小麦DH群体穗下节间直径、茎壁厚及茎壁面积的QTL定位

由小麦品种花培3号和豫麦57杂交获得168个DH株系,连续两年在山东泰安种植,利用324个SSR标记构建遗传连锁图谱,并基于混合线性模型对控制穗下节间直径、茎壁厚及茎壁面积的QTL遗传效应和环境互作效应进行分析。共检测到10个加性效应位点和6对上位效应位点,其中3个加性位点参与环境互作效应。检测到位于染色体2D、3D和5D(2个)控制穗下节间直径的4个加性QTLs,与控制茎壁厚的3个加性位点相同或相邻,表现出一因多效或紧密连锁效应。两个位于染色体2D和5D控制茎壁厚和茎壁面积QTL有较大遗传贡献率,分别为11.37%和10.98%,适用于分子标记辅助育种和聚合育种。6对上位性效应遗传贡献率较小、无环境互作效应。     

小麦籽粒产量及穗部相关性状的QTL定位

由小麦品种花培3号和豫麦57杂交获得DH群体168个株系,种植于3个环境中,利用305个SSR标记对籽粒产量和穗部相关性状(穗长、穗粒数、总小穗数、可育小穗数、小穗着生密度、千粒重和粒径)进行了QTL定位。利用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件,共检测到27个加性效应和13对上位效应位点,其中 8个加性效应位点具有环境互作效应。相关性高的性状间有一些共同的QTL位点,表现出一因多效或紧密连锁效应。5D染色体区段Xwmc215–Xgdm63,检测到控制籽粒产量、穗粒数、总小穗数、可育小穗数和小穗着生密度5个性状的QTL位点,各位点的遗传贡献率较大且遗传效应方向相同,增效等位基因均来源于豫麦57,适用于分子标记辅助育种和聚合育种。控制千粒重与穗粒数的QTL位于染色体不同区段,有利于实现穗粒数与粒重的遗传重组。     

利用永久F2群体定位小麦株高的QTL

为研究小麦株高的遗传机制,利用DH群体构建了一套包含168个杂交组合的小麦永久F₂群体, 并于2007年种植于山东泰安和山东聊城。构建了一套覆盖小麦21条染色体的遗传连锁图谱并利用该图谱的324个SSR标记对小麦株高进行QTL定位研究,使用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件进行QTL分析。在永久F₂群体中定位了7个株高QTL,包括4个加性QTL,一个显性QTL,一对上位性QTL,共解释株高变异的20%,其中位于4D染色体的qPh4D,具有最大的遗传效应,贡献率为7.5%;位于2D 染色体显性效应位点qPh2D,可解释1.6%的表型变异;位于5B~6D染色体上位效应位点,可解释1.7%的表型变异。还发现加性效应、显性效应和上位效应对小麦株高的遗传起重要作用,并且基因与环境具有互作效应,结果表明利用永久F₂群体进行QTL定位研究的方法有助于分子标记辅助育种。     

小麦苗期光合作用及其相关性状的QTL分析

将小麦品种花培3号和豫麦57构建的DH群体的168个株系及其亲本,盆栽于两个环境中,利用324个SSR标记位点构建遗传图谱,对单叶净光合速率及相关参数、叶绿体色素含量和叶绿素荧光参数进行QTL定位和分析。利用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0,共检测到17个加性效应和20对上位性效应位点,其中所有加性效应位点和16对上位性效应位点具有环境互作效应。相关性较高的性状间有一些共同的QTL,表现出一因多效或者紧密连锁效应。在5D染色体上的Xwmc215至Xgdw63区段,检测到控制叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的3个主效QTL,各位点的遗传效应贡献率较大,增效基因均来源于花培3号,适用于分子标记辅助选择和聚合育种。另外,该区段与控制单叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和胞间CO2浓度与胞外CO2浓度比值(Ci/Cr)的QTL的定位区间相近。位于5B染色体控制胞间CO2浓度的QTL是个微效基因,但是QTL与两种环境的互作效应表现的遗传贡献比较大。     

