草莓分子标记技术发展与应用

栽培草莓(Fragaria×ananassa)为八倍体多年生草本植物,具有复杂的遗传背景,多数农艺和品质性状均为多基因控制,为草莓的遗传育种工作带来了挑战。DNA分子标记直观反映基因组的差异和变化,对于遗传高度杂合、生产周期长的多年生果树来说,能够有效提高育种效率。近年来,分子标记技术在果树辅助育种、基因定位、遗传图谱构建、QTL定位、品种鉴定和基因组研究等方面应用广泛,有力地推动了果树分子育种的发展。本文综述了分子标记技术在草莓生产育种中的研究应用现状,以期为后续的研究提供参考,推动草莓的生产和育种。     

分子标记技术及其在水稻基因定位上的应用

分子标记作为一种新兴的遗传标记手段,因其特有的优势而得到广泛的应用,带动了许多领域的快速发展。本文主要对分子标记的一般特点,基于全基因序列、简单重复序列、已知的特定序列、反转录转座子、单核苷酸的分子标记的类型及各类型代表性技术的基本原理和各自的优缺点进行详尽的综述,并进一步介绍了近年来分子标记在水稻基因定位上的相关应用,如水稻高产、优质、抗逆和抗病等重要农艺性状基因的分离克隆。最后还对分子标记技术在遗传图谱构建、基因定位和分子标记辅助育种等方面的应用前景予以展望,以期该技术能发挥更大的作用。     

DNA分子标记技术在小麦遗传育种中的应用综述

在简述DNA分子标记的种类和特点的基础上,综述了分子标记技术在小麦遗传育种研究中主要应用于遗传图谱构建、基因标记和定位、品种鉴定和指纹图谱绘制、物种亲缘关系和遗传多样性研究及分子标记辅助育种等方面的现状,并对分子标记技术的发展和应用前景进行了展望。     

DNA分子标记技术及其在小麦育种及遗传研究中的应用

本文介绍了几种常用的DNA分子标记,如RFLP、RAPD、AFLP、SSR、STS、SNP等,并简要综述了分子标记技术在小麦遗传育种研究中的应用现状,包括基因标记与定位、遗传图谱构建、外源染色体鉴定与标记、种质资源鉴定和辅助育种等。     

短季棉早熟及相关性状的QTL定位北大核心CSCD

短季棉育种是缓解我国当前粮棉争地矛盾、实现粮棉双丰收的有效途径。研究短季棉早熟及相关性状的遗传,寻找与其相关基因紧密连锁的分子标记对于短季棉育种具有重要意义。以百棉2号×TM-1组合构建的F2为作图群体,利用SSR标记构建遗传连锁图,采用复合区间作图法对短季棉早熟及相关性状在F2群体中进行QTL定位,构建了一张含152个SSR标记、40个连锁群、总长1010.3cM、覆盖棉花基因组的22.6%、标记间平均距离为5.91cM的短季棉分子标记遗传连锁图谱,得到的40个连锁群已定位到相应的21条染色体上,为短季棉分子遗传图谱进一步饱和奠定了良好的基础;检测出22个控制早熟及相关性状的QTL,其中检测到的主效QTL可用于短季棉标记辅助选择育种。     

SSR分子标记在作物遗传育种中的应用

SSR（simple sequence repeat）是建立在PCR技术上的一种广泛应用的分子标记,具有含量丰富、多态性高、共显性等优点。本文简要介绍了SSR分子标记技术的原理和特点,重点介绍了SSR分子标记技术在作物遗传育种中的应用,主要在作物遗传多样性、基因定位、分子辅助标记、遗传图谱构建、品种鉴定和纯度鉴定等方面进行阐述。     

水旱稻根基粗、千粒重主效QTL近等基因系的构建及鉴评

近等基因系的选育是分子遗传图谱构建、数量性状基因定位及分子标记辅助育种的重要基础之一。本文利用分子标记辅助目标性状QTL前景选择及恢复轮回亲本基因组的背景选择，再结合表型选择获得了定位在水稻4号、6号染色体上根基粗、千粒重2个主效QTL的近等基因系。其中有9个系入选旱田根基粗主效QTL brt4.1的近等基因系，根基粗的表型值为1.07～1.16mm，较轮回亲本越富提高6.11％～15.18％，平均遗传背景恢复率达97.22％；千粒重主效QTL的近等基因系有11个系入选，千粒重的表型值为21.25～26.25g，较轮回亲本越富的增幅为7.05％～32.16％，平均遗传背景恢复率为95.97％。另外，本文还就分子标记辅助近等基因系选育中背景选择标记数的确定、基于QTL-NILs的基因克隆等进行了讨论。     

