玉米不同叶位叶面积的QTL定位

玉米叶面积大小及分布对玉米的有效光吸收、干物质积累和产量的形成有重要作用,探究玉米不同叶位叶面积的遗传机理对高产玉米新品种的选育具有重要意义。本研究以两个叶面积差异显著的自交系为亲本组配了含有259个单株的F2群体;以此群体为作图群体,构建了一张总长1 735.1 c M的遗传连锁图谱,该图谱包含218个SSR标记,平均图距7.96 c M。用复合区间作图法(CIM)对玉米9片叶叶面积(穗上4片叶,穗位叶,穗下4片叶)分别进行了QTL定位分析,共定位到36个叶面积QTL,主要分布于第1、2、3和5染色体上,且控制不同叶位叶面积的QTL有集中分布现象。在第2和5染色体上定位到7个贡献率大于10%的QTL,第2染色体phi090-umc1256标记区间内的3个QTL位点可解释穗上3片叶的表型变异分别为12.7%、13.1%和11.1%;第5染色体umc1563-umc2301标记区间内的4个QTL位点可解释穗位叶及穗下第2、3、4叶的表型变异分别为15.4%、13.1%、12.3%和10.4%;这两个标记区间可能是调控玉米叶面积的重要区段。研究结果有助于进一步探究玉米不同叶位叶面积的遗传机制。     

利用改进的复合区间作图法和F1代群体进行杉木的QTL作图

区间作图和复合区间作图最先是为近交群体而设计的QTL作图方法，现已得到了广泛的应用。本文将它们应用于林木的F1代群体的QTL作图，称为改进的区间作图和复合区间作图法。该方法考虑了林木F1代1：1分离位点的信息，不同于通常的“拟测交”作图法。采用该方法，本文利用两个杉木无性系句容0号杉和柔叶杉的AFLP分子标记遗传连锁图谱对杉木的13个数量性状进行了QTL定位。当似然比统计量的阀值取为13．82(对应于LOD为3．0)时，在两张杉木遗传连锁图谱上，共搜索到了25个QTL。在句容0号无性系遗传连锁图谱上，有5个QTL分布在4个连锁群上。在柔叶杉的遗传连锁图谱上，有20个QTL分布在3个连锁群上，其中第6连锁群上集中了高达13个QTL。这一新的QTL作图方法在作图精度上有了较大的提高。文中所有的计算都是使用Mathematica软件编程完成的。     

陆地棉光合相关性状的QTL定位分析

光合作用是棉花产量的主要物质来源。本研究以高光效陆地棉冀优861和低光效陆地棉新陆早25号为亲本组配的196个F₂单株为作图群体,利用SSR（Simple Sequence Repeat）标记构建陆陆杂交遗传连锁图谱,共有30个标记位点连锁,包含4个连锁群,全长244.4cM。利用QTL IciMapping 4.1软件的完备区间作图法对冀优861×新陆早25号F_2:3家系的光合相关性状进行QTL作图分析,共定位到光合相关5个性状的10个QTLs,其中1个光合速率QTL和1个胞间CO₂浓度QTL分别定位在D3和D7染色体上。本研究为棉花光合相关性状QTL的精细定位及分离克隆打下基础,为聚合棉花高光效分子标记辅助育种提供理论依据。     

玉米抗甘蔗花叶病毒QTL的初步研究

以黄早四(抗)×掖107(感)的F2分离群体(184个单株)为作图群体, 构建了具有65个SSR标记位点的遗传连锁图谱, 覆盖玉米基因组1333.3 cM, 标记间平均距离20.5 cM. 通过人工接种鉴定评价184个F3家系对SCMV引起的玉米矮花叶病的抗性反应. 采用复合区间作图法对抗病数量性状位点(QTL)进行定位及遗传效应分析, 结果共检测到3个QTLs,     

陆海高代回交群体抗黄萎病QTL定位

【目的】定位棉花抗黄萎病数量性状位点(Quantitative trait loci, QTL)。【方法】以海7124和TM-1配制抗感组合F1,再以鲁棉研28为轮回亲本构建的137个BC4F1家系为作图群体,筛选出多态性重复序列(Simple sequence repeat, SSR)标记,并与已发表的整合高密度遗传连锁图谱相比对,构建遗传图谱。采用复合区间作图法(Composite interval mapping,CIM)进行大田和病圃两个环境下抗黄萎病QTL定位。【结果】216个多态性SSR位点分布在26条染色体上,可覆盖棉花基因组3 380 cM(centi Morgan),标记间平均距离15.77 cM。定位到6个QTLs,分布在6条染色体上,可解释表型变异8.56%~20.26%,其中5个QTLs与前人研究结果相一致,在第1染色体上新定位到一个QTL。本研究可为分子标记辅助选择抗病育种提供帮助。【结论】定位到6个黄萎病相关QTLs,其中1个是在第1染色体上新发现的QTL。     

