控制普通野生稻种子休眠性QTL的定位

水稻种子休眠性是关系到稻米品质和稻种质量的一个重要农艺性状。研究水稻种子休眠性遗传及分子机制对培育具有适度休眠性的优良水稻品种具有重要意义。本研究以籼稻品种9311为受体、普通野生稻为供体的染色体片段置换系群体为材料,在后熟不同时间检测群体种子休眠性,对控制种子休眠性的QTL进行定位分析,共定位到14个QTL,分布在第3、第4、第5、第6、第7、第10、第11、第12染色体上。筛选休眠性显著强于背景亲本9311的家系,分析这些家系携带的QTL数目,表明携带的位点越多,休眠性越强。进一步利用家系Q14与9311的F2群体验证了第7染色体标记RM180和RM21323之间存在一个效应较大的QTL qSD-7-2,该位点LOD值为18.49,可解释的表型变异率为33.53%,表明该位点是一个控制普通野生稻种子休眠性的主效QTL,且能稳定遗传。本研究为野生稻种子休眠基因的精细定位及克隆奠定了基础,且为培育强休眠性籼稻品种提供了育种材料。     

水稻品种魔王谷粒形、剑叶性状和株高QTL定位

以粳稻魔王谷和籼稻CO39配组衍生的280个重组自交系为材料, 2015年和2016年对其粒形、剑叶形态、株高性状进行了相关性分析和QTL检测。剑叶长分别与粒厚和株高存在极显著负相关和正相关, 剑叶宽与粒宽存在极显著正相关。检测到17个粒形QTL, 分布于第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第9和第10染色体上, 贡献率为3.51%~48.65%; 其中, 第3染色体RM6080-RM6283区间对粒长和千粒重兼具显著作用, 第5染色体RM8211-RM3381区间同时影响粒宽和粒厚。检测到12个控制剑叶形态性状的QTL, 分布于第1、第3、第4、第6、第7和第9染色体上, 贡献率为4.26%~38.40%; 有5个多效QTL区间, 其中, 第4染色体RM252-SFP4_6区间同时控制剑叶长、剑叶宽、剑叶面积和粒长, 第9染色体RM257-RM3909区间同时影响剑叶面积和粒长。只检测到一个控制株高的QTL, 位于第1染色体的RM6333-RM5536区间, 是一个主效QTL, 贡献率为28.76%。这些结果为进一步开展粒形、剑叶形态、株高基因的精细定位、克隆和分子辅助育种奠定了基础。     

利用Ⅱ-32B/A7444组合CSSL群体定位水稻7个穗部性状QTL

为发掘水稻穗部性状有利等位变异,构建了以籼稻保持系II-32B为遗传背景的A7444染色体片段置换系群体;利用QTL Ici Mapping 4.1软件对该群体7个穗部性状进行了QTL定位。结果 2年共检测到26个QTL。2年均检测到的13个QTL中,控制一次枝梗数的4个QTL位于第1、第6、第8和第9染色体,平均贡献率分别为15.16%、13.10%、29.74%和11.21%,平均加性效应分别为-1.40、1.01、1.11和0.77。控制二次枝梗数的2个QTL位于第6和第8染色体,平均贡献率分别为10.97%和21.39%,平均加性效应分别为5.45和6.36。控制每穗总粒数的3个QTL位于第2、第6和第8染色体,平均贡献率分别为8.65%、12.52%和31.22%,平均加性效应分别为-18.61、22.23和31.87。控制每穗实粒数的1个QTL位于第8染色体,平均贡献率为28.06%,平均加性效应30.85。控制千粒重的2个QTL位于第2染色体,平均贡献率分别为44.65%和17.51%,平均加性效应分别为2.88和-2.51。控制粒宽的1个QTL位于第10染色体,平均贡献率为21.96%,平均加性效应为0.11。第2、第6和第8染色体分别存在同时控制二次枝梗数、每穗总粒数和每穗实粒数QTL的区段。qSBN6和qSBN8所在区间与Hd1和DTH8的相同,但分别存在16处和1处碱基差异,推测为Hd1和DTH8的不同等位基因。qSBN2为新检测到的控制二次枝梗数位点。研究结果为实施分子标记聚合育种提供了有用信息。     

