利用永久F2群体定位小麦株高的QTL

为研究小麦株高的遗传机制,利用DH群体构建了一套包含168个杂交组合的小麦永久F₂群体, 并于2007年种植于山东泰安和山东聊城。构建了一套覆盖小麦21条染色体的遗传连锁图谱并利用该图谱的324个SSR标记对小麦株高进行QTL定位研究,使用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件进行QTL分析。在永久F₂群体中定位了7个株高QTL,包括4个加性QTL,一个显性QTL,一对上位性QTL,共解释株高变异的20%,其中位于4D染色体的qPh4D,具有最大的遗传效应,贡献率为7.5%;位于2D 染色体显性效应位点qPh2D,可解释1.6%的表型变异;位于5B~6D染色体上位效应位点,可解释1.7%的表型变异。还发现加性效应、显性效应和上位效应对小麦株高的遗传起重要作用,并且基因与环境具有互作效应,结果表明利用永久F₂群体进行QTL定位研究的方法有助于分子标记辅助育种。     

基于SNP标记的玉米株高及穗位高QTL定位

为进一步弄清玉米株高和穗位高的遗传机理,为育种生产提供服务,本研究以K22×CI7、K22×Dan3402个F₂群体为作图群体,利用覆盖玉米10条染色体的SNP标记构建了2个连锁图谱。并将这2个F₂群体衍生的分别含237和218个家系的F_2:3群体用于田间性状的鉴定。用复合区间作图模型对2个群体的株高、穗位高表型进行QTL定位分析,结果显示,在武汉和南宁两种环境条件下共定位到21个株高QTL和27个穗位高QTL;单个QTL表型变异贡献率的变幅为4.9%~17.9%;株高和穗位高QTL的作用方式以加性和部分显性为主;第7染色体上可能存在控制株高和穗位高的主效QTL。     

基于贝叶斯统计的谷物胚乳性状QTL多区间作图方法

贝叶斯统计学已被广泛地应用在现代科学的各个研究领域。本研究将贝叶斯统计方法和谷物三倍体胚乳性状数量遗传模型相结合,以F₂群体中各植株的分子标记基因型以及植株上若干粒自交种子胚乳性状的单粒观测值为数据模式,提出了胚乳数量性状基因座(QTL)多区间作图的贝叶斯方法。该方法首先构建胚乳性状的多区间多QTL遗传模型,然后通过基于Gibbs抽样和Metropolis-Hastings算法实现的马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法同时获得多个QTL效应和位置的估计。方法的有效性通过一条长染色体的模拟实验进行了验证,结果表明,本文提出的贝叶斯多区间方法能够准确地估计胚乳性状QTL的位置和效应,并可有效区分两种显性效应。     

冬瓜果肉叶绿素含量遗传分析

对冬瓜果肉叶绿素含量遗传规律进行分析，以期为冬瓜果肉颜色控制基因的挖掘和果肉颜色的改良育种奠定基础。以冬瓜果肉白色纯化自交系(LT-1)为P₁，果肉绿色纯化自交系(LT-2)为P₂，构建四代遗传群体(P₁、P₂、F₁、F₂)，利用主基因+多基因混合模型的遗传分析方法，通过分析主基因和多基因对冬瓜果肉种的叶绿素含量影响，探究冬瓜果肉叶绿素含量的遗传规律。结果表明，冬瓜果肉中叶绿素含量是由2对加性—显性—上位性主基因+加性显性多基因遗传模型调控，F₂分离群体中的主效基因遗传率为82.0696%，第一对主基因的加性效应d_a为-1.477，显性效应h_a为-1.465，且显性度h_a/d_a接近1，第二对主基因的加性效应d_b和显性效应h_b分别为-0.835、-0.715，显性度h_a/d_a...     

