控制水稻抽穗期和株高的QTL的定位及遗传分析

抽穗期（headingdata,HD）和株高（plantheight,PH）是水稻（Oryza sativaL.）非常重要的农艺性状。本研究利用金23B（Jin23B）和青谷矮1号（QGA-1）构建的BC3F1群体及其衍生的BC3F2群体通过分子标记定位水稻抽穗期和株高的QTL（quantitativetraitlocus）。构建的遗传连锁图包含105对SSR标记和8对InDel标记,图谱较好地覆盖了水稻12条染色体。两年来共定位到了9个抽穗期相关QTLs,6个株高相关的QTLs,其中抽穗期和株高最大效应都来源于第7染色体。抽穗期QTLqHD7-3在2011年LOD为37.07,可以解释的表型贡献率为41.05%,加性效应为11.68;株高QTLqPH7-2在2011年LOD为43.73,可以解释的表型贡献率为54.17%,加性效应为21.60;2012年LOD为42.66,可以解释的表型贡献率为54.39%,加性效应为19.95。qHD7-3和qPH7-2位于同一区域RM214-RM5543之间,Ghd7也位于这一区间,该QTL可能是Ghd7的等位基因。抽穗期QTLqHD2定位于第2染色体上标记ZH282和RM71之间,在两年内都能检测到,其LOD值分别为4.56和4.99,可解释的表型贡献率分别为4.31%和7.99%。株高QTLqPH4定位于第4染色体上标记RM241和RM317之间,其两年内的LOD分别为2.89和2.67,解释的表型贡献率为9.42%和8.78%。抽穗期QTL qHD2和株高QTL qPH4所定位的区间没有相关的基因或QTL报道,这两个QTL可能含有控制抽穗期和株高的新基因。本研究通过遗传定位证明了株高和抽穗期是由主效QTL和微效QTL共同控制的,并发掘了新的抽穗期和株高的QTL,为育种家利用分子标记辅助选择培育新品种提供更多的选择。     

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。     

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。     

水稻汕优63重组自交系重要农艺性状的QTLs和互作分析

利用水稻（Oryza sativaL.spp.indica)汕优63重组自交系群体241个株系，进行了株高，抽穗期，产量和产量构成因子等9个重要农艺性状分析，定位了这些数量性状的基因位点（QTLs）。结果表明，这些性状在重组自交系群体中均存在双向超亲分离，其分布接近正态分布，共检测到45个主效QTLs和47对互作QTL位点影响上述9个性状，贡献率为2．83％－28．46％，第7染色体C1023－R1440区间为最适跃区段，同时检测到5个性状的主效QTL与3个性状的互作有关，为典型的一因多效现象，为分析水稻杂种优势和分子标记辅助选择提供了理论基础。     

基于BSA和SLAF-Seq技术对大豆主茎节数QTL精细定位

为了加速大豆主茎节数候选基因的的克隆和功能验证,并为大豆主茎节数分子标记辅助育种提供分子基础,本研究通过高通量测序检测与大豆主茎节数相关数量性状区间(QTL),结合双亲重测序信息开发QTL区间InDel分子标记,实现了大豆主茎节数相关主效QTL区间的精细定位。本研究以少主茎节数C025材料为母本,多主茎节数中119为父本杂交衍生的重组自交系(RIL)102个株系为试验材料,取自交系中极端少主茎节数30株和极端多主茎节数30株,构建两个极端混池,利用传统分群分析法(BSA)和全基因组特异性位点扩增片段测序手段(SLAF-Seq)相结合的方法在4号染色体检测到与大豆主茎节数相关的5个QTL。为了进一步缩小QTL区间,依据双亲材料的高通量重测序信息,获取QTL区间的插入缺失位点(InDel)信息,并开发InDel标记。首先利用InDel标记在F₂群体进行基因型分析,结果主效位点落在第3个QTL区间。其次在主效区间开发8个共显性InDel标记,结合RIL群体全部株系进行表型鉴定,最终获得9个交换单株,将主效区间分为6种交换类型,结合表型分析最终将大豆主茎节数位点精细定位到InDel标记Chr04-38和Chr04-46之间,其区间只有171.9 kb,包含候选基因6个,实现了大豆主茎节数的精细定位。本研究通过高通量测序与极端混池相结合的方法可以高效快速地检测与大豆主茎节数相关区间,并结合双亲重测序信息开发关联区间InDel分子标记,精细定位大豆主茎节数。本研究开发的Indel标记Chr04-38和Chr04-46与大豆主茎节数紧密连锁,有利于后期大豆主茎节数分子标记辅助育种。     

利用基础导入系群体定位氮胁迫下水稻产量性状QTL

水稻产量性状的遗传机制复杂,在低氮胁迫下进行QTL定位,可为产量性状遗传机制的解释、基因的精细定位和克隆提供参考价值,也可为筛选耐低氮水稻材料提供有价值的参考.本研究以66个水稻籼粳交片段导入系群体[粳稻(Oryza sativa ssp,japonica)楚粳12是供体亲本,籼稻(O.sativa ssp,indica)蜀恢527是受体亲本,采用回交和分子标记辅助选择相结合的方法构建]为定位群体,利用单标记作图法,对正常与低氮胁迫条件下水稻有效穗、单株产量、株高和生物学产量等性状进行QTL定位.共检测到24个QTLs,20个为新检测出的QTL,而qph-1、qpn-1、qby-2、qby-4与前人研究结果相似,另外,qph-1a和qph-1b为在不同处理下均能影响株高的位点;生物学产量的QTL仅在低氮处理下被检测到;qpn-2b与qyd-2具有共同的连锁标记RM521;qpn-1b、qpn-2a、qpn-2b等加性效应值都小于1.结果表明,低氮胁迫明显影响单株有效穗、单株产量和生物学产量,且导入系群体检测微效QTL的能力较强.     

