杂交棉‘冀1518’纤维品质性状的QTL定位及遗传分析

‘冀1518’是以优质品种‘冀228’为母本,丰产品系‘冀567’为父本配制的适机采杂交棉新品种,为挖掘‘冀1518’的优异纤维品质相关分子标记,本研究利用杂交棉‘冀1518’的亲本构建了F_2、F_(2:3)和F_(2:9)(重组近交系)(recombinant inbred lines, RILs)三个世代的分离群体,并利用SSR分子标记分别以F_2群体和RIL(F_(2:9))群体构建遗传连锁图谱,并对纤维品质性状进行定位。结果表明,F_2作图群体共有15个标记位点连锁,包含4个连锁群,全长覆盖237.10 cM,RIL (F_(2:9))作图群体共有45个标记位点连锁,包含11个连锁群,全长覆盖554.42 cM。利用QTL IciMapping 4.1对F_2、F_(2:3)和RIL (F_(2:9))群体的纤维品质性状进行复合区间作图法分析,在F_2及F_(2:3)分离群体能同时检测到15个与纤维品质相关的QTLs,其中,与马克隆值相关的QTL位点q FM-4-2解释表型变异率最高,为21.10%,显性或超显性效应的QTLs占总数的66.7%,表明显性基因是‘冀1518’纤维品质杂种优势的主要来源。在RIL (F_(2:9))群体定位到6个与纤维品质性状相关的QTLs,解释表型变异率在5.10%～10.26%之间。F_2、F_(2:3)和RIL (F_(2:9))群体均能在HAU2349附近(F_(2:9)作图, 0.31 cM)检测到与断裂比强度和马克隆值相关的QTL位点,在HAU2710附近(F_(2:9)作图, 0.84 cM)检测到与整齐度相关的QTL位点,且上述两标记连锁,连锁区段被定位在A6染色体上。本研究获得在多世代中稳定表达的QTLs,有望用于纤维品质分子标记辅助选择,提高育种效率。     

玉米开花周期的遗传分析

以玉米杂交种农大108(黄C×许178)的F7重组近交系为材料,利用SSR分子标记构建了包括123个标记的连锁图谱,结合重组近交系群体开花周期在南阳、郑州、浚县3点的田间调查结果,利用复合区间作图法对散粉周期和吐丝周期进行QTL定位,共检出12个QTLs。其中,控制吐丝周期的qSC9b在南阳点和浚县点同时检测到,因此共检测到11个不同位点的QTLs,散粉周期检测到5个QTL,吐丝周期检测到6个QTL,单个性状检测到QTL的总效应的遗传贡献率为10.6%～33.1%。在第3染色体上检测到2个控制散粉周期的QTLs和2个控制吐丝周期的QTLs,第9染色体上umc2393～umc1033区段,检测到3个控制吐丝周期的QTLs和1个控制散粉周期的QTLs,表明第3和第9染色体可能是控制玉米开花周期的基因集聚区。     

中棉所70分离群体农艺性状相关QTL定位

【目的】定位棉花产量相关性状的数量性状基因座(Quantitative trait locus,QTL)。【方法】以中棉所70的F_2分离群体为遗传作图群体,利用从14 820对简单序列重复(Simple sequence repeat,SSR)引物中筛选出的267对两亲本间的多态性引物检测F_2群体250个单株的标记基因型,利用Joinmap 4.0进行连锁分析,并通过WinQTLCart 2.5复合区间作图法对F_(2:3)群体的株高、单株结铃数和单株果枝数性状进行QTL定位。【结果】在F_2群体中共获得342个SSR标记位点,并构建了包括312个标记、35个连锁群,总长1 929.9 cM的遗传连锁图谱(标记间平均距离为9.2 cM,覆盖棉花基因组的43.4%)。经QTL定位,共检测到19个QTL,其中涉及株高的7个、单株果枝数4个、单株结铃数8个,这些QTL分布在8条染色体上,解释0.25%~11.28%的表型变异。【结论】这些与农艺性状相关的QTL有助于棉花产量分子标记辅助选择。     

