小麦幼苗根系性状的QTL分析

 以小麦DH群体（旱选10号×鲁麦14）为材料，在水分胁迫及非胁迫两种条件下考察水培幼苗的单株根数、最大根长、根鲜重、根干重、根茎鲜重比及根茎干重比等根系性状。应用基于混合线性模型的复合区间作图法分析幼苗根系性状的QTL，以及基因与环境的互作。共检测到11个加性效应QTL和15对上位性互作QTL，分布在除5A、4B、2D、6D和7D以外的所有染色体上。其中3个加性效应QTL和2对上位性效应QTL控制根数；3个加性效应QTL和3对上位性效应QTL控制最大根长；2个加性效应QTL和2对上位性效应QTL控制根鲜重；2个加性效应QTL和3对上位性效应QTL影响根干重；2对上位性效应QTL控制根茎鲜重比；1个加性效应QTL和3对上位性效应QTL与根茎干重比有关。同时还分别检测到1个加性效应QTL、3对上位性效应QTL与水分环境的互作效应。对应用分子标记辅助选择幼苗抗旱优良根系性状的可能性进行了讨论。     

缺水条件下玉米籽粒产量和抗旱系数的遗传分析

采用灌水与不灌水处理方法对不同玉米自交系和杂交组合的籽粒产量和抗旱系数的遗传分析结果表明：单株籽粒产量在灌水条件下加性效应作用较大，随着水分胁迫程度的增加，加性效应作用相对越来越小，抗旱自交系在缺水条件下的一般配合力效应与灌水条件相比有所提高，而不抗旱自交系有所下降；抗旱系数表现为抗旱自交系的一般配合力效应高，不抗旱自交系的一般配合力效应低，而且随着水分胁迫程度的增加，其加性效应作用愈来愈大，严重水分胁迫条件下抗旱系数的遗传主要受加性效应控制，狭义遗传力较高。     

不同水分环境下小麦株高性状QTL定位分析

为了发掘控制小麦抗旱节水相关性状的基因位点,为抗旱节水品种选育提供指导,本研究利用洛旱2号/潍麦8号的F8∶9群体的302份材料,在6个不同水分环境条件下进行试验,对小麦抗旱相关株高性状进行了QTL分析。结果显示,在所有环境中共检测到17个控制株高的加性QTL,主要分布在2B、3A、3B、4A、5A、5D、6B、7A和7B染色体上,加性效应值为1.9196~5.3828 cm,可解释3.3160%~26.9489%的表型变异。在充分灌溉条件下的E1、E2和E3三个环境中共有14个QTL位点,25次被检测到;在干旱胁迫环境下的E4、E5和E6三个环境中共有5个QTL位点,7次被检测到。在所有检测到的17个QTL位点中,有12个位点只在灌溉环境下被检测到,有3个位点只在干旱胁迫环境下被检测到,只有2个位点在灌溉和干旱胁迫环境下同时被检测到。表明基因的表达受环境条件的影响较大,在QTL水平上表明基因与环境之间存在互作。定位在7A染色体上位于Xbarc049和Xgwm273之间的q Ph-WL-7A.3,在三个水分胁迫环境下稳定表达,能增加株高2.4815~3.6972 cm,加性效应贡献率在8.6426%~10.0711%,是一个与水分高效利用密切相关的QTL,可用于小麦抗旱基因改良及分子标记辅助育种。     