茄子抗青枯病的遗传分析

茄子青枯病是由青枯雷尔氏菌侵染引起的一种主要土传病害,可使茄子植株萎蔫死亡、大量减产,严重制约着中国茄子的生产。为探明茄子抗青枯病的遗传规律,本研究以茄子高感病自交系“Rf”为母本,高抗病自交系“BC01”为父本,构建F₁、F₂、BC₁P₁、BC₁P₂世代遗传群体,采用伤根灌根接种法进行抗病性表型鉴定,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分析方法对抗病遗传效应进行分析。结果表明,F₂代各病级株数呈现多峰、偏态分布;茄子青枯病的抗性遗传规律符合2MG-EAD模型,由2对主基因控制,感病为显性;主基因在F₂、BC₁P₁、BC₁P₂世代的遗传率分别为89.84%、43.19%、87.41%。研究结果为定位茄子抗青枯病主效基因,开发相关分子标记提供参考。     

玉米DH系15D969超多穗行数的遗传分析

以超多穗行数DH系15D969和低穗行数自交系PH6WC、X901m组建的2个6世代群体（P₁、P₂、F₁、B₁、B₂和F₂）为材料,运用主-多基因混合模型遗传分析方法对穗行数进行遗传分析。结果表明：材料Ⅰ的F₁穗行数平均优势为-1.11%,为2对主基因加、显、上+多基因加、显混合模型,主基因遗传率为12.22%~96.37%,多基因遗传率为0~61.16%;材料Ⅱ的F₁穗行数平均优势为1.16%,为2对主基因加+多基因加、显混合模型,主基因遗传率为6.48%~54.18%,多基因遗传率为4.77%~67.23%。说明,穗行数由主基因和多基因共同主导,DH系15D969的超多穗行数由不完全显性多基因控制。     

甜荞株高和茎粗的遗传分析

甜荞极易倒伏, 而株高和茎粗是影响甜荞倒伏的重要性状。以高秆健壮品种酉荞2号和矮秆纤细品种乌克兰大粒荞为亲本配制正、反交组合, P₁、P₂、F₁、B₁、B₂和F₂群体株高和茎粗的遗传分析表明, 株高和茎粗的最适遗传模型均为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。株高正交组合中2对主基因加性效应均为-1.39, 显性效应分别为-6.59和-7.91, B₁、B₂和F₂群体主基因遗传率分别是45.73%、63.49%和81.12%, 多基因遗传率分别是27.41%、0.95%和0; 反交组合中2对主基因加性效应值均为-1.63, 显性效应分别为-7.03和-4.19, B₁、B₂和F₂群体中主基因遗传率是41.51%、66.18%和81.81%, 多基因遗传率分别是11.19%、0和0。茎粗正交组合中2对主基因加性效应均为0.03, 显性效应分别为-0.50和-0.08, B₁、B₂和F₂群体中主基因遗传率分别是37.26%、48.80%和72.10%, 多基因遗传率分别是11.18%、0和0; 反交组合中2对主基因加性效应均为-0.15, 显性效应分别为-0.30和-0.16, B₁、B₂和F₂群体中主基因遗传率是76.22%、47.12%和82.51%, 多基因遗传率分别为0、14.53%和0。可见, 株高的主基因+多基因遗传率在80%以上, 可在低世代进行选择; 茎粗的主基因+多基因遗传率在80%以下, 采取合理的栽培措施可以提高荞麦抗倒伏能力。     

水稻新质源(CMS-FA)雄性不育恢复基因的遗传研究

发掘水稻新型雄性不育细胞质源CMS-FA,育成系列优质米不育系和系列新质源恢复系,组配成强优势杂交稻组合的基础上研究新质源雄性不育恢复系的恢复基因遗传。采用新质源(CMS-FA)不育系金农1A与恢复系金恢3号杂交获得杂交F₁代种子,种植F₁代,收获自交F₂代种子。用F₁分别与不育系或保持系回交,获得(不育系//不育系/恢复系和不育系/恢复系//保持系)2个测交群体。同时种植P₁、P₂、F₁、F₂、B₁F₁和B₂F₁等群体,考察花粉染色率、套袋结实率和自然结实率,卡平方测验遗传分离适合度。结果表明,不育系与恢复系杂交F₁代正常可育,育性恢复(可育)基因为显性遗传。F₂代分离出可育︰不育适合3︰1,育性恢复(可育)基因为1对显性基因控制。B₁F₁和B₂F₁代2个测交群体的可育︰不育都适合1︰1分离规律,验证了F₂代育性恢复(可育)单基因的遗传模式。暂时确定新质源(CMS-FA)核质互作三系的基因型为不育系S(SS)、保持系F(SS)和恢复系S(FF)。     

