表型调查结果,推测扬麦18的6VS上携带有增加穗长和穗粒数的基因,且为部分显性。2B染色体上总小穗数和5B染色体上穗粒数、穗基部结实粒数的QTL增效等位基因及2D、4B染色体上降低株高的QTL增效等位基因均来自扬麦18,表明该品种可作为具有高产潜力的小麦育种材料加以利用。     

小麦穗粒数QTL整合与元分析

小麦穗粒数是由多基因控制的复杂数量性状。为发掘控制小麦穗粒数(KNS)的真实主效数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),本研究利用生物信息学手段,借助小麦高密度分子标记遗传图谱,对来自不同遗传作图群体的控制小麦穗粒数的163个QTL位点进行图谱整合、映射和元分析。结果表明,目标性状QTL在小麦21条染色体上不均匀分布,在2B染色体上最多,在7D染色体上最少;建立控制小麦KNS的QTL一致性图谱,最终获得35个一致性QTL(meta quantitative trait loci, MQTL)位点及其紧密连锁的候选分子标记,置信区间最小可达到0.55 cM。     

小麦成熟期QTL定位与分析

小麦成熟期对粮食周年丰产具有重要的决定作用。为了给小麦分子标记辅助育种提供可用的分子标记,本研究以人工合成六倍体小麦(Turtur)和T.spelta L.衍生系(Bubo)为亲本创制的包含186个家系的RIL群体(F6)为材料,构建了包含5 301个标记(4 120个DArT标记、621个SNP标记和560个传统DArT标记),总长为2 464cM的遗传连锁图谱,利用Windows QTL Cartographer 2.5软件的复合区间作图法对在3年4点环境下的成熟期性状进行QTL检测,在LOD2.5水平下,共定位到15个QTL,分布于小麦的1A、2B、2D、3A、4A、4B、5B、7A和7B染色体上,可解释4.42～12.67的表型变异。其中在1A染色体上控制小麦成熟期的QTL贡献率最大;4B染色体的1215714-1068877F0-44CG区间内3年3点均检测到的QTL与1215714标记遗传距离为0.01cM,近乎共分离,为下一步分子标记辅助选择的精准性提供了坚实的基础。     

小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL定位

为了发掘更多控制小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL,以兰考906和小偃81创制的133个F6~F7重组自交系为试验材料,在6个环境下利用SSR标记对旗叶大小及穗部相关性状进行QTL定位。结果表明,有202对SSR标记被用于构建遗传连锁图谱,图谱覆盖小麦21条染色体,全长1 678.93cM,标记间平均距离8.30cM。采用完备区间作图法共检测到30个QTL,分布在1B、2A、3D、4A、4B、4D、5D、6A、6B、6D和7D染色体上。其中,旗叶宽QTL有7个,穗长QTL有9个,小穗数QTL有5个,穗粒数QTL有5个,小穗着生密度QTL有4个,不同环境下单个QTL可解释的表型变异率为4.94%~23.14%,有14个QTL的表型贡献率大于10%,有8个QTL可在2个或2个以上环境中被检测到。其中,Qflw-4A在3个环境中被检测到,贡献率为10.13%~20.77%,是控制旗叶宽的稳定主效QTL;Qsl-4D.2在4个环境中被检测到,贡献率为12.58%~23.14%,是控制穗长的稳定主效QTL;Qker-5D在2个环境中被检测到,贡献率为11.44%~14.32%,是控制穗粒数的稳定主效QTL。这3个稳定主效QTL可作为改良叶宽和增加穗粒数的功能QTL作进一步研究。     

小麦黑胚病抗性遗传研究进展

小麦黑胚病病因复杂,链格孢（Alternaria alternata）、麦根腐平脐蠕孢（Bipolaris Sorokiniana）、层出镰刀菌（Fusarium proliferatum）等多种真菌是引起小麦黑胚病的主要病原。有限的研究报告显示,小麦对黑胚病的抗性具有数量性状特征,QTL定位研究尚处于初级阶段。目前报道的小麦抗黑胚病QTLs位于1D、2A、2B、2D、3D、4A、5A、7A等多条染色体上。小麦第2部分同源群携带了较多抗病QTLs,与这些QTLs连锁的分子标记有gwm319(2B)、gwm341(3DS)和wmc048(4AS)等,但是还没有见到这些标记在抗小麦黑胚病新品种培育中应用的报道。综上所述,针对目前小麦黑胚病抗性遗传研究中缺乏准确的抗性鉴定方法和病原不清导致的QTL定位结果不可靠的问题,应在明确病原菌的情况下,采取可靠的接菌鉴定方法进行QTL定位研究并开发分子标记,以期辅助抗黑胚病株系的选择。     

