四川地方小麦品种产量与品质相关性状SSR标记位点的优异等位变异遗传解析

为发掘控制小麦产量及品质相关性状的优异等位变异和携带优异等位变异的基因资源,本研究采用与小麦产量及品质相关性状显著关联的13个SSR标记,利用Breseghello提出的无效等位变异(null allele)方法对64份四川地方小麦品种构成的自然群体的等位变异进行遗传解析。共鉴定出38个控制产量相关性状、18个控制品质相关性状的等位变异。其中,7份四川地方小麦品种携带有较多的等位变异(50个)。优异等位变异分析显示,等位变异产生的表型效应值在方向和大小上均有所不同,在与产量性状关联的5个优异等位变异中,2个具有较大增效效应值(效应值3.00),其余3个则具有较大的减效效应值(效应值3.00);与品质性状关联的12个优异等位变异中,9个具有较大的增效效应值,3个具有较大的减效效应值。SSR标记Xgwm372的4个等位变异与产量和品质相关性状均显著关联。基于上述研究结果,这些与小麦产量与品质相关性状显著关联的SSR等位变异可为小麦育种杂交亲本的选择和分子辅助选择育种提供依据。     

小麦产量相关性状的全基因组关联分析

为挖掘小麦产量相关性状的优异等位变异,利用筛选的106对多态性SSR标记扫描236份小麦种质资源组成的自然群体,并进行遗传多样性分析。结果表明,利用106对引物共检测到874个等位变异,每对引物平均为8.24个,变化范围为2～23个;主要等位变异频率的变化范围为0.177～0.987,平均为0.545;多态性信息指数(PIC)的变化范围0.026～0.895,平均0.550。采用混合线性模型对4个环境的株高、穗长、主穗粒数、单株穗数和千粒重进行关联分析后,共关联到20对SSR标记,有26个显著关联位点(P0.01),其表型解释率范围为6.25%～18.97%。其中,标记 Xgwm164(1A)在4个环境下均与株高显著关联;Xgwm55(6D)同时与株高和穗长两个性状显著关联; Xwmc415(5B)在2个环境下与单株穗数显著关联。通过对等位变异表型效应的解析筛选出各关联位点的优异等位变异,包括可以降低株高4.24cm的优异等位变异 Xgwm164-1A_(118)、可以增加穗长0.75cm的优异等位变异 Xgwm429-2B_(207)、可以增加单株穗数1.07个的优异等位变异 Xwmc415-5B_(154)、可以增加主穗粒数1.93粒的优异等位变异 Xgwm232-1D_(138)及可以增加千粒重0.92g的优异等位变异 Xgwm610-4A_(170)。     

黄淮麦区部分小麦品种(系)重要产量性状全基因组关联分析

为挖掘与小麦产量性状的相关等位变异及给分子标记辅助育种提供参考,选取SSR与SNP标记对52个黄淮麦区品种(系)材料进行全基因组扫描,对株高、穗长、单株穗数、可育小穗数、穗粒数、千粒重等6个重要产量性状进行标记,并进行遗传多样性、群体遗传结构与全基因组关联定位等分析。结果表明,供试群体可被划分为4个亚群,5种环境间所测产量性状差异均达到0.05显著水平,且穗长和单株穂数的变异系数最大。利用Powermarker进行标记遗传多样性分析,共检测到899个等位变异,平均等位变异丰富度为3.625,遗传多样性指数平均值为0.586,多态性信息含量(PIC)平均值为0.510。利用Tassel的MLM(Q+K)模型关联得到与产量显著关联的分子标记共13个(6个SSRs和7个SNPs),这些与产量相关性状的优异等位变异可为发掘和利用小麦育种优良基因提供依据,并为今后的遗传育种工作提供参考。     