利用BSA-Seq方法快速定位作物农艺性状QTL/基因概述

为了利用生物学技术和手段来解决农业问题,让基因组测序技术、转基因及基因编辑等现代分子生物学技术为农业遗传育种服务,实现常规育种与分子设计育种的紧密结合,加速作物精准育种进程,近年颇受学术界关注。现梳理了一些分子生物学专用名词概念,概述了目前在正向遗传学研究中如何利用极端表型材料基于全基因组测序的BSA-Seq方法(MutMap法、MutMap+法、MutMap-Gap法、QTL-seq法)快速定位重要农艺性状的QTL/基因,为快速定位和克隆候选基因提供新思路。     

玉米叶夹角形成的分子调控机理研究

玉米叶夹角是影响高密度种植的一个重要性状,与株型及产量高度相关,是玉米非常重要的农艺性状之一。本文总结了近年来调控玉米叶夹角形成及发育相关QTLs/基因,综述了调控叶夹角形成的分子调控机制。国内外的研究表明,对控制叶夹角关键QTLs/基因的研究不仅为选育耐密理想株型的辅助选择提供有效的分子标记,还为通过提高群体光合效率而增加产量的分子育种提供了重要的基因资源。     

分子标记在油菜育种中的应用

油菜是世界上重要的油料作物之一,为了提高油菜的产量,各国都致力于油菜的育种工作。随着分子生物学的迅速发展,分子标记技术广泛地应用油菜育种。本文从遗传和物理图谱构建、基因的定位与克隆、数量性状位点的遗传分析、遗传多样性的评估、分子标记辅助选择等方面,综述了分子标记在油菜育种中的应用。     

不同环境条件甘蓝型油菜含油量钝感系数的QTL分析

本研究以甘蓝型油菜GH06和中油821为亲本杂交,后代通过＂一粒传法＂连续自交8代构建重组自交系群体SWU-2为材料,利用本实验室已构建的遗传连锁图谱和复合区间作图法（CIM）对三个不同环境下含油量及含油量环境钝感系数进行QTL分析。结果表明：（1）不同环境中共检测到49个含油量相关QTL分别位于10个不同连锁群上,单个QTL可解释3.31%~12.47%的表型变异,42个含油量环境钝感系数QTL分别位于12个不同连锁群上,单个QTL可解释表型变异的4.05%~14.68%;（2）7个含油量相关的QTL与含油量钝感系数QTL相互重叠,分别位于第1、5、8、10、15和20连锁群上。研究结果表明明甘蓝型油菜含油量相关性状表现为多基因控制的数量性状,基因表达受环境影响较大,本研究为甘蓝型油菜含油量钝感基因的筛选提供了依据,有助于促进甘蓝型油菜高油稳油分子标记辅助育种的发展。     

苜蓿重要农艺性状关联分子标记研究进展

将不同品种的优良性状通过品种间的杂交集中到一个品种中是育种工作的主要目标,而利用基因型选择代替传统的表型选择将大大加快育种进程和提高育种效率,其中,DNA标记的获得是进行DNA标记辅助育种的重点。随着作物分子标记辅助育种技术的快速发展,苜蓿（Medicago sativa L．）重要性状关联的分子标记研究也取得了很大进展。本文就苜蓿草产量、抗病（虫）害、抗逆性和繁殖特性等主要农艺性状关联的分子标记研究进展进行了综述,主要包括RFLP（DNA－DNA杂交）、RAPD和SSR（PCR）以及AFLP（PCR与限制性酶切技术结合）等分子标记,最后还就苜蓿分子标记辅助育种（marker assisted selection,MAS）所面临的限制因素及其在苜蓿品种改良中的应用前景进行了探讨。     

水稻QTL定位研究进展

水稻的许多重要农艺性状均属于数量性状,研究水稻数量性状遗传对水稻育种具有十分重要的意义。近年来大量的研究揭示了水稻QTL的基本特征,剖析了重要农艺性状的遗传基础,给水稻遗传改良带来了新策略,不断深入的研究已经完成了水稻特定数量基因的精细定位和克隆,到目前为止已经有一万多个水稻QTL进行了定位,其中有19个进行了克隆,这对水稻育种具有十分重要的意义。本文主要综述了QTL定位的理论基础,水稻QTL定位的研究进展,并对水稻QTL研究的趋势进行了展望。     