普通小麦穗部性状QTL分析

为给小麦穗部性状标记辅助选择提供可供选择的分子标记,并进一步对小麦穗部相关性状QTL进行精细定位及相关基因克隆,利用普通小麦Heyne×Lakin杂交F2代单粒传获得的145个F6代重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体,构建了含有2 210个标记(2 068个SNP标记和142个SSR标记)的总长度为2 139.35cM的遗传连锁图谱,并利用该图谱对小麦穗部性状(穗长、小穗数、穗密度)进行了QTL分析。结果表明,共检测出16个加性QTL,其中,与穗长相关的QTL有6个,分布在2A、2D、3B、4D、5A和7D染色体上,可解释表型变异7.58%~15.94%;与小穗数相关的QTL有4个,分布在1A、4A和7D染色体上,可解释表型变异7.28%~14.78%;与穗密度相关的QTL有6个,位于4D、5A和6B染色体上,可解释表型变异5.60%~20.06%。     

扬麦17/ 宁麦18的F2群体穗部性状QTL定位

小麦穗部性状特别是穗顶部、基部结实性对穗粒数的建成及产量具有重要影响。为给QTL精细定位、基因克隆及穗部性状分子标记的开发和辅助选择奠定基础,本研究以扬麦17与宁麦18杂交获得的310个F₂群体及其衍生的F_2:3家系为材料,构建了一个由215个SSR标记组成的全长为1 717 cM的遗传连锁图谱,共覆盖19条染色体（1D和6A未涉及）,标记间平均距离为7.99 cM,并对6个穗部性状进行QTL定位。利用复合区间作图法共检测出22个QTL,分布在1A、1B、2B、2D、3B、3D、4B、5A、5B和7A染色体上。其中,穗顶部结实粒数QTL有7个,穗基部结实粒数QTL有2个,穗长QTL有5个,总小穗数QTL有3个,不育小穗数QTL有2个,穗粒数QTL有3个,表型贡献率为2.56%～13.66%。控制穗顶部和基部结实粒数QTL的增效基因来源于宁麦18,表明该品种可作为具有高产潜力的小麦育种材料加以利用。     

小麦粒形QTL元分析及候选基因预测

粒形是影响小麦籽粒产量和品质的重要参数,是由多基因控制的复杂数量性状。为发掘控制小麦粒形相关的真实主效数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),本研究利用BioMercator 4.2软件,以小麦高密度分子标记遗传图谱为参考图谱,对来自不同遗传作图群体的113个控制小麦粒长的QTL和86个控制粒宽的QTL进行图谱整合、映射以及QTL元分析。通过建立QTL一致性图谱,获得18个控制小麦粒长和8个控制粒宽的一致性QTL(meta quantitative trait loci, MQTL)位点,置信区间最小可达到0.57 cM,主要分布在2B、2D、3A、3B、4B、5A、5B和7D染色体上。在5A染色体Xgwm293～Xgwm304和Xgpw2120～Xgpw2273a标记区间内,预测到7个与小麦粒长和粒宽相关的候选基因。本研究为小麦粒形QTL精细定位以及分子标记辅助选择育种提供理论依据。     

小麦产量性状的QTL分析

为寻找更多与小麦产量性状相关的数量性状位点（QTL），利用江苏地方品种望水白与墨西哥小麦品种Alondra杂交构建的重组自交系群体（104个家系），在3个试验环境下进行了单株有效穗数、主穗粒数、单穗粒数和千粒重4个性状的QTL分析，结果在5A染色体上检测到与单株有效穗数相关、可以解释10．3％～18．8％表型变异的QTL1个；检测到与主穗粒数相关的QTL8个，分别位于染色体1B、1D、3B、4A、5D、6B上和连锁群4上（未知具体染色体归属），单个QTL可以解释9．9％～19．9％的表型变异；检测到与单穗粒数相关的QTL11个，分别位于染色体1B、1D、2A、2B、3B、4A、5D、6B和7A上，单个QTL可解释7．5％～43．4％的表型变异；检测到与千粒重相关的QTL5个，分别位于2A、2B、3B、4D和7A染色体上，单个QTL可解释9．6％～25．7％的表型变异。获得的QTL可以用于分子标记辅助育种。     

扬麦16籽粒灌浆速率相关性状的QTL定位(小麦15K SNP芯片法)

为给选育籽粒灌浆快、粒重高的小麦新品种提供材料与技术支撑,以扬麦16、镇麦168、扬麦20和扬麦22为亲本构建获得的158个RIL群体为材料,利用小麦15K SNP芯片构建遗传连锁图谱,对小麦籽粒灌浆速率相关性状进行QTL定位。结果表明,应用完备区间作图法共检测到11个QTL,其中检测到5个与灌浆速率相关的新的QTL,分别位于3AL、4DL(2)、6AL和 7AL上,可解释3.4%~9.3%的表型变异;检测到3个与千粒重相关的QTL,分别位于4AL（2）和4DS上,可解释3.9%~9.2%的表型变异;首次检测到3个与籽粒灌浆持续时间相关的QTL,分别位于3AL和4DL(2)上,可解释2.7%~7.5%的表型变异。扬麦16提供与灌浆速率和千粒重相关QTL的增效基因,累加了定位到的全部籽粒灌浆快和粒重高的位点;扬麦22提供与籽粒灌浆持续时间相关QTL的增效基因。扬麦16和扬麦22可用作选育早熟、大粒小麦新品种的亲本材料。