利用DH和IF_2两个群体进行小麦粒重、粒型和硬度的QTL分析

【目的】检测控制小麦粒重、粒型和硬度加性和显性QTL,解释控制这些性状的分子遗传基础。【方法】以小麦品种花培3号、豫麦57构建的包含168个株系的DH群体和由其构建的包含168个株系的IF2群体为材料,结合含有368个位点的分子遗传图谱,对5个环境的DH群体以及2个环境的IF2群体的千粒重、粒型和硬度数据进行QTL分析。【结果】共检测到控制千粒重、粒长、粒径和硬度的35个加性效应和18对上位效应QTL,包括控制千粒重的8个加性效应位点以及5对上位性位点,控制粒长的10个加性效应位点以及6对上位性位点,控制粒径的10个加性效应位点以及6对上位性位点,控制硬度的7个加性效应位点以及1对上位性位点。其中,控制粒重的Qtkw6A在DH和IF2群体中都能检测到,而且既有加性效应又有显性效应,加性效应的贡献率在2个群体内分别为9.39%和11.75%,显性效应的贡献率为1.37%。控制粒径的Qgd6A也在DH和IF2群体中检测到,加性效应贡献率分别为15.02%和15.03%,而且与控制粒长的Qgl6A为同一基因位点,在DH和IF2群体中对粒长的加性效应贡献率分别为14.96%和15.10%。【结论】小麦的千粒重和粒型的遗传主要受加性效应控制,同时也受上位效应影响。硬度主要受位于5D染色体短臂上一个主效基因控制,同时受其它微效基因以及上位性影响。本研究检测到的一些重要QTL可用于相关性状的分子标记辅助选择育种,用IF2群体检测到的显性效应QTL及具有显性×加性、加性×显性及显性×显性效应的QTL可为有关性状杂种优势的研究提供参考。     

水稻DH群体苗期耐低磷QTL分析

利用栽培稻优良品种＂特青＂与元江普通野生稻配制的DH群体139个家系构建连锁图谱,采用蛭石进行水稻幼苗培养,待第2片叶完全展开时进行低磷（1/5P）胁迫处理;处理15d后,以苗期株高、鲜重及干重的平均抑制率作为考察水稻苗期耐低磷胁迫指标,用于QTL定位分析。结果表明,共检测到7个与低磷胁迫相关的QTL,分别位于第8、第9、第11及第12染色体上,即RM339和RM210（Chr 8）、RM105和RM201（Chr 9）、RM202和RM260（Chr 11）、RM277（Chr 12）均来源于野生稻的等位基因QTL位点,表现为耐低磷胁迫,贡献率为8%～20%,加性效应为37.53%～78.23%;RM339及RM105附近的QTL,加性效应及贡献率均较大,可能是主效QTL。     

小麦开花期QTL分析

开花期是衡量小麦成熟期的重要指标,对其进行QTL定位并分析其遗传效应,对小麦品种熟期改良至关重要。以旱选10号×鲁麦14构建的包含有150个家系的DH群体为材料,在正常灌溉和干旱胁迫条件下对开花期进行QTL定位,结果表明,共检测到4个加性QTL位点和4对上位性QTL位点,其中,2种水分条件下在1D染色体上标记WMC222附近检测到的开花期QTL与先前利用相同群体检测到的抽穗期QHd-1D-1位于相同标记区间,且加性效应方向相同,表明该QTL与小麦成熟期相关,且稳定表达,可以用于辅助选择育种。     

不同供水条件下水稻叶绿素含量的QTL分析

在水分胁迫和非水分胁迫条件下分别种植水稻亲本和重组自交系(RIL)群体,在苗期生长阶段和开花后采用漆标定位方法分别考察叶片的叶绿素含量变化,进行不同水分环境下叶绿素含量和胁迫敏感指数的遗传分析.在两种不同水分供应条件下,在不同生育期共定位到13个控制叶绿素含量的具有加性效应的QTL,其中干旱环境中检测到6个,贡献率为4.74%～19.86%;水田环境中检测到7个,贡献率为4.92%～14.02%;未检测到两种环境下共同表达的QTL.检测到7个影响胁迫敏感指数的QTL,其中在苗期和开花期第1次测定时分别检测到的影响胁迫敏感指数的QTL(qkhChl-2a和qkhChl-6)贡献率高达25.29%和38.70%,增效等位基因均来自母本珍汕97B.     