净套作大豆产量性状的QTL分析

为解决中国大豆产业供给不平衡,培育大豆高产品种,提高玉米-大豆套作模式中大豆的产量,明确荫蔽条件下大豆的遗传机制,本研究利用QTL Ici Mapping软件构建了一个含有126个SSR标记的连锁图谱,覆盖大豆17条染色体,并采用完备区间作图法在净套作条件下对贡选1号和南032-4构建的F2:3群体中的8个产量相关性状进行QTL检测和效应估算。以LOD=3.0为阈值,在净作和套作条件下分别检测到42个和19个与大豆产量性状相关的QTL,分布于A1、C2、D2、I、L等15个连锁群,可解释0.47%~23.13%的表型变异。在同一标记区间内同时检测到控制多个性状的QTL,表现出一因多效;且在净作和套作条件下检测到的QTL差异显著,说明产量QTL与环境之间存在互作。     

一个新矮生玉米种质资源矮生性状QTL的定位

用新发现的玉米矮生种质资源矮2003×冀257构建的255个F2:3家系为作图群体, 利用114个覆盖玉米全基因组的SSR标记构建连锁图谱, 图谱总长度2 852.1 cM, 标记间平均距离为27.42 cM。2006年在北京与海南进行随机区组试验, 鉴定了255个F2:3家系成株期株高。用复合区间作图法(composite interval mapping, CIM), 对控制玉米株高性状的遗传位点进行QTL检测。在两个不同环境下均检测到相同的控制玉米株高的QTL位点3个, 分别位于第1和第2条染色体。其中在第1染色体上的1.10~1.11区段存在一个控制株高的主效QTL, 与dwarf plant8 (d8)位置相近, 在北京和海南环境下分别能够解释株高表型变异的50.5%和37.5%, 作用方式表现为显性效应。深入的序列分析结果显示, 该基因/QTL位于已知的d8基因下游20~30 cM的染色体区间, 这可能是玉米中控制株高的一个新基因。     

海陆渐渗系棉花主要纤维品质性状的QTL定位分析

本研究以海陆渐渗系13-1×辽棉12组配的195个单株的F2群体为作图群体,构建遗传连锁图谱,挖掘与纤维品质相关稳定的QTL,为标记辅助13-1选择育种提供依据。本研究利用SSR标记和Joinmap3.0软件构建遗传连锁图谱,并通过Ici Mapping完备区间作图法对F2及F2:3家系进行纤维品质性状QTL定位。结果显示:构建的遗传连锁图谱包含39个多态性标记、13个连锁群,该图谱总长1 174.4 c M,覆盖棉花基因组的26.7%;共检测到37个与纤维品质相关的QTL,其中伸长率2个,整齐度9个,马克隆值19个,比强度7个,分布在10个染色体上。19个有利等位基因来自海陆渐渗系13-1,18个有利等位基因来自辽棉12,发现两个稳定的QTL位点,可作为海陆渐渗系棉花纤维品质基因功能研究的候选基因。本研究筛选出的多态性标记可辅助前期选择。     

大豆株高QTL发育动态分析

应用分子遗传连锁图谱和条件QTL定位方法对性状进行动态分析是发育遗传学新的研究方法。采用来自Charleston ×东农594的143个重组自交系（RILs），构建了一个20条连锁群的大豆分子遗传连锁图谱，以此为基础，采用复合区间作图法共定位了28个显著影响株高发育的非条件QTL，以条件分析方法和复合区间作图法相结合定位了21个影响株高发育的条件QTL。不同发育时期显著影响株高的QTL数目和遗传效应的变化，说明控制株高发育的数量基因位点是选择性表达的。因此，进行标记辅助选择时综合考虑不同发育时期表达的QTL，才能取得较好的效果。     

玉米抗纹枯病QTL定位

以玉米自交系R15（抗）×掖478（感）的229个F₂单株为作图群体,构建了包含146个SSR标记位点的遗传连锁图谱,全长1 666 cM,平均图距11.4 cM。通过麦粒嵌入法对F2:4群体进行人工接种纹枯病菌,并以相对病斑高为病级划分标准鉴定了玉米纹枯病的抗性。用复合区间作图法分析抗病QTL及遗传效应,共检测到9个抗性QTL,分布于第1、2、3、4、5、6和10条染色体上,单个QTL可解释表型方差的3.72%~7.19%,其中有2个QTL位于染色体6.01抗病基因簇附近。     

