基于SNP标记的小麦籽粒性状全基因组关联分析

【目的】籽粒性状是影响小麦产量的重要因素,通过对小麦籽粒性状进行全基因组关联分析,发掘控制小麦籽粒性状显著位点,为小麦籽粒性状的遗传改良研究提供理论参考。【方法】以在新疆种植的121份小麦为材料,利用小麦50K SNP芯片,对粒长、粒宽、籽粒长宽比、籽粒面积、籽粒周长和千粒重6个性状进行基于混合线性模型MLM（Q+K）的全基因组关联分析。【结果】在不同环境间6个籽粒性状均表现出广泛的表型变异,其中千粒重变异系数最大为13.91%—17.79%,各籽粒性状遗传力为0.85—0.90。多态性信息含量PIC值为0.09—0.38,最小等位基因频率MAF值为0.05—0.50。群体结构分析表明,试验所用自然群体可分为4个亚群。GWAS结果表明,共检测到592个与6个性状显著关联位点（P<0.001）,其中,涉及6个性状的29个SNP在2个及以上的环境中被重复检测到,分布于1A（5）、1B（2）、1D、2A（5）、3B、5A、5D、6B（4）、6D、7B和7D（7）染色体上,解释9.3%—22.7%的表型变异。检测到6个与粒长稳定的关联位点,分布在1A、2A和7D染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异;检测到2个与粒宽稳定的关联位点,分布在3B和5D染色体上,解释9.6%—12.2%的表型变异;检测到6个与籽粒长宽比稳定的关联位点,分布在2A（2）、5A、7B和7D（2）染色体上,解释10.1%—19.4%的表型变异;检测到3个与籽粒面积稳定的关联位点,分布在1A、1B和1D染色体上,解释9.9%—18.2%的表型变异;检测到6个与籽粒周长稳定的关联位点,分布在1A（2）、2A、6D和7D（2）染色体上,解释9.3%—22.6%的表型变异;检测到6个与千粒重稳定的关联位点,分布在1B、2A和6B染色体上,解释9.7%—12.9%的表型变异。挖掘到5个控制小麦籽粒性状一因多效显著关联位点,分布在1A、2A（2）和7D（2）染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异。【结论】本研究材料遗传多样性丰富,在自然群体中共发现29个与6个籽粒性状在2个及以上环境中稳定显著的关联位点。     

普通小麦溶剂保持力品种间差异及低溶剂保持力种质资源筛选

以283份国内外小麦品种资源为试验材料,利用微量溶剂保持力（SRC）方法对其水SRC、蔗糖SRC、碳酸钠SRC和乳酸SRC进行了测定,初步分析了不同SRC存品种间的差异情况以及4种SRC之间的相互关系。水SRC主要分布在85％～95％,占材料总数的66．9％;碳酸钠SRC主要分布在100％～110％,占材料总数的48．8％;乳酸SRC土安分布在90％～105％,占材料总数的80．6％;蔗糖SRC主要分布在125％～140％,占材料总数的72．0％。4种SRC品种间差异皆达极显著水平。SRC的相关分析显示,4种SRC间极显著正相关,其中水SRC与乳酸SRC的相关系数最人,为0．907,而与蔗糖SRC的相关系数最小,仅为0．177。在简单相关分析的摹础上,利用多元同归线性模型预测了水SRC（Y）与碳酸钠SRC（x1）、乳酸SRC（x2）和蔗糖SRC（x3）之间的回归天系,得到方程Y=18．618＋0．320x,＋0．473x2-0．066x3。同时根据SRC值的分布情况,初步筛选了一批SRC表现较低的小麦品种资源,这些资源可作为低SRC小麦品种选育的中间材料加以利用。     

大豆抗倒伏相关性状全基因组关联分析

研究以150份大豆种质为试验材料开展2年3点试验,在收获期测定抗倒伏相关性状,并利用RTM-GWAS方法作关联分析,共检测到99个显著关联SNP位点,其中48个效应显著位点,解释0.28％～3.38％表型变异;89个与环境互作显著位点,解释0.53％～7.04％表型变异;其中,21个位点主效表型变异解释率高于1％;与6个倒伏相关性状显著关联SNP位点中,与茎粗显著关联SNP位点最多,与抗倒指数显著关联SNP位点最少;获得22个有功能注释基因,根据基因表达量和基因功能注释,推测3个基因(Glyma.18G149700、Glyma.04G244100、Glyma.18G011400)可作为与大豆抗倒伏相关候选基因.     