水稻苗重的耐冷性动态QTLs定位

以籼粳交组合IR64/Azucena产生的105个DH群体为遗传材料,采用包括加性、上位性及其与环境互作效应的条件和非条件QTL定位方法,分析了3叶期低温处理下苗期5个阶段与秧苗重量有关的QTLs.结果表明,在苗重发育的不同阶段,控制苗重的QTLs数目,效应大小及作用方式不同.与苗重有关的17个非条件QTLs中,14个检测到具有显著的加性×处理互作效应,这些QTLs决定了苗重性状对环境的特异性变异.条件分析表明,第23～30 d(低温胁迫后第1周)具有各项遗传效应的基因和第16～37 d(低温胁迫开始后的3周内)具有加性×处理互作效应的基因表达较为活跃.另外,检测到25对上位性位点影响苗重,尤以第30 d检测到的上位性位点最多,同时也揭示了上位性的几个重要特征.     

水稻耐盐性和耐碱性相关性状的QTL定位及环境互作分析

【目的】探索水稻在盐和碱胁迫下产量相关性状的变化规律,寻找耐盐碱主效QTL,并分析QTL加性、上位性与环境互作效应。揭示单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重在盐、碱胁迫下的遗传机制,为水稻耐盐碱性分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以东农425和长白10号杂交得到的重组自交系为材料,构建包含120个SSR标记的遗传连锁图。以浓度6 ds·m-1的Na Cl水溶液,pH9.0的Na2CO3水溶液进行全生育期处理,正常水灌溉为对照。对2014年和2015年盐、碱胁迫和自然条件下水稻的单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重分别采用2种作图方法同时定位研究,即完备区间作图法进行加性QTL定位和混合线性模型的复合区间作图法进行加性、上位性QTL与环境互作联合分析。【结果】2014年和2015年碱胁迫条件下与盐胁迫条件下各性状表型值相比,耐碱相关性状降低较明显,表明水稻对碱胁迫更为敏感,碱胁迫更大程度地限制了高产和稳产。并且2年的碱胁迫条件下各性状与盐胁迫条件下各性状均未表现出显著相关性。水稻在耐盐性和耐碱性上可能存在遗传机制上的差异。运用ICIM共检测到61个水稻耐盐碱相关性状加性效应QTL,分布在第1、2、3、4、5、6、7、8、10、11和12染色体上。运用MCIM在6个环境下进行加性及环境互作效应的联合定位分析,共检测到17个加性QTL存在环境互作效应,分布在第1、3、5、7、8、9、11和12染色体上。其中,运用ICIM同时在自然条件和盐胁迫条件下2年重复检测到q PN1-1,仅在碱胁迫下2年重复检测到q PN11-2,同时在盐胁迫和碱胁迫条件下2年重复检测到q PN3-3,在盐胁迫与自然条件比值下2年重复检测到q RPN1-1,仅在自然条件下2年重复检测到q GW7和同时在盐、碱胁迫和自然条件下2年重复检测到q PW11均被MCIM检测到。q PW11是1个新的耐盐碱QTL,其贡献率为7.94%—20.13%。运用MCIM对水稻耐盐碱相关性状在6个环境下进行上位性与环境互作效应分析,共检测到13对上位性QTL与环境发生互作效应。检测到2对有关单株有效穗数的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下单株有效穗数的上位性QTL与环境互作;检测到2对有关结实率的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下结实率的上位性QTL与环境互作;检测到1对有关千粒重的上位性QTL与环境互作,检测到1对胁迫与自然条件比值下千粒重的上位性QTL与环境互作;检测到3对有关单株穗重的上位性QTL与环境互作。【结论】盐胁迫和碱胁迫都能影响水稻的产量相关性状,但二者是性质有所差别的2种胁迫,碱胁迫破坏更强,降低产量更明显。     