玉米粒长性状主基因+多基因遗传分析

玉米粒长是培育优良玉米品种的重要选择性状。选取粒长性状表现差异显著的玉米自交系铁7922和E28,及其组建的6个世代群体P₁、F₁、P₂、B₁、B₂和F₂为材料,运用主-多基因混合模型遗传分析方法进行分析,研究玉米粒长的遗传规律。结果表明：粒长性状在F₁表现为超亲优势,符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传的E-1-0模型,主基因遗传率为41.22%~80.58%,多基因遗传率为17.68%~24.95%,环境因素决定粒长表型变异的19.42%~41.10%,控制玉米粒长性状的主基因效应高于多基因效应,并且主基因的加性累积效应明显,该性状在育种中可以通过世代累积进行选择。     

烟草青枯病抗性的主基因+多基因混合遗传分析

烟草青枯病是一种破坏性极强的土传性细菌病害,可造成巨大的经济损失,并严重威胁烟草安全生产。为揭示烟草青枯病的抗性遗传规律,本研究以抗病品种‘岩烟97’、感病品种‘云烟87’为亲本配制杂交组合,连续2年采用主基因+多基因混合遗传模型方法对该组合P₁、P₂和F₆/F₇世代的青枯病抗性进行遗传分析。结果表明,‘岩烟97’的青枯病抗性表型值在烟草重组自交系群体(RILs,F₆/F₇)中均呈连续性正态分布,属于典型的数量性状遗传。‘岩烟97’青枯病抗性的最优遗传模型为4MG-AI,即受4对加性-上位性主基因模型控制,加性效应中以第1对主基因的加性效应值最大(14.751),上位性效应中以加性×加性上位性互作效应为主,主基因遗传效率为87.585%,表明‘岩烟97’的青枯病抗性遗传方式以主基因效应为主,环境效应影响较小。本研究结果为烟草抗青枯病主效基因的定位、克隆及紧密连锁标记的开发提供参考。     

甘蓝型油菜苗期耐淹性状主基因+多基因遗传分析

长江中下游是中国油菜主产区,该地区油菜播栽期间雨水多,易产生湿害,造成产量下降。所以研究甘蓝型油菜苗期耐淹性的遗传规律,对选育耐淹性强油菜新品种,提高油菜产量意义重大。本文应用甘蓝型油菜品种WR-4 (耐淹)和WR-5 (不耐淹)杂交后代衍生的6个世代(P₁、F₁、P₂、B_1:2、B_2:2、F_2:3)群体为材料,全淹6 d后去水恢复生长,去水后第7天调查死苗率,以此为耐淹性指标,于2012和2013年对6个世代群体家系进行耐淹性鉴定。应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型多世代联合分析方法对耐淹性进行遗传分析。结果表明,2个年度该家系群体苗期耐淹性的最适遗传模型分别是E-0和B-3,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因和2对加性主基因模型。由此可见,该家系群体甘蓝型油菜苗期耐淹性主要受2对主基因控制,主基因存在加性、显性和上位性效应。当有显性效应存在时(2012年),主基因显性效应值|h_a|=0.3475,|h_b|=0.0069,大于主基因加性效应值|d_a|=|d_b|=0.0036。B_1:2、B_2:2和F_2:3群体的主基因遗传率(h²_mg),2012年分别为36.25%、61.40%和61.84%,平均为53.16%;2013年分别为8.30%、30.48%和43.13%;平均为27.30%。2年平均,环境变异占表型变异的59.77%。上述结果表明,甘蓝型油菜苗期耐淹性受2对主基因型控制,但环境对耐淹性状的表型影响较大。F_2:3家系群体苗期耐淹性遗传率较高,因此育种上可在早期世代对耐淹性状进行选择。     