水稻苗期耐冷相关性状QTLs的初步定位

本研究以粳稻品种"藤坂5号"与籼稻品种"江西丝苗"为亲本杂交构建的F2分离群体(137个株系)为作图群体,对F2:3家系的3叶期水稻幼苗冷处理(10℃/8℃,昼/夜)5 d、恢复培养7 d后的耐冷级别、叶枯萎度及苗成活率进行完备区间作图。在分子标记连锁分析过程中共检测到6个控制水稻耐冷性相关性状的QTLs,其中,控制耐冷级别、叶枯萎度及苗成活率的QTLs各有2个,而且每个性状的2个QTLs都分别定位在第8染色体的RM22772-C61344和第11染色体的M100-RM26567区域内,这些QTLs具有较高的耐冷表型贡献率(14.09%~28.60%)。QTL的定位结果采用置换检验(Permutation test)进行了验证,发现控制耐冷级别的2个QTLs的F值都超过了QTL检测的阈值,而叶枯萎度和苗成活率2个性状的QTLs中各有1个QTL(q LWR-8和q SR-11)的F值超过了QTL检测的阈值。研究结果显示在第8和11染色体确实存在2个与水稻耐冷性相关的位点,可为进一步的分析和精细定位打下基础,也为耐冷水稻品种育种和种质创新提供理论依据。     

玉米第10染色体大刍草单片段代换系的构建及穗长QTL分析

为了构建玉米第10染色体大刍草单片段代换系群体并进行穗长QTL的筛选。以玉米野生近缘种墨西哥类玉米为供体亲本,以玉米自交系郑58为受体亲本和轮回亲本连续进行多代回交。利用BC_7F_1至BC_9F_1连续回交群体,选用45对在供体和受体亲本间有明显多态性差异的引物进行SSR分子标记辅助选择,构建以墨西哥类玉米为供体亲本的玉米第10染色体单片段导入系群体。对穗长性状QTL在第10染色体上位置进行初步定位。经过连续多代回交和SSR标记跟踪检测,获得了以郑58为遗传背景的墨西哥类玉米导入系群体,共检测到单片段代换系材料107份,代换片段平均长度为25.52~45.97 c M,总长度为944.15~1 884.74 c M,对第10染色体覆盖率为70.38%~89.65%。在BC_9F_1回交群体中鉴定了4个来自墨西哥类玉米并位于第10染色体的穗长QTL,初步定位于umc2528、phi054、bnlg1360和umc1877标记附近。结果表明,利用大刍草作为供体亲本可以获得大量玉米第10染色体单片段代换系材料,为优良QTL性状的发掘和筛选奠定了材料基础,拓宽了玉米新品种选育的种质资源范围。     

利用普通六倍体小麦和西藏半野生小麦杂交衍生的重组自交系定位小麦芒长QTL

芒长是普通小麦的重要农艺性状,受多个基因控制。本研究利用长芒的普通小麦郑麦9023与无芒的西藏半野生小麦Q1028构建一个重组自交系群体(186个株系);采用SSR和DAr T分子标记,构建覆盖小麦全基因组的遗传图谱(2597 cM)。基于重组自交系群体两年芒长表型数据,采用ICIM作图法对小麦芒长性状进行QTL定位分析。共检测到2个与芒长相关的QTL,即Qwa.sau-4AS和Qwa.sau-5AL。它们分别位于4AS和5AL染色体上,可分别解释7.4%和27.3%的表型变异。这2个QTL效应可能分别来源于钩芒基因Hd与抑芒基因B1。利用连锁标记进行基因型分析,表明Qwa.sau-4AS与Qwa.sau-5AL对芒长的抑制效果具有累加效应,且Qwa.sau-5AL效应强于Qwa.sau-4AS。本研究将为精细定位及克隆这2个QTL奠定基础。     