玉米抗穗粒腐病QTL定位

用已构建的包括88个AFLP标记和151个SSR标记的遗传图谱和230个F₂植株用于抗病QTL定位研究,在四川雅安、绵阳对F2株系进行抗病性鉴定,采用复合区间定位法进行抗病QTL检测。在雅安检测到位于第2、3、4、6和9染色体上的抗病QTL 6个,解释表型变异的8.3%~25.7%;在绵阳检测到位于第1、6、7和9染色体上的抗病QTL 4个,解释表型变异的11.3%~26.4%。在10个抗病QTL中,位于第6和第9染色体上的2个同时在两点被检测到,贡献率均超过15%,表明玉米穗粒腐病确实存在遗传抗病性。利用2个环境抗病指数的平均值进行抗性QTL检测,共检测到位于第1、6和7连锁群上的3个抗性QTL,单个QTL的贡献率在8.9%~17.2%之间。结果有助于了解玉米穗粒腐病的抗性机制,并为分子标记辅助选择提供理论支撑。     

稻米淀粉黏滞性QTL定位及其G×E互作分析

用珍汕97B/密阳46构建RIL群体及其遗传图谱,经海南和杭州两地遗传试验,以精米粉RVA谱5个参数特征值PKV、HPV、CPV、BDV和SBV作为研究稻米淀粉黏滞性的指标,运用检测QTL主效应、上位性效应和G×E互作效应的遗传分析方法,进行QTL联合分析。结果表明, (1)在检测到涉及5个性状的9个主效应QTL中,除PKV位于第5染色体qPKV5外,其余8个QTL均位于第6染色体上;(2)5个性状均检测到位于第6染色体RM197-RZ516区间的主效应QTL,很可能它们为同一基因,该基因还与Wx基因处于相同区域;(3)检测到与PKV、HPV、CPV、BDV等4个性状有关的QTL主效基因均表现有G×E互作,且方向一致,在海南试验中有增效作用;(4)还检测到涉及5个性状的10对上位性互作效应,但均未发现有显著的上位性×环境互作效应。     

玉米种子休眠性的QTL定位

选用两个种子休眠性差异较大的普通玉米自交系R08与A318组配的F2群体共331个单株,构建了包含137个SSR标记的分子遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组2 076.7 cM,平均图距15.2 cM。采用复合区间作图法对F_2:3家系种子休眠性数据进行分析,共检测到7个QTL,分别位于玉米第1、3、5和10染色体上。7个QTL的贡献率在2.45%~26.     

水稻剑叶QTL定位及遗传偏分离分析

利用TY319/8B的籼粳杂交F3群体的121个单株,对剑叶长、剑叶宽及剑叶长宽比3个性状进行QTL检测,同时利用116对共显性标记对作图群体进行偏分离分析。共定位到6个控制剑叶形态QTL,其中2个剑叶长QTL,3个剑叶宽QTL,1个剑叶长宽比QTL,分别位于第4、第6、第7、第8、第10染色体,LOD值介于2.51~3.44,解释表型变异贡献率介于5.53%~11.44%,所有QTL均为已经报道过的。偏分离结果显示:有39对标记表现为偏分离,占总标记数量的33.62%,同时检测到4个偏分离热点区域,即第1染色体上RM283~RM3738,第3如染色体上InDel8~InDel12,第6染色体上RM510~RM3183,第12染色体上RM1880~RM235。     