基于QTL定位分析小麦株高的杂种优势

为探讨小麦株高杂种优势的分子遗传基础,以小麦品种花培3号和豫麦57杂交F1经染色体加倍获得的DH群体168个株系为材料,构建了一套含168个杂交组合的"永久F2"群体。利用复合区间作图法,在3个环境中进行了基于QTL定位的株高杂种优势分析,共检测到3个加性效应位点、2个显性效应位点、4对上位效应位点(包括加性×加性、加性×显性、显性×加性和显性×显性)和20个杂种优势位点。位于2D、4D和5B2染色体上的QPh2D、QPh4D和QPh5B2在3个环境中同时被检验到,受环境影响小,表达稳定。在2D染色体上相近的区域定位出多个杂种优势位点,其中QPh2D-2和QPh2D-7可解释杂种优势表型变异的29.77%和55.77%。在7D染色体的Xwmc273.2-Xcfd175之间定位出同一个杂种优势位点Qph7D-2。结果表明,在2D、4D和7D染色体上这些区域存在一些对小麦株高的杂种优势起重要作用的位点。     

不同水分胁迫下小麦胚芽鞘和胚根长度的QTL分析

小麦胚芽鞘和胚根在不同渗透溶液下的长度变化是鉴评小麦幼苗抗逆性的重要指标。以小麦花培3号×豫麦57的DH株系衍生的含168个组合的永久F₂ (immortalized F₂, IF₂)群体为材料,在蒸馏水(正常条件)以及10%、20%和30%聚乙二醇(PEG-6000)模拟水分胁迫处理下,进行胚芽鞘长和胚根长度的数量性状基因(QTL)定位分析。利用完备区间作图法,共检测到影响胚芽鞘和胚根长度的23个QTL,单个QTL对表型的贡献率为4.93%~35.37%。位于4B染色体区间Xcfd39.2–Xcfd22.2上影响胚芽鞘长度的位点QCl4B,具有最大的遗传效应,贡献率为35.37%;在3D染色体Xcfd223–Xbarc323区段,正常条件和20% PEG-6000处理下同时检测到影响胚芽鞘长度的QTL,QCl3D-a,其贡献率分别为7.83%和11.74%。另外,在10% PEG-6000处理下,3D染色体上的相近区域还定位出了影响胚芽鞘长度的QCl3D-b位点;在染色体1A和染色体5A1上各检测出与胚根长度有关的2个和3个不同的QTL;在6D染色体Xswes679.1–Xcfa2129和Xwmc412.1–Xcfd49区间分别检测到2个影响胚芽鞘长度和胚根长度的QTL。这些主效QTL可用于胚芽鞘和根系的分子标记辅助选择。     

小麦胚芽鞘长、幼苗根长的QTL定位

小麦品种花培3号和豫麦57构建的DH群体的168个株系及亲本为材料,在正常发芽和20%PEG-6000模拟水分胁迫处理条件下测定小麦幼苗的胚芽鞘长、根长。利用完备区间作图法分析幼苗胚芽鞘长、幼根长的QTL。两种处理条件下共定位了8个控制胚芽鞘长加性QTL,其中位于染色体2A、4B和4D上的QCl2A、QCl4B和QCl4D在两种处理条件下均被检测到,可解释6.10%～16.31%的表型变异。两种条件下共定位了10个控制幼根长加性QTL,其中位于染色体6A上Xgwm82和Xwmc553区间的QRl6A在两种处理下均被检测到,可分别解释8.26%和9.74%的表型变异。在检测到的18对控制胚芽鞘长、根长的上位性互作位点中,大多数互作属于非等位QTL间的非加性QTL位点之间互作。因此在小麦材料的早期抗旱性筛选、分子育种时要同时考虑加性QTL和非加性QTL位点间的上位性互作。     

不同盐浓度胁迫下小麦苗期苗高和主根长的QTL分析

小麦苗期苗高和主根长是鉴定小麦苗期耐盐性的重要指标。利用小麦品种花培3号×豫麦57获得的DH群体168个株系,在去离子水(对照)以及50,100,200 mmol/L NaCl溶液处理下,进行苗高和主根长的数量性状基因(QTL)定位分析。利用完备区间作图法,共检测到影响苗高和主根长的25个QTL,单个QTL对表型的贡献率为4.19%～23.72%。位于3D染色体区间Xgdm72-Xbarc1119上影响主根长的QTL位点具有最大的遗传效应,贡献率为23.72%;在100 mmol/L和50 mmol/L NaCl处理下,在2D染色体Xwmc170.2-Xgwm539区段,同时检测到影响苗高的2个QTL位点,其贡献率分别为12.59%和8.40%;在100 mmol/L和200 mmol/L NaCl处理下,在4D染色体Xc-fa2173-Xcfe188区段,同时检测到影响主根长的2个QTL位点,其贡献率分别为8.77%和5.70%;在对照和100mmol/L NaCl溶液处理下,在5BL染色体Xgwm213-Xswes861.2区段,同时检测到影响苗高的QTL位点,其贡献率分别为17.49%和6.28%。另外,在50 mmol/L NaCl溶液处理下,4B染色体Xwmc657-Xwmc48区段还定位了1个影响苗高的QTL位点,其贡献率为12.59%;在染色体3A和染色体7D上各检测出与主根长有关的1个不同的QTL;在5A染色体Xbarc358.2-Xgwm186和Xcwem40-Xbarc358.2区间分别检测到1个影响苗高的QTL。这些主效QTL可用于苗高和主根长的分子标记辅助选择。     