小麦品种面筋强度、黄色素含量和PPO活性相关基因的分子检测

为给小麦品质育种筛选亲本材料,并进一步验证相关标记的有效性和实用性,利用5个小麦品质性状基因的分子标记[包括高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)Dx5和By8标记、1B/1R易位系特异性SCAR标记、位于7AL染色体与黄色素含量相关的八氢番茄红素合成酶(Phytoene synthase,PSY)基因 Psy-A1的标记 YP7A、位于2AL染色体的PPO活性基因 Ppo-A1的标记 PPO18]对157份小麦品种和优良新品系进行了基因等位变异检测.结果表明:(1)在所检测的小麦品种(系)中, Dx5、By8、1B/1R易位系、PSY和籽粒PPO活性基因等位变异存在一定差异.其中,含 Dx5的材料29份,占18.5%,含 By8和1B/1R易位系的材料分别为68和69份,占43.3%和43.9%,含低黄色素含量等位变异基因 Psy-A1b的材料42份,占26.8%,含低PPO活性等位变异 Ppo-A1b的等位变异材料78份,占49.7%;(2)157份材料中品质性状基因皆符合要求的只有一个品系(37042),聚合多个优良性状的品质改良工作急需加强;(3)本实验使用的标记均为基因特异性标记,重复性好、准确率高,可有效地应用于小麦品质改良的分子标记辅助选择.     

小麦粒重相关分子标记Xgwm46等位变异的鉴定与评价

为评价粒重相关SSR标记Xgwm46在小麦分子育种工作中的应用效果,以442份黄淮麦区小麦品种(系)为材料,鉴定了Xgwm46标记等位变异类型及其分布频率,分析了Xgwm46标记等位变异类型与千粒重、粒长、粒宽和籽粒面积的关联性,并进一步探讨了各种等位变异的育种价值。结果表明,Xgwm46标记可以检测出A、B、C三种类型的等位变异,分布频率分别为31.90%、55.20%和12.90%。关联分析表明,B类型与C类型材料的千粒重(P0.001)、粒长(P0.05)、粒宽(P0.001)和籽粒面积(P0.001)等粒重性状的差异都达到显著水平,而且B类型与粒重性状均呈显著正相关,C类型与粒重性状均呈显著负相关。B类型比C类型的材料平均粒长长0.16mm,粒宽宽0.10mm,籽粒面积大0.81mm2,千粒重重1.98g,其等位变异效应较突出。总之,Xgwm46标记适合用于小麦粒重农艺性状的鉴定与筛选,其中,B类型是粒重性状优异的等位变异,可应用于小麦分子标记辅助选择育种。     

黑龙江省大豆推广品种农艺和品质性状优异等位变异的发掘

发掘推广品种的农艺和品质性状优异等位变异和载体材料可为培育优质大豆品种提供遗传信息和育种资源。本研究以200份黑龙江省近年大豆推广品种为试验材料,利用187对SSR标记进行全基因组扫描,分析群体结构,采用TASSEL软件的GLM方法对标记与3个农艺性状、蛋白质含量及油分含量进行关联分析。结果表明：10 个SSR标记与百粒重关联,其中表型效应值最大的优异等位变异为Sat-149-192,载体材料为东农57;8个SSR标记 与株高关联,表型效应值最大的等位变异是Satt413-206,载体材料为赤豆1号;13个SSR标记与生育期关联,表型 效应值最大的等位变异是Satt631-180,载体材料为黑农61;5个SSR标记与油分含量关联,表型效应值最大的等位 变异是Satt234-138,载体材料为合丰55;9个SSR标记与蛋白质含量关联,表型效应值最大的等位变异是Satt632- 293,其载体材料为东农43。上述等位变异的信息为培育提供了亲本选配和后代等位条带辅助选择的依据。     