棉花叶绿素含量和光合速率的QTL定位

 为了探讨棉花光合作用及相关生理性状的遗传规律, 利用四交分离作图群体泗棉3号/苏12//中4133/8891的273个F_2：3家系为材料,用MAPQTL5.0软件及区间作图方法(IM), 对棉花叶绿素含量及光合速率进行了QTL分析。检测到3个与叶绿素含量相关的QTL, 分别位于染色体D6、D8和A10, 解释性状表型变异的4.3%, 4.5% 和5.2%。检测到3个与光合速率相关的QTL, 位于D5、D6和A11染色体, 解释性状表型变异的3.8%,7.4% 和8.4%。两个性状所有QTL的遗传效应均以加性效应为主。本研究定位的棉花叶绿素含量和光合速率QTL均是首次报道,可尝试应用于高光效育种的分子标记辅助选择。     

基于叶绿素荧光参数的滴灌棉花氮素营养估测模型

【目的】建立基于叶绿素荧光参数的棉花叶片氮素营养监测模型,为棉花高效施氮及植株生长状况的无损监测提供方法。【方法】在水肥一体化滴灌条件下,以新陆早58号为试验材料,设置4个施氮水平,测定了棉花生长关键时期顶2(从顶部数起)至顶5叶的叶绿素荧光参数和氮素含量,分析了棉花叶片氮素含量与荧光参数的关系。【结果】(1)棉花出苗70 d后,叶片氮素含量以及光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在光化学活性(Fv/F0)、PSⅡ潜在最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ最大光化学效率(Fv’/Fm’)均随着棉花生长呈逐渐下降趋势。(2)不同氮素处理下,各叶片氮素含量以及叶绿素荧光参数Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ和Fv’/Fm’均随施氮量的增加而上升,其中N2(240 kg·hm-2)处理下各荧光参数值最大。(3)叶片氮含量与Fv、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ都呈现极显著正相关关系,与荧光参数ΦPSⅡ、Fv’/Fm’间呈现较好的指数函数关系,与荧光参数Fv、Fv/Fm、Fv/F0呈现良好的线性函数关系。顶5叶可变荧光(Fv)与叶片氮素含量建立的关系模型(y=0.0022x+1.6243)的模拟效果最好,决定系数达到0.928,相关系数达到0.963,呈极显著正相关。【结论】适量施氮(240 kg·hm-2)能够提高PSⅡ的活性及PSⅡ反应中心开放部分的比例,进而改善棉花叶片光合能力。顶5叶氮素含量与叶绿素荧光参数Fv构建的模型精确度和拟合效果较其他荧光参数好,因此可以选用荧光参数Fv来监测棉花叶片氮素含量,进而监测植株的氮素营养状况。     

QTL Mapping of Chlorophyll Content in Gossypium hirsutum and Gossypium barbadense Backcross Inbred Lines

[Objective] The purpose of this study was to map quantitative trait loci (QTL) related to chlorophyll content based on Soil and Plant Analyzer Development (SPAD) readings in cotton. [Method] The 195 BILs (Backcross Inbred Lines) were produced by a cross between Gossypium barbadense Hai 7124 and G. hirsutum CRI 36, using CRI 36 as the recurrent parent for backcrossing with F1 to produce BC1F1, followed by seven generations of selfing. The genetic linkage map was constructed in a previous study. QTLs of chlorophyll SPAD value in the first flowering and boll development stages were identified with inclusive composite interval mapping (ICIM) method of the BIP and MET models in IciMapping 4.1 software, respectively. [Result] In total, nine chlorophyll SPAD reading QTLs were identified on 6 chromosomes. The q-SPAD-A11-1 detected at the first flowering stage overlapped with q-SPAD-A11-2 detected at the boll development stage, contributing 5.08% and 5.75% of the phenotypic variation, respectively. The q-SPAD-D08-2 physical position ranged from 48.71 to 53.65 Mb on chromosome D08, which overlapped with a chlorophyll content QTL detected in a previous study. [Conclusion] The novel stable QTLs, q-SPAD-A11-1 and q-SPAD-A11-2 detected in this study provide an important piece of information for fine mapping chlorophyll content in cotton.     

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。     

毛棉苗期抗旱性状的QTL定位

【目的】通过分析毛棉苗期抗旱相关性状的数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL),以期检测稳定的主效QTL,促进栽培品种抗旱性状遗传改良及提高抗旱育种效率。【方法】以四倍体野生种毛棉(Gossypium tomentosum)和陆地棉品种中棉所12(CCRI 12)的种间杂种F2及其F2:3家系为研究材料,用于基因型分型的F2有188个系,用于表型分型的F2:3家系有149个株系。分别在干旱胁迫和正常灌水2个环境下调查表型数据。采用复合区间作图法对F2:3家系苗期相关性状抗旱系数进行QTL定位。【结果】对苗期相关性状抗旱系数的QTL定位分析,共得到16个QTL,其中与株高、叶片数、叶绿素含量、脯氨酸含量、丙二醛含量抗旱系数相关的QTL分别有5个、1个、3个、3个、4个,分布在13条染色体上。来自毛棉的5个加性QTL分别为qSHDC-19-1、qSHDC-19-2、qSLNDC-5-1、qMDADC-24-1、qMDADC-24-2,其加性效应值为0.10~0.22,解释变异9.4%~25.8%。【结论】这些与抗旱相关的QTL有助于棉花抗旱分子标记辅助选择。     

Mapping of Verticillium Wilt Resistance QTL with Interspecific Advanced Backcross Population between Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.) and Sea-Island Cotton (G. barbadense L.)