一个水稻耐冷主效QTL-qCT10的分离鉴定

东乡野生稻是迄今为止世界上耐冷性最强的稻种资源之一,研究耐冷性遗传特征,挖掘耐冷基因,对把耐冷优良特性应用到水稻育种中具有重要意义。本研究结合前人对东乡野生稻耐冷性定位结果,以东乡野生稻为供体亲本,协青早B(XQZB)为受体亲本,结合分子标记,回交构建近等基因系,再用耐冷近等基因系与协青早B杂交加自交,得到F2群体作为试验材料,对耐冷主效QTL-qCT10进行分离鉴定。最后把qCT10界定在第10染色体分子标记In Del10-9与InDel10-22间224.5 kb范围内,是一个新主效耐冷QTL。研究结果有助于进一步探明东乡野生稻强耐冷性遗传机制,为培育强耐冷水稻品种打下基础。     

利用置换系检测棉花第22染色体短臂的产量相关性状QTLs

CSB22sh为以陆地棉(Gossypium.hirsutum L.)遗传标准系TM-1为背景的第22染色体短臂被海岛棉(Gossypium.barbadense L.)Pima3-79置换的海陆置换系。TM-1与CSB22sh杂交,构建了104个F2单株的作图群体,应用6748对SSR引物对亲本进行分子标记筛选,获得90个多态性标记位点。其中85个标记位点构建了总长85.24 cM的遗传图谱,标记间平均距离1.0 cM,覆盖棉花基因组的1.8%。通过复合区间作图法对F2:3和F2:4家系的7个产量相关性状(衣分、铃重、子指、株高、第一果枝节位、单株铃数、单株果枝数)进行QTL检测,共检出28个不同QTLs,解释性状表型变异的3.5%～44.8%。仅在一个环境中检测到的QTLs有17个,2个环境同时检测到的QTLs有8个,3个环境同时检测到的QTLs有3个。不同的QTL在相同区段的成簇分布表明,控制不同性状的基因可能紧密连锁或一因多效。检测到的稳定的QTL可以用于相应性状的分子标记辅助选择。     

越冬栽培稻产量性状相关QTL定位

越冬栽培稻是一类能越过自然冷冬季节并在第2年春季萌芽、正常开花结实、收获稻谷的水稻品种。本文通过对越冬栽培稻产量性状QTL分析,明确产量相关性状的遗传规律,旨在进一步解析越冬栽培稻产量性状的遗传机制,为育种创新利用提供理论依据。以3份越冬栽培稻构建的3个半同胞F2群体为材料。各考察15个产量相关性状,利用Excel 2003、GraphPad Prism 5.0和QTL IciMapping 4.10软件分析数据、绘制遗传图谱、定位QTL和联合分析。结果表明,产量性状表型值在3群体中呈连续正态分布,表现为数量性状遗传。共检测到37个QTL和26对上位性QTL,贡献率分别介于2.32%～36.31%和1.04%～2.05%;检测到9个同时影响2个及以上产量性状(一因多效)QTL标记区间;以联合分析检测到13个产量性状相关QTL,其中4个QTL区间与单群体检测QTL区间重叠;越冬栽培稻产量相关性状QTL以加–显性效应遗传为主、上位性遗传效应为辅。本研究将为越冬栽培稻产量相关基因挖掘及育种创新利用奠定基础。     

利用两个籼稻杂交F_2定位水稻粒型、粒重QTLs

本研究利用两个具有粒型差异的籼稻材料14931和R1961进行杂交、自交获得F2代分离群体。利用在亲本间有多态性的102对SSR标记进行基因型分析,同时对粒长、粒宽、长宽比和粒重4种性状进行了表型鉴定,并采用完备区间作图法(ICIM)对上述性状进行QTL定位。结果表明:上述粒型性状在F2群体均呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状,共检测到12个与粒型性状相关的QTLs,分布于第1、第2、第5、第8、第10和第11染色体上。除qgl2-1和qgl2-2之外,其余有10个增效等位基因来自于小粒亲本材料R1946。粒长、粒宽和粒重均分别检测到4个QTLs,但籽粒长宽比未能检测到QTL。其中,qgl1、qgw5-1和qkgw5-1对表型变异的贡献率分别为14.55%、26.28%和15.25%,为主效QTL,并且检测到控制粒长的qgl1可能是新的QTL位点。研究结果可为进一步解析和克隆新的粒型QTLs奠定基础。     