超级稻沈农265苗期耐冷性QTL定位

为挖掘和利用超级稻沈农265(SN265)中的优异耐冷基因,找到不同遗传背景下均能稳定表达且贡献率较大的苗期耐冷数量性状基因(QTL),以SN265分别与2个籼稻品种七山占、IR30杂交衍生的2套重组自交系(RIL)群体(S1和S2)为试验材料,以低温处理下幼苗死苗率作为苗期耐冷性评价指标,同时构建2套群体的遗传连锁图谱,采用完备区间作图法进行耐冷性QTL检测及其遗传效应分析。结果表明,在2套RIL群体中共检测到4个苗期耐冷主效QTL,且苗期耐冷加性效应均来自SN265。S1群体定位到2个QTL位点,位于第5号染色体的qCTS-5.1和第6号染色体的qCTS-6,贡献率分别为47.59%、22.47%,LOD值分别为6.54、4.88;S2群体定位到2个QTL位点,分别位于第5号染色体的qCTS-5.2和第7号染色体的qCTS-7,贡献率分别为22.62%、38.48%,LOD值分别为10.00、9.81。2套群体定位的qCTS-5.1和qCTS-5.2区间基本重合,证明其可在不同的遗传背景中稳定表达。本研究结果为进一步精细定位并克隆水稻苗期耐冷主效QTL奠定了一定的理论基础。     

黄瓜叶面积主效QTL小叶2基因(ll2)的遗传定位

叶片面积影响光合作用效率,是农作物产量的重要构成性状之一。野生黄瓜(Cucumis sativus var.hardwickii)的叶片较小,经过人工驯化后的栽培黄瓜(Cucumis sativus var.sativus)的叶片面积扩大了2~3倍。前人研究已经将控制黄瓜叶面积的主效基因之一ll(little leaf)定位在第6号染色体上。本研究以黄瓜小叶品系XF-24(P1)、大叶品系DF-32(P2)杂交产生的205个单株的F2群体为研究材料,用SAS软件对成熟期调查的各单株相同节位的叶面积进行正态性检验,结果服从正态分布,符合数量性状的遗传特征。为了有效地加快研究进程,在双亲测序情况下,采用插入缺失位点(insertion and deletion,InDel)标记进行基因定位。研究结合双亲全基因组测序数据,生物信息学分析得出双亲序列之间的InDel位点,用Primer Premier 5.0软件在所有染色体上均匀设计88对InDel标记引物,扩增采用分离群体分组混合分析法(bulked segregant analysis,BSA)组建大叶、小叶基因池,池间有多态的引物再进一步扩增F2群体DNA,筛选到7个与黄瓜叶面积基因ll2连锁的分子标记,位于黄瓜第7号染色体上,分别是InDel-1、InDel-2、InDel-3、InDel-4、InDel-5、InDel-6、InDel-7。建立遗传连锁图谱并进行区间作图寻找QTL位点,结果显示,遗传连锁图谱包含以上7个InDel标记,连锁区间为22.1 cM,包括1个控制黄瓜叶片大小的主效QTL位点ll2(little leaf 2),位于标记InDel-2与InDel-4之间,这两个标记之间物理距离为1.24 Mb。与前人的研究结果相比,定位区间更小且是7号染色体上首次发现的黄瓜叶面积QTL位点。截止目前,在黄瓜6号、7号染色体共发现了2个黄瓜叶面积主效QTL位点,分别是ll和ll2,表明黄瓜叶面积遗传机制复杂。叶面积主效QTL ll2的遗传定位,对于控制黄瓜叶片面积的遗传机制和分子机理研究以及分子标记辅助育种具有重要的意义。     

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。     

小麦光温敏核雄性不育系BS20育性的QTL分析

以小麦(Triticum aestivum L.)光温敏不育系BS20×Fu3 DH群体的289个系为材料,于2005-2006年度种植于北京海淀和安徽阜阳,进行了育性(结实率和结实小穗率)的调查.利用SSR标记和分离群体分组分析法(BSA)分析该群体中与育性相关的分子标记,用128对SSR引物,初步构建BS20×Fu3群体的分子标记遗传连锁框架图.BSA的结果表明,与育性连锁的3个标记是Xgwm294、Xgwm374和Xgwm44,分别位于染色体2AL、2BS和7DS;采用混合线性复合区间作图法对小麦育性进行QTL分析,检测到6个QTL,分布在1AS、2BS、2DL、6AL、6BL和7DS染色体,贡献率为1.1%～12.5%,其中7DS上的QTL与2BS、6AL和6BL上的QTL存在显著的互作效应.综合BSA和QTL分析结果,确定染色体7DS和2BS上的QTL重复性较好、贡献率和互作效应较大,为小麦光温敏核雄性不育性状的重要QTL,标记区间分别为Xgum44-Xcfd14和Xgwm148-Xgwm374,贡献率分别为7.2%～12.5%和2.1%～2.5%.