利用Solanum pennellii LA716渐渗系群体对番茄苗期耐盐QTLs进行定位及QTL效应的初步分析

【目的】利用盐敏感的栽培种番茄(Solanum lycopersicum)M82与耐盐的野生种潘那利番茄(Solanum pennellii)LA716构建的渐渗系群体,对苗期耐盐QTLs进行定位,并初步分析QTL遗传效应和互作效应。【方法】将4片真叶幼苗移栽到1/2浓度的Hoagland营养液中,按一定浓度逐日增加盐,至终盐浓度700mmol·L-1NaCl+70mmol·L-1CaCl2后,按照0—10级调查耐盐级数,并利用Dunnett测验进行方差分析。【结果】定位了分布在2、6、7、8、10等5条染色体上的7个影响番茄苗期耐盐性的QTLs(Stq2a、Stq2b、Stq6a、Stq7a、Stq7b、Stq8和Stq10),这些QTLs均来自耐盐野生种S.pennellii LA716。在盐胁迫条件下,它们较M82的成活百分率提高18.9%—83.8%,包含在IL6-4与IL6-3的1个QTL(Stq6b)有待于进一步试验验证。QTL遗传效应分析初步表明,除Stq6b外,其余QTL均表现明显的显性效应。QTL互作呈现典型的小于加性的效应,但来自第7条染色体上的2个QTL互作却表现消减效应。【结论】首次定位了来自野生番茄LA716分布在5条染色体上7个耐盐位点,QTL呈现明显的显性效应,互作呈现小于加性效应,为进一步精细定位、克隆及番茄耐盐育种奠定了良好的基础。     

水分胁迫下水稻叶片相关生理性状的QTL定位

利用籼稻品种IR64和粳稻品种Azucena杂交产生的包含96个加倍单倍体株系的群体．在分蘖期用10％PEG一6000模拟水分胁迫处理7d,测定了叶片叶绿素含量、气孔阻力、叶温和含水量,利用285个分子标记构建的遗传连锁图谱,共检测到与抗旱性相关的4个生理指标的6个加性QTL和6对上位性QTL。     

小麦面团吹泡特性的QTL定位

 【目的】分析面团吹泡特性的遗传基础。【方法】以小麦品种花培3号、豫麦57构建的DH群体的168个株系为材料,利用含有323个位点的分子遗传图谱和3个环境的表型数据,对面团韧性(P)、延展性(L)、面团强度(W)、面团膨胀系数(G)和弹性指数(Ie)等5个吹泡性状进行QTL定位分析。【结果】共检测到17个加性效应位点和7对上位效应位点,分别位于1B、2B、3B、4B、1D、7D和5A染色体上。4B染色体Xwmc48—Xbarc1096区段上,同时检测到控制面团韧性(P)、延展性(L)和吹泡膨胀系数(G)的QTL位点(QDten4B、QDext4B和QSin4B),但遗传效应方向不同。在1D染色体Xwmc93—GluD1区段,检测到控制面团膨胀系数(G)、面团强度(W)和弹性指数(Ie)的位点,分别为QSin1D、QDstren1D和QEin1D,遗传贡献率分别为3.19%、17.74%和28.28%,且遗传效应方向相同,增效等位基因均来源于豫麦57。7对上位性效应遗传贡献率较小,无环境互作效应。【结论】小麦面团吹泡品质相关性状的遗传主要受加性效应控制,同时也受上位性效应控制。在某些染色体区段存在着影响不同吹泡性状的共同QTL,表现出一因多效或紧密连锁。     

大豆荚数性状相关QTL的加性、上位性及QE互作效应分析

本研究利用Charleston×东农594得到的147个F2:14-F2:19重组自交系群体,对11个环境条件下大豆荚数性状相关QTL的加性、上位性及其与环境互作效应进行了分析.在6年11个不同遗传背景条件下的多环境联合分析中定位了11个QTL具有加性效应,其加性(A)贡献率和AE互作贡献率都是微效的.联合分析同时定位到20对QTL具有上位效应,并发现上位QTL的2种作用模式,一种是同一连锁群上2个QTL间的上位性互作,另一种是不同连锁群上2个QTL间的上位性互作.鉴定出9个具有加性效应的QTL能在多个环境条件下被检测到,17对具有上位性效应的QTL能在多个环境条件下被检测到,部分QTL的上位性效应解释的表型变异大于5％.这些在不同环境或不同遗传背景下检测到的QTL,可作为大豆荚数相关性状改良的候选标记,用于分子标记辅助选择或图位克隆.     