水稻抽穗期数量性状基因的定位及遗传效应分析

本研究利用特早抽穗粳稻品种石狩白毛和籼稻品种明恢63杂交的F2分离群体共116株,构建了含88个共显性分子标记的连锁图谱,对水稻(Oryza sativA L．)抽穗期进行基因定位。利用2种分析软件MAPMAKER／QTL和QTLMapper进行分析,共检测到3个抽穗期的数量性状基因座(QTLs)。2个软件共同发现第7染色体上RM214与A5106标记区间内存在1个主效QTL Hd7a（Hd7c),来自明恢63的这个位点的等位基因可使抽穗期延迟。其余2个QTLs分别位于第7、9染色体上。同时检测到有5对位点间存在上位性作用,但相对贡献率较小,表明上位性效应也是影响抽穗期的遗传基础。     

棉花陆海渐渗系双交分离群体产量和纤维品质性状的QTL定位

【目的】利用海岛棉染色体片段渐渗系对棉花产量和纤维品质相关QTL(Quantitative trait locus)进行定位。【方法】以陆地棉中棉所45和海岛棉海1高代回交自交获得的4个优质海岛棉染色体片段渐渗系MBI7115、MBI 7412、MBI 7153、MBI 7346为亲本,通过[(MBI 7115×MBI 7412)×(MBI 7153×MBI 7346)]构建双交F_1及F_(1:2)群体。利用微卫星标记(Simple sequence repeat,SSR)对亲本及双交F_1进行基因型分析,并对F_1、F_(1:2)群体的产量和纤维品质相关性状进行QTL定位。【结果】4个渐渗系遗传背景恢复到轮回亲本中棉所45的比例均在97%以上,在2个群体中共检测到41个QTL,分布在11条染色体上。其中与纤维品质相关的有30个,表型贡献率在1.11%~11.80%;与产量相关的有11个,表型贡献率在1.09%~13.57%。【结论】有5个纤维品质相关的QTL能同时在2个群体中检测到且均为新发现的QTL。这一结果为进一步精细定位和开展棉花分子标记辅助育种提供了重要依据。     

基于高密度遗传图谱的玉米籽粒性状QTL定位

籽粒大小及百粒重是决定玉米产量的重要因素。为解析籽粒性状遗传基础,本研究以玉米自交系黄早四(HZS)和Mo17为亲本,构建包含130个重组自交系(recombination inbred line,RIL)的RIL群体。基于GBS(genotypingby-sequencing)技术获得的高密度多态性SNP(single nucleotide polymorphism)位点,构建了包含1262个Bin标记的高密度遗传图谱。采用完备区间作图法,对5个环境条件下的粒长、粒宽、百粒重、粒长/粒宽4个性状分别进行QTL(quantitative trait locus)定位,共检测到30个QTL。利用5个环境性状均值,共检测到11个QTL。其中粒长主效QTL qklen1、粒长/粒宽主效QTL qklw1在3个单环境条件下均被检测到,且定位在第1染色体相邻区域,物理位置分别为210~212 Mb、207~208 Mb,表型贡献率分别为22.60%和26.79%,被认为是控制玉米籽粒形状的主效位点。针对第1染色体207~212 Mb区间,采用成组法t检验,对黄早四(受体)和Mo17(供体)构建的BC3F1回交群体进行单标记分析。结果表明,在BC3F1群体中qklen1和qklw1同样具有显著的遗传效应。本研究结果不仅为分子标记辅助选择籽粒性状提供了实用标记,而且为主效基因的进一步精细定位和候选基因挖掘奠定了基础。     