江苏淮南麦区小麦品质特性与饼干品质的关系

为了解江苏淮南麦区主推小麦品种的品质表现并明确小麦关键品质选择指标,为小麦品质育种的简单快速选择提供思路和方法,以江苏淮南麦区的14个小麦主栽品种为供试材料,进行连续2年种植试验,测定其籽粒蛋白质含量、硬度、湿面筋含量、面筋指数和溶剂保持力等面粉理化指标,及反应面团流变学特性的粉质仪参数,并在实验室制作曲奇饼干.结果表明,供试品种籽粒蛋白质含量变幅为12.07％～14.88％,籽粒硬度指数为15.56～64.42,湿面筋含量为24.36％ ～32.89％,水溶剂保持力(solvent capacity retention,SRC)为53.67％ ～86.73％,碳酸钠SRC为74.09％～116.84％,吸水率为55.05％～65.30％,形成时间为1.55～3.10 min,稳定时间为1.70～6.30 min,饼干直径为14.54～17.23 cm,品种间除稳定时间外各品质指标均存在显著差异.硬度、水SRC、碳酸钠SRC和吸水率与饼干直径相关程度高;多元回归方程显示,硬度能解释饼干直径变异63.7％,是决定饼干品质的重要指标;蛋白质含量、湿面筋含量与其他品质参数相关性弱,硬度、溶剂保持力及粉质仪各参数与其他各品质参数相关性较高.综合分析,硬度、水SRC、碳酸钠SRC、吸水率、饼干直径可作为饼干专用小麦的筛选指标.聚类分析将供试品种分为2类,宁麦13、扬麦16、扬麦25、扬麦23、镇麦9号为一类,这类品种蛋白质含量高、硬度指数大、溶剂保持力高、吸水率高、饼干直径小;其他小麦品种为一类,这类品种蛋白质含量低、硬度指数小、溶剂保持力低、吸水率低、饼干直径大.     

基于扬麦158/CI12633重组自交系群体的籽粒千粒重QTL分析

利用高产广适亲本扬麦158和抗纹枯病种质资源CI12633构建的重组自交系(RIL)群体为研究对象,采用ddRAD-seq技术开发SNP标记并构建遗传连锁图,结合RIL群体2018—2020年的千粒重表型数据进行千粒重相关QTL的定位。结果表明：RIL群体的千粒重存在超双亲分离,且基本符合正态分布,RIL群体家系间及年度间的差异均达极显著水平;2018—2020年共检测到5个QTL位点,分别位于1A、4A、6A、6B和7D染色体,单个QTL可解释9.70%～21.80%的表型变异,其中位于4A和6B染色体的2个QTL位点可在不同年份重复检测到,可能为主效QTL,可用于分子标记辅助选择育种。     

安徽麦区软质小麦面粉溶剂保持力的基因型与环境互作

为了深入了解安徽麦区软质小麦溶剂保持力（SRC）性状的基因型效应与不同种植区域环境效应的互作关系及稳定性,利用GGE双标图对种植于7个生态试点的12个大田推广软质小麦品种的蔗糖SRC、乳酸SRC、碳酸钠SRC和水SRC 4个性状进行了综合评价。GGE结果表明,供试材料的4个SRC性状的GGE变异值均大于50%,环境-基因型互作效应复杂。能较好区分蔗糖SRC和乳酸SRC的试点是濉溪,能较好区分碳酸钠SRC且具有强代表性的生态点是新马桥,能区分水SRC的生态点是阜阳。生态适应性和稳定性分析表明：蔗糖SRC值表现较稳定的品种包括华成863、龙科1109、荃麦725和涡麦99;乳酸SRC值稳定的品种有徽研912和瑞华麦516,碳酸钠SRC值稳定的品种包括徽研912和瑞华麦516,水SRC值表现较稳定的品种是华成863。     