黑龙江省大豆推广品种农艺品质性状优异等位变异发掘

发掘推广品种的农艺和品质性状优异等位变异和载体材料可为培育优质大豆品种提供遗传信息和育种资源。本研究以200份黑龙江省近年大豆推广品种为试验材料,利用187对SSR标记进行全基因组扫描,分析群体结构,采用TASSEL软件的GLM方法对标记与3个农艺性状、蛋白质含量及油分含量进行关联分析。结果表明:10个SSR标记与百粒重关联,其中表型效应值最大的优异等位变异为Sat-149-192,载体材料为东农57;8个SSR标记与株高关联,表型效应值最大的等位变异是Satt413-206,载体材料为赤豆1号;13个SSR标记与生育期关联,表型效应值最大的等位变异是Satt631-180,载体材料为黑农61;5个SSR标记与油分含量关联,表型效应值最大的等位变异是Satt234-138,载体材料为合丰55;9个SSR标记与蛋白质含量关联,表型效应值最大的等位变异是Satt632-293,其载体材料为东农43。上述等位变异的信息为培育提供了亲本选配和后代等位条带辅助选择的依据。     

山东省近期育成小麦品种(系)的遗传多样性及其与产量性状的关联分析

为了解山东省近年来育成品种(系)的遗传多样性,并筛选出与产量性状相关的分子标记及其等位变异,选用58对分布于小麦21条染色体上的SSR标记,对109个山东省近年来育成的品种(系)进行遗传多样性和关联分析。SSR标记多态性分析表明,本研究共检测到176个等位位点,各标记等位位点变化范围为2~6个,平均为3.034个;SSR标记多态性信息量(PIC)变化范围为0.111~0.829,平均为0.552。聚类分析显示,同一育种单位育成的或具有共同亲本的品种往往聚为一类。关联分析表明,与产量性状显著关联(P0.01)的标记有18对。对相对稳定的等位变异作进一步分析,发掘了一批与产量性状相关的优异等位变异,如增加产量的等位变异barc187-A240和cfd11-A270,降低株高的等位变异barc21-A110、cfd53-A240和Xwmc765-A190,增加穗粒数的等位变异barc181-A190,增加总茎数的等位变异cfd27-A220和swes247-A200,提高越冬率的等位变异barc177-A110。     

EST-SSR标记与茶树表型性状关联的初步分析

关联分析是一种利用连锁不平衡(LD)检测自然群体中基因位点及其等位变异,并将等位基因变异与目标性状联系起来的分析方法。本研究利用自主开发的55个EST-SSR标记对112份茶树品种(系)进行了基因分型。在EST-SSR位点连锁不平衡和供试材料群体结构分析的基础上,通过关联分析共鉴定出5个与表型性状显著关联的EST-SSR标记(P0.01),其中标记CS298、CS317、CS84分别与一芽二叶百芽重(BW)、叶片长度(LL)和茶多酚含量(TP)显著关联,对表型变异的解释率分别为0.11、0.15和0.35;标记CS330和CS338均与咖啡碱含量(CAF)显著关联,对表型变异的解释率分别为0.14和0.15。     

小麦茎秆强度关联位点及优异等位变异分析

为发掘与小麦茎秆强度紧密关联标记位点的优异等位变异和携带优异等位变异的载体资源,本研究以126份小麦种质为材料,基于混合线性模型（mixed linear model,MLM）对2011-2012、2012-2013和2013-2014三个年度的茎秆强度进行标记位点关联分析,并对关联住点等位变异的表型效应进行分析。结果表明,wmc83(2B)、gwm539(2D)、barc358(5A)、barc59(5B)和barc134(6B)均与茎秆强度显著关联,且可在3个环境下同时检测到,表型解释率均大于8%;共发掘出11种优异等位变异,分别为wmc83-A110、wmc83-A147、wmc83-A151、gwm539-A120、barc358-A179/161、barc358-A185/161、barc358-A185/179、barc358-A190/161、barc59-A182、barc59-A191和barc134-A194,其中wmc83-A110的增效效应最大。供试材料的茎秆强度随优异等位变异聚合数目的增多而增大,其中黄淮南片麦区、黄淮北片麦区、长江中下游麦区和西南麦区的供试材料中携带2（40.3%）、1（27.8%）、1（35.3%）和4（50.0%）种优异等位变异的分布频率最高。内麦10号等9份材料聚合4种及以上的优异等位变异,且茎秆强度较高,可作为相应麦区小麦茎秆强度遗传改良的种质资源。     