9个白三叶品种对渗透胁迫和干旱胁迫的响应

以9个白三叶品种(海发、惠亚、超级惠亚、碧胜、G18、鄂牧1号、克塞、皮陶、克劳)为试材,分别进行10%聚乙二醇6000(PEG6000)渗透胁迫种子发芽试验和苗期盆栽干旱–复水试验,通过加权隶属函数法对白三叶品种耐旱性进行评价。结果表明:萌发期PEG胁迫抑制了种子萌发,但各品种不同的萌发指标对PEG敏感程度存在差异,其中活力指数和发芽指数受抑制较为明显,发芽势和发芽率受抑制较轻微;萌发期耐旱性评价时权重较高的指标是相对根系体积、相对根系表面积和相对活力指数;苗期各品种对干旱的反应差异较大,大部分品种的根系生长因干旱胁迫而受抑制;苗期权重较高的指标是存活率、相对根系体积、相对地上生物干质量。各品种萌发期耐旱性由强到弱依次是海发、惠亚、超级惠亚、碧胜、G18、鄂牧1号、克塞、皮陶、克劳;苗期耐旱性由强到弱依次是克塞、超级惠亚、克劳、惠亚、鄂牧1号、碧胜、海发、G18、皮陶;萌发期和苗期耐旱性排序间没有相关性。超级惠亚的综合耐旱性最好。     

PEG模拟干旱胁迫条件下玉米种子的萌发特性研究

为了探究在土壤干旱胁迫条件下玉米种子的萌发特性,通过室内不同浓度PEG溶液模拟不同程度的干旱胁迫,以4个玉米品种为材料,调查、分析各PEG浓度下玉米种子的发芽特性。结果表明,随着PEG浓度的升高,4个玉米品种种子的萌发及相关指标均有显著的延缓效应：种子发芽率(GR)、发芽势(GP)、平均发芽速(GV)随着PEG浓度的升高而呈明显下降趋势;D第一粒、D峰值所需天数随着干旱程度的加深向后推移1~3天;在各PEG浓度下,L胚根、L胚轴、L全株长度受到明显的抑制。籽粒形态不同的各品种间延缓效应差异显著,说明当土壤处于一定程度的干旱胁迫时,玉米小籽粒种子发芽更快,而大籽粒种子表现出更强的耐旱性。     

不同土壤肥力下冬小麦春季干旱的复水补偿效应研究

 【研究目的】为探明冬小麦春季旱后复水补偿效应及其对土壤肥力的响应;【方法】采用盆栽试验,对生长在不同土壤肥力条件下的冬小麦,于返青、拔节期进行不同程度干旱复水处理;【结果】返青期中度干旱,在高肥力下复水15天时,叶绿素含量已超过对照水平,复水5天后,光合速率超过对照;中、低肥力下,叶绿素含量和光合速率分别在复水15天、20天时比对照略有增加。拔节期中度干旱只在高肥力下复水20天后,光合速率比对照略有增加;其他处理的叶绿素含量和光合速率均未达对照水平。除低肥力下重度干旱外,返青期旱后复水处理与对照相比,产量均无明显降低,收获指数和水分利用效率明显提高,在高、中肥力下中度旱后复水产量还略有增加;拔节期旱后复水处理与对照相比,产量明显降低,收获指数和水分利用效率下降。【结论】冬小麦春季受旱复水后,光合速率比叶绿素含量更容易恢复;返青期旱后复水比拔节期旱后复水在产量和水分利用效率上表现出更强的补偿效应,这主要缘于收获指数的增加;提高土壤肥力可增强冬小麦旱后复水的补偿效应,中、高肥力下返青期中度旱后复水更有利于产量及水分利用效率的提高。     