新疆冬小麦品种资源主要产量性状全基因组关联分析

【目的】高产是小麦育种的永恒主题,利用全基因组关联分析发掘控制小麦产量性状的QTL区段及优异基因,为小麦分子标记辅助选择育种提供理论依据和标记信息。【方法】以新疆本地188个冬小麦品种资源为材料,利用小麦55K SNP芯片进行全基因组扫描,通过对6个不同环境下的株高、穗长、小穗数、可育小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽、籽粒长/宽比9个产量相关性状进行表型鉴定,利用6个环境下各性状数据及最佳线性无偏预测（BLUP）数据,基于混合线性模型（MLM）对表型和基因型进行全基因组关联分析。【结果】经主成分分析,将188个材料分为地方品种和育成品种2个亚群;利用6个环境下各性状数据,9个性状共检测到1 309个显著性SNP标记,其中,每个显著性SNP位点可解释7.259%—70.792%的表型变异。利用BLUP数据,9个性状共检测到66个显著性位点,同时与2个性状关联的共有SNP位点有5个,贡献率波动范围为8.498%—21.877%。将同时与2个性状或2个以上环境关联到的重复位点作为稳定的显著性关联位点,9个性状共检测到38个稳定关联位点,包括株高重复位点5个,穗长重复位点10个,小穗数重复位...     

中国小麦微核心种质溶剂保持力特性分析

为进一步挖掘小麦种质资源潜力,给小麦新品种选育创造条件,对我国245份小麦微核心种质的SRC特性进行分析和比较。结果表明,在这些种质材料中,4种SRC总体上有一定的差距,变异范围较大,其中水SRC为75.7%~100.7%,碳酸钠SRC为87.5%~111.7%,乳酸SRC为79.8%~110.6%,蔗糖SRC为107.2%~141.6%。水SRC≤80%的有45份,占材料总数的18.4%;碳酸钠SRC≤95%的有55份,占材料总数的22.4%;乳酸SRC≤85%的有40份,占材料总数的16.3%;蔗糖SRC≤120%的有53份,占材料总数的21.6%。不同麦区间SRC存在一定差异,其中来源于华南冬麦区小麦品种的SRC显著低于其他各麦区,表现为较低的水SRC、碳酸钠SRC和乳酸SRC,来源于北部春麦区和北部冬麦区小麦品种的蔗糖SRC显著低于其他各麦区。与国外引进品种相比,选育品种的乳酸SRC和蔗糖SRC较低,地方品种和选育品种间,除蔗糖SRC存在显著差异外,其他3种SRC差异皆不显著。     

小麦品种(系)粉质仪参数和沉淀值的全基因组关联分析

本研究以134个小麦品种(系)为材料,测定其粉质仪参数和沉淀值,筛选出14个强筋、35个中强筋小麦品种。利用9 329个SNP标记进行标记与品质性状之间的关联分析,共检测到567个显著关联位点(P0.005)。其中148个标记(属于50个QTL)与品质性状存在稳定关联,单个标记的表型变异解释率范围是6.18%~24.12%;110个稳定关联标记被定位在除了4D、5B和7D之外的18条染色体上。本研究得到的关联位点对小麦品质性状的分子标记辅助育种和相关基因克隆具有一定价值。     

小麦整穗发芽的QTL定位分析

为了研究小麦穗发芽的抗性水平,揭示其遗传机理,并筛选抗性较强的家系用于育种实践,利用黄淮海地区主要推广的两个小麦品种花培3号／豫麦57构建的DH群体和基于混合线性模型的QTLNetwork2．0软件,对3种环境下的小麦整穗发芽进行了QTL定位分析。3种环境条件下分别检测到3、3、2个与整穗发芽相关的加性QTL位点,这些位点分别位于1B、2B、4A和5D染色体上,总共可解释23．28％、21．83％和11．55％的表型变异。在所有检测到的QTL位点中,只有qPhsSD．1位点在3个环境中均能检测到,剩余位点只能在单独一个环境中检测到。3种环境条件下分别检测到2对、1对和2对上位性位点,总共可解释8．01％、9．50％和21．67％的表型变异,不同环境条件下,检测到的上位性位点均不相同。结果表明,小麦整穗发芽的遗传同时受加性效应和上位性效应控制,且易受环境条件的影响。