水稻剑叶角度与主穗产量的遗传剖析

理想水稻株型的选育与高产育种密切相关,而剑叶角度则是构成水稻理想株型的重要指标之一,同时也是影响水稻产量的重要因素。合理开发利用水稻中控制剑叶角度及产量相关的数量性状基因座位（QTL）,并结合分子育种技术,可更好地为高产制繁种目标服务。通过应用由244个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系（RIL）群体,构建含256个分子标记的连锁图谱,采用QTL区间作图法对剑叶角度及主穗产量等5个性状进行定位分析,共检测到17个QTL,分布于染色体1、2、3、5、6、9、10、11。这些QTL对相应性状的贡献率介于3.46%~25.64%之间。在第1染色体上检测到控制5个性状的QTL,其中控制剑叶角度的两个QTL;在第2、3、9、10、11染色体上分别检测到各一个QTL;第5染色体上检测到控制剑叶、每穗总粒数和每穗实粒数的3个QTL;1个每穗实粒数和2个每穗实粒重的QTL分布于第6染色体上。多个区间表现出对两个性状的显著作用,其中第1染色体2个,第6染色体1个。相关性分析表明,较小的剑叶角度可通过提高结实率进而显著增加产量。     

利用高密度SNP 遗传图谱定位小麦穗部性状基因

小麦穗部性状之间相关性密切, 其中穗粒数和千粒重是重要的产量构成要素, 挖掘与穗部性状相关联的基因位点对分子标记辅助育种及解释基因效应具有重要意义。本研究以RIL群体(山农01-35×藁城9411) 173个F_8:9株系为材料, 利用90 k小麦SNP基因芯片、DArT芯片技术及传统的分子标记技术构建的高密度遗传图谱, 在5个环境下进行穗部相关性状QTL定位。检测到位于1B、4B、5B、6A染色体上7个控制千粒重的加性QTL, 解释表型变异率6.00%~36.30%, 加性效应均来自大粒母本山农01-35; 检测到8个控制穗长的加性QTL, 解释表型变异率14.34%~25.44%; 3个控制穗粒数的加性QTL; 5个控制可育小穗数的加性QTL; 3个控制不育小穗数的加性QTL, 贡献率为8.70%~37.70%; 4个控制总小穗数的加性QTL; 6个控制小穗密度的加性QTL。通过基因型与环境互作分析, 检测到32个加性QTL, 解释表型变异率0.05%~1.05%。在4B染色体区段EX_C101685–RAC875_C27536检测到控制粒重、穗长、穗粒数、可育小穗数、不育小穗数、总小穗数的一因多效QTL,其贡献率为5.40%~37.70%, 该位点在多个环境中被检测到, 是稳定主效QTL。在6A染色体wPt-0959-TaGw2-CAPS区间上检测到控制粒重、总小穗数的QTL。研究结果为穗部性状的分子标记开发、基因精细定位和功能基因克隆奠定了基础。     

利用永久F2群体在不同光周期环境下定位玉米株高QTL

为了研究热带玉米株高的遗传机制, 利用温热组合黄早四×CML288衍生的重组自交系群体构建了一个包含278个组合的永久F₂群体, 分别在海南三亚、河南郑州和洛阳、北京昌平和顺义等5个地点3种光周期环境中进行株高鉴定。利用复合区间作图法在3种光周期环境下共定位到12个不同的玉米株高QTL。位于第1染色体上的qPH1-2和位于第4染色体上的QTL qPH4在3个环境中同时被检测到, 表明这2个QTL在不同日照环境下均能稳定表达。位于第3染色体上的qPH3在短日照环境下能解释株高遗传变异的32.13%, 而在2个长日照环境下并未被检测到, 表明此QTL是短日照环境下特异表达的主效QTL。第10染色体上QTL qPH10-1分别解释2个长日照环境中株高遗传变异的25.39%和39.58%, 是长日照环境下特异表达的主效株高QTL。     

Comparative analysis of Australian and Canadian barleys for seed dormancy and malting quality