大豆对胞囊线虫4号生理小种的抗性遗传分析

大豆胞囊线虫病（Soybean cyst nematode）严重危害我国大豆生产。我国大豆胞囊线虫有8个生理小种,其中,4号生理小种致病力最强,主要分布在黄淮海大豆产区。了解抗源的遗传模式有助于抗病基因的定位和分子标记的开发。以对大豆胞囊线虫4号生理小种高抗抗源CBL黑豆为父本、高感材料品75-14为母本,构建了F₁、F₂和F_2∶3 3个世代群体,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型的联合分离分析方法,分析CBL黑豆抗大豆胞囊线虫4号生理小种的遗传效应。结果表明：CBL黑豆对胞囊线虫4号生理小种的抗性受2对加性-显性-上位性主基因和加性-显性-上位性多基因控制,F₂世代主基因遗传率为64.47%,F_2∶3世代主基因遗传率为75.99%。主基因遗传率较高,育种可以在早代选择。     

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。     

茄子果实形状的主基因+多基因遗传分析

果实形状是园艺作物商品性的主要指标之一。明确茄子果实形状的遗传规律可为开发相关分子标记以及选育消费者喜欢的果形新品种提供依据。本研究以卵圆茄BC01和长条茄Rf为亲本，构建P₁、P₂、F₁、F₂世代遗传群体，利用主基因+多基因混合遗传模型分析方法对果实纵径、横径和果形指数进行遗传分析。结果表明，茄子果实纵径、横径和果形指数之间呈极显著相关性，F₂代的果实纵径、横径和果形指数均呈双峰偏态分布。果实纵径由1对加性-显性主基因控制，遗传效应以加性效应控制为主，主基因起增效作用，在F₂代的遗传率为73.41%；果实横径由2对等加性主基因控制，主基因起减效作用，在F₂代的遗传率为90.99%；果形指数由1对加性主基因控制，在F₂代的遗传率为81.46%。     

玉米茎秆耐穿刺强度的倒伏遗传研究

以沈单16和郑单958玉米单交种构成的六世代群体为材料,利用自行设计的玉米茎秆穿刺仪,对玉米地上第三茎节中部椭圆形短轴垂直于茎秆进行穿刺,测定玉米茎秆穿刺阻力。通过P₁、P₂、F₁、F₂、BC₁和BC₂ 6个世代联合分析法,以玉米茎秆穿刺阻力为性状,研究控制玉米茎秆倒伏性的基因遗传分离规律。结果表明,该性状在两个单交种的F₂分离世代群体均呈双峰分布,BC₁和BC₂群体分离世代呈多峰分布,说明玉米茎秆耐穿刺性遗传为多基因数量性状控制,且符合一对加-显主基因＋加-显-上位性多基因遗传模型(即D模型);主基因遗传力为34.5%~45.7%,多基因遗传力41.6%~56.3%,两者在控制玉米茎秆耐穿刺遗传特性上都具有重要作用。这一研究结果为玉米抗倒伏性状的有效选择提供方法和理论依据。     

玉米叶片紫色中脉性状的遗传

利用引进的紫黑色种皮玉米随机交配群体,通过杂交和多代单株自交选择,培育出紫色中脉稳定纯系06Z-2。以06Z-2(P₂)和白色中脉自交系L-24(P₁)为材料,创制出F₁、F₂、BC₁和BC₂群体,对玉米叶片紫色中脉性状的遗传特征进行了研究。结果表明,紫色中脉性状属于显性单基因遗传,分离世代中紫色中脉株数与白色中脉株数的分离比符合孟德尔经典遗传学第一定律,且遗传稳定,易于转育。深入开展玉米叶片紫色中脉性状的遗传与应用研究,对于玉米自交系或杂交种防杂保纯、进行种子纯度鉴定、保护知识产权等具有重要的理论与适用价值。     