水稻不育系抽穗包颈性状的遗传研究

为了探讨水稻不育系抽穗包颈性状的遗传基础,且为选育不包颈或包颈轻的不育系提供依据,本研究利用W9593S(抽穗包颈轻)与培矮64S(抽穗包颈重)2个光温敏核不育系杂交、回交构建遗传群体,采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传体系的6世代联合分离分析方法,剖析了水稻不育系抽穗包颈性状的遗传模型,并与F2群体QTL定位结果进行比较分析。结果表明:经分离分析,穗粒外露度、包颈长均表现为B-1模型(2对加性-显性-上位性主基因模型);包颈度、顶1节间长和剑叶鞘长的最适模型分别为D-4(1对负向完全显性主基因+加性-显性多基因遗传模型)、D-1(1对加性-显性主基因+加性-显性多基因遗传模型)和C-0模型(加性-显性-上位性多基因遗传模型)。对F2分离群体进行QTL定位,共检测到分别与穗粒外露度、包颈长、包颈度、顶1节间长和剑叶鞘长有关的25个QTL,分布于第1、第2、第4、第5、第6、第7和第12染色体上,表型贡献率变幅为2.85%~16.73%。其中位于第12染色体与SSR标记RM3331连锁的QTL以及位于第6染色体分别与SSR标记RM439和RM3765连锁的QTL均同时影响穗粒外露度、包颈长和包颈度3个性状,位于第4染色体分别与SSR标记RM255和RM3687连锁的QTL同时影响顶1节间长和剑叶鞘长2个性状,这5个QTL位点可能是调控不育系抽穗包颈性状的重要位点。QTL定位结果与6世代分离分析结果在某种程度上具有相似性,又不完全一致,可能与这两种方法依据的遗传群体不同以及数量性状受环境影响较大有关。     

日本水稻品种越光稻米的外观品质性状的QTL遗传剖析

稻米外观品质是稻米品质的一个重要方面,是消费者选择的重要依据之一,在一定程度上影响稻米市场价格。本研究利用一个日本优质粳稻品种越光(轮回亲本)和一个印度的籼稻品种Kasalath杂交产生的回交重组自交系(backcross recombinant inbred lines,BILs)对7个控制稻米外观品质主要性状(粒长、粒宽、粒厚、粒长宽比、垩白粒率、垩白大小和垩白度)数量性状基因位点（quantitative trait locus,QTL）进行定位分析。共检测到影响7个性状的22个QTLs,分布在8条染色体上,贡献率为5.65％-29.20％。其中在第5染色体上的R2232分子标记附近区域检测到影响4个性状的QTLs;在第3染色体上C1448和第6染色体G200分子标记附近区域分别检测到同时影响3个性状的QTLs,表明了这3个染色体区域对控制稻米外观品质性状中的有着重要作用。本研究检测到的QTLs及其两侧的分子标记可以用于改良稻米外观品质的分子辅助育种。     

水稻苗期根部性状的遗传分析和最长根长QTL qLRL4的精细定位

为了解析水培苗期根系相关性状的遗传调控,以籼稻9311和粳稻日本晴(Nipponbare, NPB)为亲本的148个株系构成的重组自交系群体为材料,对水稻幼苗根系相关性状开展QTL分析。在2次重复中共检测到26个控制最长根长、总根系长、根表面积、根体积和根直径的QTL,分布在水稻第1、2、4、7、9、10、11号共7条染色体上,发现了水稻第2、4、7和10号染色体上的4个QTL簇,包括第4号染色体上控制最长根长的QTL qLRL4。为了精细定位该QTL,我们构建了以9311为背景、插入缺失标记IND4-1和IND4-4间来自NPB的近等系NIL-qLRL4。利用NIL-qLRL4和9311构建的F2群体,最终将qLRL4精细定位在标记IND4-1和IND4-3之间约68.23 kb的区间内并预测了候选基因。此根长QTL的精细定位将有助于水稻根长遗传机理的研究,为探究水稻根系形态建成的分子机制奠定了基础。     

一个东乡野生稻苗期耐旱主效QTL-qDR7的分离鉴定

东乡野生稻作为迄今世界上分布最北的野生稻,具有耐旱、抗病虫、耐冷等优良抗逆特性,是宝贵的稻种资源。定位耐旱性相关QTL,对阐明其耐旱特性具有重要意义。本研究以东乡野生稻与9311构建的遗传群体为试验材料,开展东乡野生稻耐旱QTL定位研究。在7号染色体定位到一个耐旱主效QTL-qDR7,含有qDR7的株系在干旱条件下株高、最长根长、根表面积和根鲜重均比不含该QTL的株系要高,耐旱性明显强于不含有q DR7的株系。进一步分离鉴定过程中,把qDR7定位于7号染色体分子标记Indel8与Indel13间554.4 kb范围内。该研究结果有助于把东乡野生稻耐旱性优良基因导入栽培品种提供理论依据。     