草莓抗炭疽病遗传图谱及其QTL初分析

为获得与草莓炭疽病密切相关的分子标记,需构建高密度与抗病相关的遗传连锁图,本研究以易感草莓炭疽病品种宝交早生（Hokowase）与高抗草莓炭疽病品种甜查理（SweetCharlie）杂交的210个F2代群体材料为作图群体,构建了包含34个AFLP标记和109个SSR标记的分子遗传图谱,并对抗草莓炭疽病相关因素进行了QTL分析。该图谱共包括7个连锁群和133个遗传标记,平均每个连锁群有19个遗传标记。遗传图谱总覆盖长度为451．8cM,标记间平均距离为3．4cM。经复合区间作图法分析得到3个与草莓炭疽病抗性相关基因座（QTL）,其中2个与Colletotrichumacutatum抗性相关,分布在LG3和LG5连锁群上,可解释表型变异的31．6％;1个与Colletotrichumgloeosporioides抗性相关,分布在LG6连锁群上,可解释表型变异的68．4％。     

Influence of ecological factors on population differentiation in perennial ryegrass (Lolium perenne L.)

Summary Microgeographic differentiation was investigated at the phenotypic level for 10 agronomic traits between 24 pairs of adjacent populations of perennial ryegrass from Ireland. None of the univariate or multivariate statistical tests succeeded in finding any relationship between ecological characteristics of the contrasting sites and agronomic traits, which could have been interpreted as a result of directional selection.Complementary studies of isozyme loci on 12 populations indicated some genetic divergence for neutral genes in 3 out of 6 pairs. These genetically differentiated populations also differ for agronomic traits, and notably for heading date, which could lead to reproductive isolation.The possible influence of random drift, selection and reproductive isolation are discussed, as well as the consequences for collecting natural populations as genetic resources for breeding use.     

Genome-wide association study to identify chromosomal regions related to panicle architecture in rice (Oryza sativa)

Panicle architecture directly affects the grain yield of rice; meanwhile, crop domestication has increased the complexity of rice panicle size and branching pattern. Genome-wide association study (GWAS) was performed to investigate the genetic basis underlying panicle architecture using 183 rice accessions from around the world and a 7 K SNP array. Phenotyping was conducted at Texas A&M AgriLife Research Center in Beaumont, TX. GWAS was performed using MLM (Q?+?K) model using GAPIT software. At p-value?<?0.001, a total of 49 GWAS QTLs controlling various panicle architecture traits were mapped. Considering the recurring and linked SNPs across the panicle architecture traits, 42 independent QTL regions were identified. Among these, 27 QTL regions co-localized with known genes or previously reported QTLs or significant SNP markers, while 15 were potentially novel QTL regions. The results of our study offer useful information on genetic bases controlling panicle architecture in rice, which could be further validated and utilized for designing markers for use in markers assisted selection (MAS) in rice breeding programs.

     

镜鲤体重的QTL定位

本研究利用217个微卫星标记和336个SNPs标记对德国镜鲤F2代68个个体基因组DNA进行基因型检测。其中507个标记共组成62个连锁群,覆盖基因组总长度为2805．85cM,标记问平均距离为6-31cM;利用软件MapQTL4．0采用区间作图法对体重性状进行QTL定位分析。研究结果共检测到14个与体重性状有关的QTLs,分布于9个连锁群。其中BIV-5-J有最大的LOD值,为4．46;BIV—I-1的LOD值最小,为2．25。单个QTL平均解释表型变异介于14．10％～45．50％之间,其中贡献率大于20％的主效QTLs有9个。通过BLASTX与斑马鱼蛋白质序列数据库进行序列比对,找到了与斑马鱼酰基辅酶A脱氢酶蛋白、胰淀粉酶仅2蛋白、Apoebprotein和甘油醛-3-磷酸脱氢酶蛋白同源的分子标记。本研究结果对分子标记辅助育种具有重要应用价值。     