抗白粉病基因PmCH1357相关分子标记验证与评价

由禾本科布氏白粉菌Blumeria graminis(DC.) f. sp.tritici(Bgt)引起的白粉病是影响小麦产量和品质的一种主要病害。为了评价小麦抗白粉病基因相关分子标记在育种中的有效性与实用性,本试验利用感白粉病品种晋麦66和小偃麦衍生品系CH1357构建的341个F_(2:3)家系为材料,利用本课题组前期已定位的8个与抗白粉病基因 PmCH1357相关的分子标记(Xcfd81、Xbwm20、Xbwm21、Xbwm25、Xmp510、Xbwm8、Xbwm9和Xgwm190)对群体进行PCR检测,并接种白粉菌株E09进行苗期抗病性鉴定,分析PCR扩增产物与白粉病抗性间的相关性。结果表明,4个标记(Xcfd81、Xbwm20、Xbwm21和Xbwm25)对群体检测的纯合抗病基因型与纯合抗病表现型符合率均达到93%以上,可用于抗白粉病基因 PmCH1357的筛选;为进一步提高标记筛选的准确性,可使用多个标记组合,使用基因同一侧的标记组合进行选择会降低选择效率,使用基因两侧标记组合进行选择可有效提高选择的准确性。使用标记组合Xcfd81+Xbwm8对抗白粉病基因 PmCH1357进行选择可以获得更高的准确性及更多有效植株。     

黄淮麦区部分小麦和国外引进小麦GS2等位基因的检测及其与农艺性状的关联分析

为明确黄淮麦区TaGS2等位基因的分布状况及其与主要农艺性状的关系,对黄淮麦区2008年之前育成的种质材料、新育成的品种(系)及国外引进材料,用TaGS2-A1、TaGS2-B1和TaGS2-D1等功能标记鉴定对应的基因,并结合相关农艺性状发掘优势单倍型。结果表明,黄淮麦区2008年之前育成的种质材料和新育成品种(系)中TaGS2等位基因分布频率存在一定的差异;TaGS2-A1b、TaGS2-B1b和TaGS2-D1a是优势TaGS2等位基因,TaGS2-A1b在小麦抽穗期、株高和小穗数的改良上是优势单倍型,但在新育成的品种(系)中有下降的趋势,TaGS2-D1a能够显著增加小穗数、穗粒数和穗粒重,在各类材料中的比例都较高;TaGS2-B1b是提高千粒重的优势单倍型。因此,在黄淮麦区小麦穗部性状改良中TaGS2-B1b和TaGS2-D1a的作用显著,尤其是TaGS2-D1a,同时黄淮麦区种植小麦遗传多样性在减少,一些优势单倍型未受到重视,应对地方品种和一些国外引进材料加以利用。     

小麦穗粒数及千粒重主效QTL共定位区QC-7AL的精细定位及遗传效应分析

为了研究小麦7AL染色体上与穗粒数及千粒重相关的基因位点及其遗传效应,对小麦穗粒数及千粒重主效QTL共定位区QC-7AL进行了精细定位及遗传效应分析。结果表明,QC-7AL主要位于小麦7AL染色体的IWA7406～IWA5913标记区间,长度为3.1cM,对应的物理距离约为5.63 Mb,其中包含了473个SNP标记和81个基因。QC-7AL对穗粒数和千粒重具有明显相反的遗传效应,其遗传效应分别为9.3%～14.3%和8.7%～13.7%。QC-7AL与QC-4BS位点对小麦穗粒数具有明显的互作效应,且QC-7AL位点对穗粒数的遗传效应略大于QC-4BS位点。     