The association between high malting quality and pre-harvest sprouting (PHS) susceptibility is a key challenge when developing new malting barley varieties. A new malting barley variety Baudin has successfully combined high malting quality and PHS tolerance. A doubled haploid population was developed for mapping PHS tolerance and seed dormancy from a cross of Baudin?×?AC Metcalfe using 233 molecular markers. Three QTLs were mapped for seed dormancy based on the standard germination test at 24, 48 and 72?h. One major QTL was mapped to the long arm of chromosome 5H controlling seed dormancy and PHS tolerance from Baudin. Two other minor QTLs were identified from Baudin on chromosomes 3 and 7H. QTL/QTL interaction was detected for seed dormancy between chromosomes 3 and 5H. The PHS tolerance allele of the 5H QTL from Baudin contributes to higher malt yield without significant impact on diastatic power, beta-glucan content and wort viscosity. QTL from Baudin provide new sources to integrate PHS tolerance and high malting quality.     

QTL analysis of seed dormancy in rice (Oryza sativa L.)

Effective cumulative temperature (ECT) after heading would be a more reasonable parameter for seed sampling of pre-harvest sprouting/seed dormancy (SD) tests in segregating populations than the days after flowering. SD is an important agronomic trait associated with grain yielding, eating quality and seed quality. To identify genomic regions affecting SD at different grain-filling temperatures, and to further examine the association between SD and ECT during grain-filling, 127 double haploid (DH) lines derived from a cross between ZYQ8 (indica)/JX17 (japonica) by anther culture were analyzed. The quantitative trait loci (QTLs) and their digenic epistasis for SD were identified using a molecular linkage map of this population. A total of four putative QTLs for SD (qSD-3, qSD-5, 6 and 11) were detected on chromosomes 3, 5, 6 and 11, together explaining 41.4% of the phenotypic variation. Nine pairs of digenic epistatic loci were associated with SD on all but chromosome 9, and their contributions to phenotypic variation varied from 2.87%–8.73%. The SD QTL on chromosome 3 was identical to the QTLs found in other mapping populations with different genetic backgrounds, which could be a desirable candidate for gene cloning and marker-assisted selection in rice breeding.     

Detection of QTLs for traits associated with pre-harvest sprouting resistance in bread wheat (Triticum aestivum L.)

Pre-harvest sprouting (PHS) is one of the serious problems for wheat production, especially in rainy regions. Although seed dormancy is the most critical trait for PHS resistance, the control of heading time should also be considered to prevent seed maturation during unfavorable conditions. In addition, awning is known to enhance water absorption by the spike, causing PHS. In this study, we conducted QTL analysis for three PHS resistant related traits, seed dormancy, heading time and awn length, by using recombinant inbred lines from ‘Zenkouji-komugi’ (high PHS resistance) × ‘Chinese Spring’ (weak PHS resistance). QTLs for seed dormancy were detected on chromosomes 1B (QDor-1B) and 4A (QDor-4A), in addition to a QTL on chromosome 3A, which was recently cloned as TaMFT-3A. In addition, the accumulation of the QTLs and their epistatic interactions contributed significantly to a higher level of dormancy. QDor-4A is co-located with the Hooded locus for awn development. Furthermore, an effective QTL, which confers early heading by the Zenkouji-komugi allele, was detected on the short arm of chromosome 7B, where the Vrn-B3 locus is located. Understanding the genetic architecture of traits associated with PHS resistance will facilitate the marker assisted selection to breed new varieties with higher PHS resistance.     

Identification of QTL for stalk sugar-related traits in a population of recombinant inbred lines of maize