[Objective] The aim of this study was to map quantitative trait loci (QTLs) of Verticillium wilt resistance in cotton. [Method]In this study, with the cultivar Lumianyan 28(Gossypium hirsutumL.) as the recipient parent and the F₁generation obtained from the cross Hai7124 (G. barbadense) and TM-1(G. hirsutumL.) as the donor parent, an interspecific advanced backcross population was constructed. Compared with the integrated high density genetic linkage map published, simple sequence repeat(SSR) markers of polymorphism were used to construct genetic linkage map. QTLs detection was conducted by composite interval mapping method in field and disease nursery. [Result] 216 simple sequence repeated (SSR) markers of polymorphism were assigned to 26 Chromosomes with a total map distance of 3 380 cM and an average distance of about 15.77 cM between two adjacent markers. Six QTLs located on 6 chromosomes had been detected and could explain phenotypic variance with 8.56%～20.26%. Five of Six QTLs were consistent with the previous study. Moreover, one novel QTL which located on Chromosome 1 was detected in this study. These results maybe helpful for the marker-assisted development of new cultivars which were resistant to Verticillium wilt. [Conclusion] Six QTLs were detected, one of them is a new QTL on chromosome 1.     

Mapping of quantitative trait loci controlling cotton leaf curl disease resistance in upland cotton

Cotton leaf curl disease (CLCuD) is a major threat to cotton production in Asia and Africa. Using marker-assisted breeding can be the best sustainable approach to tackle CLCuD. Identification of new QTLs in the indigenous cotton germplasm is necessary to combat CLCuD. The current study was designed to construct a genetic linkage map of bi-parental F2:F3 populations developed from highly tolerant MNH-886 and highly susceptible S-12 cotton cultivars. One hundred seven CLCuD-associated simple sequence repeat (SSR) marker alleles were identified as polymorphic and three new QTLs were found on chromosomes C11, C19 and C21. Two QTLs on chromosomes C11 and C19 were detected in both F2 and F3 populations in the region flanked by SSR markers CIR316 and BNL4094, and BNL285 and BNL3348, respectively. Whereas, one QTL on chromosome C21 was detected in the region flanked by SSR markers JESPR158 and JESPR135 in both F2 and F3 generations. The CLCuD-associated QTLs identified in this study can help fine-tune the molecular mapping of the QTLs on the cotton genome against CLCuD.     

与亚洲棉光籽突变体DPL972中光籽基因紧密连锁的SSR分子标记的开发与应用

对棉纤维相关性状基因的克隆及遗传分析可为阐明纤维形成机制奠定良好基础.以野生型材料DPL971及其光籽突变体DPL972为亲本构建F2群体,其中光籽与毛籽性状分离比符合3∶1,表明突变体DPL972中的光籽基因为显性单基因(将其命名为GaFzl).结合棉花基因组数据,合成1567对SSR(Simple sequence repeat)引物,覆盖了A组13条染色体,标记多态性分析和群体连锁分析发现在染色体A08上存在15对与光籽基因GaFzl连锁的标记,其中最近的标记为SSR82,遗传距离为6.6 cM.本实验完成了GaFzl基因的染色体初步定位,开发了15个与其连锁的SSR标记,为下一步图位克隆奠定了基础.     

采用基于高分辨率熔解曲线技术的SNP标记定位徐州142无絮的短绒控制基因

【目的】定位徐州142无絮(XZ142w)突变体的短绒控制基因n2。【方法】以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)徐州142(XZ142)×XZ142w的F2群体为研究对象,利用108个简单重复序列(Simple sequence repeat,SSR)标记对n2进行初步定位,再根据2个亲本材料中有单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphic,SNP)的差异基因设计50对SNP引物,用高分辨率熔解曲线(High resolution melting,HRM)技术从中筛选在亲本间有多态性的SNP引物,并用于后代的基因分型。【结果】利用108个SSR标记将n2初步定位在26号染色体的20.2c M的遗传区间内;用HRM技术筛选到9对亲本间有多态性的SNP引物,成功实现基因分型;并结合以SSR构建的连锁图谱,将n2的遗传区间缩小为19.5 c M,n2与最近的SNP标记Cricaas20158遗传距离为5.5 c M,且遗传图谱上的标记与四倍体陆地棉测序物理图谱基本一致。【结论】HRM技术可用于棉花中的SNP检测和n2基因的定位。