利用“永久F2”群体进行小麦幼苗根系性状QTL分析

为了研究小麦苗期根系性状的遗传,以小麦品种花培3号和豫麦57的杂交DH群体组配了一套含168个杂交组合的“永久F₂”群体。利用WinRHIZO根系分析系统测定四叶一心期小麦水培幼苗根系总长度、直径、表面积、体积、根尖数、最大根长、茎叶干重、根干重及根茎干重比9个性状。采用复合区间作图法分析幼苗根系8个性状的QTL,定位了7个加性效应QTL和12对上位性互作QTL,包括加性效应、显性效应,加加互作、加显互作和显显互作,分布在1A、1D、2A、2B、2D、3A、3B、5D、6D和7D染色体上,单个QTL可解释0.01%~11.91%的遗传变异。在染色体2D上XWMC41至XBARC349.2区间检测到同时控制总根长和根干重的一个QTL。上位性对苗期根系生长发育有重要作用。试验结果表明,苗期根系性状的遗传机制较复杂, 因此在育种中要综合考虑根系各性状之间的关系,保证根系协调统一、发达健壮。     

玉米叶型相关性状QTL定位及上位性效应分析

为了研究玉米叶型性状的QTL以及它们的上位性效应,本研究以豫82为母本、豫87-1为父本发展而成的一套重组自交系群体为材料,通过一年3点的表型鉴定,利用遍布玉米全基因组的SNP标记,对玉米叶向值、叶夹角、叶长、叶高点长和叶宽5个性状进行QTL定位及上位性效应分析。定位结果表明,5个性状共定位到24个QTL,贡献率6.89%~13.43%,所有主效QTL均与环境没有显著的互作效应。其中,q LA1-1、q LA8-1、q Lf2-1、q Lf5-1、q LOV3-1、q LL2-1、q LL4-1、q LW1-1和q LW3-1的贡献率均在10%以上,说明这些位点对叶型的影响较为重要。上位性效应分析结果表明,共检测有15对上位性互作位点表现出显著性,并且所有的互作位点对都发生在不同染色体之间;多数互作位点对,均发生在未显著性效应的位点之间;所有的上位性互作位点对间的互作效应与环境也无显著的互作效应,这表明叶型相关性状的加性效应和上位性效应,均不受地点间环境条件的影响。本研究为进一步图位克隆相关关键基因及分子标记辅助育种改良玉米株型提供了重要的参考价值。     

普通小麦白粉病成株抗性的QTL分析

以抗白粉病的日本小麦品种Fukuho-komugi和以色列小麦Oligoculm杂交F₁的DH（doubled haploid）群体107个系为材料，利用313个SSR标记和37个RFLP标记，对Fukuho-komugi和Oligoculm的白粉病成株抗性进行QTL分析。试验材料于2003－2004年度种植在北京、2003－2004和2004－2005年度种植在安阳，调查白粉病发病情况。构建了由350个位点组成的遗传连锁图，覆盖小麦21个连锁群，全长3 101 cM。采用复合区间作图法进行白粉病成株抗性QTL分析，在1A、2B、4B和7D上发现4个抗白粉病QTL，分别解释13.6%、6.6%、8.9%和12.7%的表型变异。抗白粉病基因及其紧密连锁分子标记的发掘，将为小麦抗白粉病育种的分子标记辅助选择提供理论和技术支持。     

QTL analysis of textural property traits for Chinese northern-style steamed bread