陆地棉早熟基因来源的遗传分析

棉花早熟性相关的性状多为复杂的数量性状,是由多个基因和环境共同作用的结果,其遗传基础研究比较困难。利用连锁作图和关联分析方法,对目标性状进行基因定位,找出与性状相关联的位点,为解析复杂性状的基因来源提供了新的手段。本文分别以早熟亲本新陆早8号和新陆早10号为母本,以陆地棉标准系TM-1为父本构建F₂作图群体,利用在亲本间筛选出的多态性SSR引物,通过JoinMap 3.0软件构建了2张遗传图谱,以Win QTLCart 2.5复合区间作图法在F₂~F_2:3中定位到控制全生育期、苗期、蕾期、花铃期和霜前铃数等早熟性相关性状的37个QTL。控制早熟性的有利等位基因多来自早熟祖先611波和金字棉。多数性状在两类材料中由不同的基因控制,且以加性遗传为主。在由43个陆地棉品种材料构成的自然群体中通过关联分析检测到54个与这些早熟性相关性状极显著关联的位点。研究表明连锁作图和关联分析的检测结果具有较高的可比性。本研究为早熟陆地棉聚合改良以及分子标记辅助育种打下了基础。     

玉米叶绿素含量基因效应分析

为了研究控制玉米叶绿素含量的遗传规律,以叶绿素含量存在显著差异的2个普通玉米自交系组配的P₁、P₂、F₁、BC₁、BC₂、F₂ 6个世代为试验材料,运用主基因+多基因遗传模型分析方法,探明玉米叶绿素含量的遗传模型,并进行遗传参数估计。结果表明,F₁叶绿素含量杂种优势表现为正向离中亲优势,无超亲优势;玉米叶绿素含量的遗传受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因共同控制,以主基因遗传为主,非加性效应大于加性效应;2对主基因与多基因的加性效应均为减效,显性效应均为增效,上位性效应累计为正向;BC₁、BC₂、F₂叶绿素含量主基因的遗传率分别为74.58%、78.62%、20.84%,多基因的遗传率分别2.84%、7.69%、68.11%。     

YM型小麦温敏雄性不育系不育基因的QTL定位

YM型小麦温敏雄性不育系的不育基因被定位在1Bs染色体片段上, 但已发现的相邻分子标记与该基因的遗传距离较大, 达10 cM以上。为寻找与该基因连锁更紧密的分子标记, 以YM型温敏雄性不育系ATM3314与恢复系中国春杂交的F₂代200株为作图群体, 从1Bs的22个SSR引物中筛选出5个在亲本和F₂代中分离的SSR引物, 构建了1个包含5个标记的1Bs局部遗传连锁图谱。结合F₂代个体的育性调查, 采用复合区间作图法在YM型温敏雄性不育系的1Bs染色体上检测到不育基因的1个主效QTLrfv1-1和1个微效QTLrfv1-2。rfv1-1位于SSR标记Xgwm18和Xwmc406之间, 与两标记的遗传距离分别为6.0 cM和4.6 cM, LOD值为8.80, 加性效应23.87, 显性效应10.44, 可解释表型变异的23.91%; rfv1-2位于Xwmc406和Xbarc8之间, 与两标记的遗传距离分别为4.0 cM和3.4 cM, LOD值为3.10, 加性效应17.59, 显性效应5.99, 可解释表型变异的7.78%。本研究初步定位了YM型小麦温敏雄性不育系1Bs染色体片段上不育基因的QTL, 为进一步准确定位该基因奠定了基础。     

谷子不育系高146A不育与早抽穗性状遗传关系分析

为了研究杂交组合(高146A×K103)的P₁、P₂、F₁和F₂ 世代群体对不育系高146A早抽穗性状的遗传特点,本研究利用主基因+多基因混合遗传模型,并且采用χ₂测验方法对不育基因与早抽穗控制基因间的遗传关系进行了研究。结果表明：高146A早抽穗性状表现为一数量性状,其遗传符合两对加性-显性-上位性主基因 加性-显性多基因遗传模型,以主基因作用为主,多基因的作用相对较小,其中一对主基因的加性、显性起主要作用,另一个主基因的显性和上位性效有较大作用;在F₂群体中,雄性不育和早抽穗两性状共有早熟可育、早熟不育、晚熟可育和晚熟不育等四种表型,表型分离比例符合三对基因独立遗传分配规律(分离比例为39：13：9：3;χ₂=3.18 <χ_20.05=7.81),这些结果表明控制该雄性不育系高146A的不育和早抽穗性状的三对基因为独立遗传,无连锁关系。