干旱胁迫下杏叶片膜脂脂肪酸组分和乙烯释放及LOX活性的变化

自然干旱条件下,杏叶片相对含水量和脂肪酸不饱和指数(IUFA)随干旱时间的延长而逐渐下降,细胞质膜透性增大,乙烯释放率和脂氧合酶(LOX)活性均表现出"先上升后下降"的趋势.恢复灌水后这些指标有不同程度的恢复.抗旱性强的品种"冰佳娜丽"在干旱条件下能维持较高的叶片相时含水量,较低的细胞质膜透性、乙烯释放率及LOX活性.     

普通小麦白粉病成株抗性的QTL分析

【目的】以普通小麦加倍单倍体（doubled haploid,DH）群体（旱选10号×鲁麦14）的150个株系为材料,鉴定其白粉病成株抗性并进行QTL定位,以期发掘具有显著效应以及不同环境中稳定表达的主效QTL,为改良小麦白粉病成株抗性提供理论依据及分子标记。【方法】运用基于混合线性模型的复合区间作图法,对DH群体在4种单一环境条件下及基因型与环境互作情况下白粉病成株抗性进行QTL定位。【结果】4种单一环境条件下共检测到15个控制白粉病成株抗性的加性效应QTL,对白粉病成株抗性表型变异的贡献率为3.8%～21.0%;考虑基因型与环境互作的情况下检测到9个加性QTL,分别与单一环境下检测到的加性QTL位于相同的标记区间,位于染色体2A、2B、3A、5A、5B、6B、7A、7B和7D上。4种单一环境下检测到17对上位性效应QTL,对白粉病成株抗性表型变异的贡献率为1.1%～28.4%;考虑基因型与环境互作情况下检测到19对上位性QTL,其中7对与单一环境下的上位性QTL位于相同的标记区间。控制白粉病成株抗性的QTL来自于双亲,DH群体中有白粉病成株抗性超亲的株系存在。【结论】白粉病成株抗性受加性和上位性QTL的共同作用;在基因型与4种环境互作情况下检测到的QTL中,分别有9个加性QTL和7对上位性QTL与单一环境下的QTL位于相同的标记区间,这些在不同环境条件下重复出现的QTL具有较好的稳定性;通过分子标记辅助选择等方法重组、聚合目标QTL,将能够选育出白粉病抗性强的小麦品种。     

利用水、旱稻DH系定位产量性状的QTL及其环境互作分析

 为研究水、旱栽培条件对水稻产量及其构成因素QTL表达的影响，以粳型陆稻IRAT109和粳型水稻越富杂交的116个株系的DH群体为材料，利用已构建的水稻分子连锁图（其中94个RFLP标记和71个SSR标记），在水田、旱田栽培条件下，定位了千粒重、结实率、有效穗数、穗粒数及单株产量等性状的QTL。结果表明，水田条件共检测到11个加性QTL和13对上位性QTL，旱田条件下检测到18个加性QTL和17对上位性QTL，其中控制千粒重的2个加性QTL和1对上位性QTL及控制有效穗数的1个加性QTL在水田、旱田条件下都检测到。 检测到11个控制产量性状QTL区域存在一因多效或紧密连锁,其中3个区域也是控制根系性状QTL的热点区。 发现8个加性QTL和8对上位性QTL对表型变异贡献率（以下简称贡献率）大于10％（其中4个加性QTL和5对上位性QTL为旱田条件下检测到），这些高贡献率QTL特别是旱田条件下的高贡献率QTL对旱稻产量性状分子育种具有一定的指导作用。