Increasing sugar content in silage maize stalk improves its forage quality and palatability. The genetic mapping and characterization of quantitative trait loci (QTLs) is considered a valuable tool for trait enhancement, yet little information on QTL for stalk sugar content in maize has been reported. To this end, we investigated QTLs associated with stalk sugar traits including Brix, plant height (PHT), three ear leaves area (TELA), and days to silking (DTS) in two environments using a population of 202 recombinant inbred lines from a cross between YXD053, which has a high stalk sugar content, and Y6-1, which has a low stalk sugar content. A genetic map with 180 SSR and 10 AFLP markers was constructed, which spanned 1,648.6 cM of the maize genome with an average marker distance of 8.68 cM, and QTLs were detected using composite interval mapping. Seven QTLs controlling Brix were mapped on chromosomes 1, 2, 6 and 9 in the combined environments. These QTLs could explain 2.69–13.08 % of the phenotypic variance. One major QTL for Brix on chromosome 2 located between the markers bnlg1909 and umc1635 explained 13.08 % of the phenotypic variance. Y6-1 also contributed QTL allele for increased Brix on chromosome 6. One major QTLs controlling PHT on chromosome 1 and TELA on chromosome 4 were also identified and accounted for 13.68 and 12.49 % of the phenotypic variance, respectively. QTL alleles for increased DTS were located on chromosomes 1 and 5 of YXD053. Significant epistatic effects were identified in four traits, but no significant QTL × environment interactions were observed. The information presented here may be valuable for stalk sugar content improvement via marker-assisted selection in silage maize breeding programs.     

陆地棉种子物理性状QTL定位

定位棉花种子性状的基因对揭示棉花种子性状的遗传规律,以及明确棉花种子、产量、纤维品质等性状间的遗传关系具有重要意义。以(渝棉1号×T586) F_2:7重组近交系群体构建的遗传连锁图谱,在鉴定270个家系3个环境种子物理性状的基础上,利用MQM作图方法,共检测到34个种子物理性状QTL,包括9个种子重(qSW)、5个短绒重(qFW)、3个短绒率(qFP)、8个种仁重(qKW)、6个种子壳重(qHW)和3个种仁率(qKP)QTL,它们可解释4.6%~80.1%的性状表型变异。9个QTL在2个或3个环境中被检测到,其中包括第12染色体显性光子位点的短绒重与短绒率QTL,以及另外7个微效应QTL。34个QTL分布于15条染色体,其中A染色体组20个,D染色体组14个。有12个染色体区段分布有2个或2个以上的QTL,而且同一染色体区域同一亲本所具有的不同性状QTL的方向大多数与性状表型相关系数的正负一致。     

用(培矮64s/Nipponbare)F2群体对水稻产量构成性状的QTL定位分析

用水稻测序品种培矮64s和Nipponbare为亲本构建的含137个SSRs标记的连锁遗传图谱和(培矮64s/Nipponbare)F2群体的180个单株,对水稻的单株有效穗数、穗粒数、穗实粒数、结实率、穗着粒密度、千粒重等6个产量构成性状进行了QTL定位分析.共检测到6个性状的22个QTLs,分布在第1、2、4、5、6、9、10、11、12等9条染色体的14个区域,表型贡献率5.0%～19.3%;相关性较强的性状之间具有较多共同或紧密连锁的QTLs;集中分布的QTLs之间既有同向连锁,也有反向连锁.对不同水稻群体定位的同源QTL进行了比较,对QTL在染色体上的集中分布,以及用QTL定位结果和生物信息学方法相结合预测基因的功能等进行了探讨.     

水稻苗期模拟干旱胁迫条件下表型性状QTL定位

以耐旱性差异较大的两个亲本珍汕97B（ZS97B）和IRAT109构建的重组自交系（RIL）为试验材料,在正常水分条件和干旱胁迫[浓度为18%的聚乙二醇-6000（PEG-6000）模拟干旱]条件对水稻苗期苗高、根长、苗高生长速率、根长苗高比、叶卷曲进行QTL定位分析,共检测到24个相关的QTL,贡献率变幅在7.35%~39.30%。其中正常条件下检测到13个相关的QTL位点,分布在第1、2、3、5、6、10、12染色体上;干旱胁迫条件下检测到11个相关的QTL位点,分布在第1、3、5、7、10、12染色体上。2种条件下检测到的QTL位点差异很大,表明不同处理条件下相关性状的遗传机制不同。此外,在第1染色体上的RM472~RM104存在控制苗高、苗高生长速率、根长、根长苗高比多个性状的QTL,并且此区间在2种处理条件下能重复检测到控制苗高位点。