Quantitative trait loci (QTLs) influencing textural properties (hardness, adhesiveness, springiness, cohesiveness, gumminess, chewiness, and resilience)of wheat for Chinese northern-style steamed bread were studied using a doubled haploid (DH) population containing 168 lines derived from a cross between elite Chinese wheat cultivars Huapei 3 and Yumai 57 (Triticum aestivum L.). The DH population and parents were grown in 2007 and 2008 in Tai’an and 2008 in Suzhou. QTL analyses were performed using the software QTL Network version 2.0 and IciMapping v2.2 based on the mixed linear model. Thirty nine putative QTLs were detected on 14 chromosomes: viz. 1A, 2A, 3A, 4A, 6A, 1B, 2B, 3B, 5B, 6B, 7B, 5D, 6D, and 7D, and single QTLs explained 3.91–35.17% of the phenotypic variation. Eight pairs of QTLs with epistatic effects and/or epistasis × environment (AAE) effects were detected for adhesiveness, resilience, hardness, and cohesiveness on chromosomes 2A, 1B and 3D. Several co-located QTLs with additive effects were detected on chromosomes 2B, 5D, 6A, 3A, 3B and 6D. Two clusters of three QTLs for steamed bread textural properties (chewiness, gumminess, and hardness) and for adhesiveness, cohesiveness and resilience were detected on chromosome 2B. Two co-located QTLs with epistatic effects were detected on chromosomes 1B and 3A. Both additive effects and epistatic effects were important for Chinese steamed bread textural properties, which were also subject to environmental modifications. The information obtained in this study will be useful for manipulating QTLs determining Chinese steamed bread textural properties by molecular marker-assisted selection.     

病原侵染早期小麦抗白粉病性状的构成因素剖析和QTL定位分析

以国际小麦作图组织提供的W7984×Opata85重组近交群体为材料,将白粉病抗性分解为互作早期不同时间点的乳突指数、乳突级别、吸器指数和二级菌丝指数等成分性状,在成分性状鉴定和统计的基础上,进行遗传分析和相关QTL定位。白粉菌侵染早期乳突指数和吸器指数随时间的变化趋势均受主效单基因的调控。数量性状分析共找到34个与抗白粉病相关的QTL (21个主效QTL),分布于小麦1B、1D、2B、3A、3B、3D、4A、4B、4D、5B、6A、6B、6D、7B和7D染色体上。位于7B染色体上的QTL(QPmPI16.tn-7B)对乳突形成的影响极为显著,贡献率达48.7%,促进乳突形成的等位变异来自Opata85。不同成分性状存在共定位的QTL。成分性状的特异QTL提供了更多的有关抗白粉病遗传机制信息。     

1BL/1RS易位对小麦产量性状和白粉病抗性的影响及其QTL分析

用PH82-2/内乡188杂交后代240个F_5:6家系,按照α-lattice设计,分别种植在安阳、焦作和泰安,对产量和抗白粉病等性状进行了考察。利用SSR和蛋白标记对群体进行部分连锁作图,分析1BL/1RS易位对产量及其相关性状的遗传效应。结果表明,1BL/1RS易位系对产量、穗数/m²和抽穗期的影响不显著;易位系的千     

The use of wild relatives in crop improvement: a survey of developments over the last 20 years

Hypersensitive, race specific genes primarily have been deployed to control powdery mildew (Blumeria graminis (DC) EO Speer f. sp. tritici) in wheat (Triticum aestivum L.); however, recent efforts have shifted to breeding for more durable resistance. Previously, three quantitative trait loci (QTL) for adult plant resistance (APR) to powdery mildew in the winter wheat cultivar Massey were identified in a Becker/Massey (BM) F _2:3 population. Fourteen new simple sequence repeat (SSR) markers were added to the pre-existing BM F _2:3 linkage maps near the QTL for APR on chromosomes 1BL (QPm.vt-1BL), 2AL (QPm.vt-2AL), and 2BL (QPm.vt-2BL). Genetic linkage maps comprised of 17 previously and newly mapped SSRs from the BM population on chromosomes 1BL, 2AL, and 2BL were constructed in a USG 3209/Jaypee (UJ) F _6:7 recombinant inbred line (RIL) confirmation population, wherein the APR resistance of USG 3209 was derived from Massey. Interval mapping analysis of mildew severity data collected in 2002 (F _5:6) and 2003 (F _6:7) field experiments with marker genotypic data obtained in 2003 (F _6:7) confirmed the presence of the three QTL governing APR to powdery mildew in the UJ RILs. The QTL QPm.vt-1BL, QPm.vt-2AL, and QPm.vt-2BL explained 12–13, 59–69, and 22–48% of the phenotypic variance for powdery mildew severity in the UJ confirmation populations, respectively, in two field experiments. The current study verified that the elite wheat cultivar USG 3209 possesses the same QTL for APR as its parent Massey.