基于Super-GBS技术的高粱籽粒酿造相关性状QTL定位

为探究酒用高粱籽粒酿造性状的遗传基础,本研究利用超级基因分型技术（Supper-GBS）技术对BTx623×红缨子的205个家系的重组自交系（RIL）群体开展基因分型,构建了包含1 910个单核苷酸多态性标记（SNP）,标记平均间距为0.47 cM的连锁图谱。结合两年4个环境的表型数据,利用完备区间作图法（ICIM）对籽粒总淀粉含量、支链淀粉含量、单宁含量、硬度和颜色等5个酿造性状进行了数量性状位点（QTL）定位。结果表明,在高粱的1～9号染色体上检测到9、7、11、5和3个QTL分别与总淀粉含量、支链淀粉含量、单宁含量、籽粒硬度和籽粒颜色相关,一共涉及到35个不同的QTL,其中15个QTL与前人定位结果一致。在多个性状和环境中检测到3个重要遗传区段,分别位于1号染色体（66.30～71.55 Mb）、4号染色体（54.00～62.3 Mb）以及6号染色体（54.59～57.57 Mb）,其中包括已知的Tan1和Y1基因,以及6个与淀粉和类黄酮合成途径相关的候选基因,如编码β-淀粉酶、黄烷酮3-羟化酶和bHLH转录因子等。本研究结果为酿造性状相关基因的进一步克隆奠定了基础,也为利用标记...     

不同磷、钾处理小麦苗期氮营养性状的QTL分析

【目的】 对不同浓度磷、钾处理下小麦苗期氮养分效率相关性状进行QTL分析,以深入理解磷、钾与氮养分效率的相互关系,为氮营养相关性状的图位克隆及分子标记辅助选择育种奠定基础。 【方法】 采用苗期液培试验,以“川35050 ×山农483”组合衍生的小麦重组自交系群体(131个株系)为研究材料,设置了中磷中钾(MPMK)、高磷(HP)、低磷1 (LP1)、低磷2 (LP2)、低磷3 (LP3),高钾(HK)、低钾1 (LK1)、低钾2 (LK2)、低钾3 (LK3)共9个处理,对不同磷、钾处理下的氮养分效率相关性状进行研究,并结合分子标记遗传图谱,从整个基因组水平对与小麦苗期氮养分效率相关的10个性状进行QTL定位及遗传分析。 【结果】 不同处理下的10个性状共检测到137个QTL,位于除3D外的20条染色体上,大部分QTL (89.05%)仅在单一处理下被定位到,有3个QTL (QRnue-1A.2、QSnue-1A.1和QTnue-1A.1)可在至少4个处理中被检测到,有5个QTL (QRnue-1A.1、QTnue-1A.1、QSnc-4A、QRnc-6A.3和QSnue-6B)可同时在低磷和低钾环境中被检测到。本研究还检测到至少包含3个以上QTL的QTL簇17个,分别位于1A、1B、2B、2D、3A、3B、4A、4B、5D、6A、6B、6D和7A染色体上,共涉及66个QTL,占QTL总数的48.18%。其中,有5个QTL簇仅与特定磷、钾处理有关,大多数QTL簇均同时定位了不同磷、钾处理的不同性状,许多QTL簇位点还与前人定位的生物量、产量及其他养分有关。 【结论】 磷、钾的供应能够显著影响小麦苗期对氮素的吸收利用及其相关QTL的表达。影响苗期小麦氮养分效率相关性状的QTL大多数仅在特定处理下被检测到,但大多数QTL会形成QTL簇,构成了控制氮养分效率的QTL热点,许多热点区域也与前人定位的许多成株期性状如生物量、产量及其他养分效率有关,这些QTL/基因密集区域及其特点的发现,为我们深入理解小麦氮养分效率的遗传控制特点及其与磷、钾养分供应的关系提供了新的视角,也为这些重要位点的克隆及其应用提供数据支持。     

Traits-related QTLs and genes and their potential applications in rice improvement under low phosphorus condition

The genetic improvement of rice over past decades has led to the loss of several genes which are responsible for nutrient acquisition and soil-related stresses. Phosphorus (P) is a non-renewable resource and inevitable element of metabolic functions in plants. By pedogenesis process, organic matter contributes to renewing soil P in lesser extent. Therefore, improvement of the P use efficiency is one of the most imperative traits in rice breeding program, which is governed by quantitative trait loci (QTLs). QTLs controlling low P associated morphological and physiological traits in rice were investigated mostly during last one and half decade by using diverse mapping populations. Comprehensive and meticulous survey from literature, we found that to date 133 P associated QTLs of morpho-physiological traits were reported to be distributed on twelve chromosomes and majority of these QTLs localized on chromosome 1, 2 and 12. For the first time, a complete figure is presented in this review on chromosome wise with respective QTLs associated with low P for easy understanding and selecting markers for future prospect. Further, it is necessary to understand the molecular mechanisms and regulation of genes and traits associated with low P to develop tolerant rice cultivars using functional marker-assisted selection.