基于e-PCR的小麦、山羊草属SSR电子指纹图谱的开发

电子指纹图谱的绘制可对电泳结果进行规范化、可视化操作，进而提高小麦分子标记的流通性，加速小麦育种进程。本研究用MicroSAtellite (MISA)软件对小麦属、山羊草属共61个叶绿体和13个线粒体的全基因组SSR标记进行搜索，发现SSR位点的出现频率与基因组类型有关，线粒体、叶绿体基因组均以2次重复的五核苷酸和六核苷酸重复基序为主，同一种类型的基序重复次数与SSR数目成反比；基于电子PCR技术 (e-PCR)并结合MapChart软件共筛选出30对引物，其中来源于二倍体和四倍体山羊草属叶绿体全基因组的引物分别有16和2对，来源于四倍体和六倍体小麦属叶绿体全基因组的引物分别有5和2对，来源于六倍体小麦属线粒体全基因组的引物有5对，最后用MapChart软件绘制电子指纹图谱。本研究采用了一种新的SSR引物设计和筛选方法，完成了小麦属、山羊草属叶绿体和线粒体共74个全基因组序列SSR分子标记的初步开发和电子指纹图谱的绘制，为引物开发提供了新思路，有利于提高分子标记的流通性以及小麦种质资源亲缘关系的鉴定。     

31份小麦材料中抗旱基因的KASP检测

为明确小麦材料中抗旱相关基因的组成,利用已报道的29个标记（11个新转化的KASP标记以及已报道的18个KASP 标记）,对16份抗旱小麦品种和15份高产小麦品种进行KASP检测。结果表明,多数基因位点在抗旱小麦品种和高产小麦品种间的优异等位基因数目无明显差别;TaPYL1-1B、Wcor14-2B、TaSRL1-4A、TaSnRK2.3-1A、QTDW.caas-6BL位点的优异等位基因在旱地品种中占比较高,而TaWRKY51-2B和TaSnRK2.4-3A位点的优异等位基因仅存在于抗旱品种中,前者的供体材料为晋麦47、晋麦92和晋麦101,后者的供体材料为济麦379。     

宁夏春小麦种质资源Wx基因分子鉴定及其分布

为明确宁夏春小麦种质资源Waxy基因的分布情况,利用 Wx-A1、 Wx-B1和 Wx-D1位点的6个STS标记(PA1、PA2、PB1、PB2、PD1、PD2),对299个宁夏春小麦种质资源进行等位变异检测。结果表明,供试小麦种质的Waxy基因组成以野生型(Wx-A1a/ Wx-B1a/ Wx-D1a)为主,占参试材料总数的88.3%。在 Wx-A1、 Wx-B1和 Wx-D1基因位点上,发现 Wx-A1b、 Wx-B1b和 Wx-D1b突变型材料分别有2、32和2个,分别占材料总数的0.7%、10.7%和0.7%;其中,有1个材料为 Wx-A1b/ Wx-B1b突变型,占材料总数的0.3%。宁夏春小麦种质资源中 Wx-B1基因缺失类型的分布频率相对较高,在新品种和高代品系中该类型逐步增加。该研究有助于了解宁夏优质面粉小麦品种的生产现状,为该区和我国其他相关春麦区优质面条小麦的选育奠定基础。     

InDel分子标记WC656的开发及其在鉴别小麦-簇毛麦5VS纯合易位中的应用

簇毛麦是小麦品种改良重要的遗传资源,其5VS上含有硬度基因Dina/Dinb、抗白粉病基因Pm55和抗条锈病基因Yr5V,创制普通小麦-簇毛麦5VS易位系新种质,对于高效利用5VS上的有益基因进行小麦品种遗传改良具有重要意义。为了便于鉴别普通小麦-簇毛麦5VS纯合易位,本研究以mInDel软件分析普通小麦中国春基因组序列,开发了小麦第5同源群短臂的InDel特异分子标记WC656,对小麦品种以及普通小麦-簇毛麦5VS.5AL和5VS.5DL易位系及其衍生后代进行PCR扩增,根据扩增片段大小来区分5AS、5BS、5DS染色体臂以及5VS易位系。结果表明,在21个普通小麦品种、小麦-簇毛麦5VS回交F₂代中杂合易位单株,均扩增出379 bp（5AS）、471 bp（5BS）、422 bp（5DS）3条带。在T5VS.5AL高代品系、回交F₂代中纯合易位单株扩增出471 bp（5BS）、422 bp（5DS）2条带,379 bp（5AS）条带缺失。T5VS.5DL高代品系、回交F₂代中纯合易位单株扩增出379 bp（5AS）、471 bp（5BS）2条带,422 bp（5DS）条带缺失。WC656鉴别的5VS纯合易位结果与顺序FISH-GISH分析结果一致。T5VS.5AL、T5VS.5DL具有抗白粉病、籽粒硬度指数低等优良特性。因此,利用InDel分子标记WC656可以鉴别普通小麦-簇毛麦T5VS.5AL、T5VS.5DL衍生后代中的纯合易位,PCR扩增实验操作相对简便,可以为分子标记辅助选育携有5VS纯合易位的软质弱筋小麦提供帮助。     