利用籼粳交“热粳35/协B”F_2群体对水稻再生力的QTL分析

为了揭示水稻再生力和再生后期耐寒的遗传基础,本研究以"热粳35/协B"226个F2单株为材料,构建了1张含156个SSR标记的分子图谱。分别在水稻成熟、再生和再生后期调查单株穗数、再生穗数和再生后期穗数,利用Excel 2003和MAPMAKER 3.0软件进行性状相关分析和QTL检测。结果表明,3个性状在F2群体呈现连续正态分布,表现为数量性状遗传特征。再生穗数分别与单株穗数和再生后期耐寒穗数呈极显著正相关(0.37和0.36)。3个性状共检测到10个QTLs,分布在第1、2、6、7、8、11和12号染色体上。其中,数6个单株穗QTLs,LOD值介于2.61~79,贡献率介于0.67%~22.72%。2个再生穗数QTLs,LOD值分别为3.08和3.90,贡献率分别为16.01%和23.35%。2个再生后期穗数QTLs,LOD值分别为2.75和5.12,贡献率分别为12.18%和25.12%。3个性状各检测到1对上位性QTL,相同染色体上相同标记区间没有重复检测到同时控制3个性状QTLs。说明3个性状受独立的遗传因子控制,在分子层面上单株穗数、再生穗数以及再生后期耐寒穗数各性状间没相关性。     

基于两个陆地棉低世代群体定位纤维品质相关QTL

【目的】定位棉花纤维品质性状相关的数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)。【方法】以陆地棉高强纤维品系中棉所679和纤维品质一般的农垦5号为亲本构建包含200个单株的F2群体及对应的F2:3家系群体,对2个群体的纤维长度、断裂比强度等5个纤维品质性状进行检测。用6 688对简单重复序列(Simple sequence repeat, SSR)引物在双亲间筛选,得到149对多态性引物,以F2为作图群体,使用QTL IciMapping软件进行连锁图谱构建,并对F2及F2:3群体进行QTL定位。【结果】根据F2群体基因型信息构建了1张包含119个标记、28个连锁群、总长为1 173.5 cM(centiMorgan)的遗传连锁图谱。分别在F_2、F2:3群体中检测到9个和11个与纤维品质性状相关的QTLs,这些QTLs分布在11个连锁群上。其中F2群体的qFL-D11-1、q BT-D11-1与F2:3群体的qFL-D11-1、q MIC-D11-1均定位在标记DPL0062与HAU0423之间,推测这些位点可能是控制纤维品质性状的重要QTL。【结论】利用多个群体进行QTL定位有益于发现稳定的QTL位点,控制纤维品质性状的基因可能成簇存在,为挖掘纤维品质性状相关基因及分子标记辅助育种奠定基础。     

基于两个陆地棉低世代群体定位纤维品质相关QTL

【目的】定位棉花纤维品质性状相关的数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)。【方法】以陆地棉高强纤维品系中棉所679和纤维品质一般的农垦5号为亲本构建包含200个单株的F2群体及对应的F2:3家系群体,对2个群体的纤维长度、断裂比强度等5个纤维品质性状进行检测。用6 688对简单重复序列(Simple sequence repeat, SSR)引物在双亲间筛选,得到149对多态性引物,以F2为作图群体,使用QTL IciMapping软件进行连锁图谱构建,并对F2及F2:3群体进行QTL定位。【结果】根据F2群体基因型信息构建了1张包含119个标记、28个连锁群、总长为1 173.5 cM(centiMorgan)的遗传连锁图谱。分别在F_2、F2:3群体中检测到9个和11个与纤维品质性状相关的QTLs,这些QTLs分布在11个连锁群上。其中F2群体的qFL-D11-1、q BT-D11-1与F2:3群体的qFL-D11-1、q MIC-D11-1均定位在标记DPL0062与HAU0423之间,推测这些位点可能是控制纤维品质性状的重要QTL。【结论】利用多个群体进行QTL定位有益于发现稳定的QTL位点,控制纤维品质性状的基因可能成簇存在,为挖掘纤维品质性状相关基因及分子标记辅助育种奠定基础。