宁夏小麦黄色素含量相关基因的组成与分布

选育低黄色素含量品种是宁夏小麦品质改良的重要目标之一。为阐明宁夏小麦中控制籽粒黄色素含量基因TaZds-A1和TaZds-D1的组成及分布特点,利用其功能标记YP2A-1和YP2D-1对91份小麦品种进行检测与分析。结果表明,在TaZds-A1位点,等位变异TaZds-A1a(与低黄色素含量相关)和TaZdsA1b(与高黄色素含量相关)分别占59.3%和40.7%;在TaZds-D1位点,等位变异TaZds-D1a(与高黄色素含量相关)占95.6%,TaZds-D1b(与低黄色素含量相关)仅占4.4%。宁夏小麦黄色素含量基因位点存在4种等位变异组合类型:以TaZds-A1a/TaZds-D1a(57.1%)组合类型为主,TaZds-A1b/TaZds-D1a(38.5%)组合类型次之,TaZds-A1a/TaZds-D1b和TaZds-A1b/TaZds-D1b组合类型最低(2.2%);不同等位变异组合类型在不同地区间的分布比例也不同。     

普通小麦 华山新麦草衍生后代H18和0841的SSR标记鉴定

为了明确普通小麦华山新麦草衍生后代材料中所携带的外源遗传物质,利用SSR标记对普通小麦-华山新麦草衍生后代H18和0841进行了鉴定.SSR标记结果表明,331个SSR标记中有271个在亲本华山新麦草和普通小麦7182间具有多态性;85个在华山新麦草中具有清晰且明亮的特异条带,其中9个标记在H18衍生的8个单株中(2n=51～54)具有华山新麦草特征条带.0841的染色体数目为42条,利用筛选的9个标记对其鉴定,发现定位于小麦3D染色体上的标记Xbarc71在0841中具有华山新麦草的特异条带,同时缺失小麦亲本7182的特异条带,推测0841可能是华山新麦草的3Ns染色体代换了小麦的3D染色体.条锈病抗性鉴定显示,0841中抗至高抗条锈菌条中31号和条中32号混合小种.     

小麦新品种烟农5158及其亲本旗叶生理特性研究

在盆栽条件下,以小麦新品种烟农5158及其亲本鲁麦14号、烟农15号和烟航选2号为材料,研究烟农5158旗叶生理特性与亲本之间的差异.结果表明,烟农5158及其亲本旗叶净光合速率均在开花期达到最大,之后逐渐下降,在生育后期差异显著,烟农5158旗叶净光合速率始终高于其亲本.与亲本相比,烟农5158旗叶中抗氧化酶SOD、POD和CAT活性在生育后期下降缓慢且维持较高水平;烟农5158及其亲本旗叶中的SOD、POD和APX活性均随生育进程推进呈先升高后降低的趋势;花后7～28 d,烟农5158旗叶中POD活性显著高于其亲本.烟农5158与其亲本相比具有较高的可溶性蛋白含量,生育后期具有较低的MDA含量.烟农5158在生育后期具有叶片衰老缓慢、净光合速率高、抗逆性强的特点,这可能与它开花后旗叶中抗氧化酶活性较高、可溶性蛋白含量较高和MDA含量较低有关.