中棉所70分离群体农艺性状相关QTL定位

【目的】定位棉花产量相关性状的数量性状基因座(Quantitative trait locus,QTL)。【方法】以中棉所70的F_2分离群体为遗传作图群体,利用从14 820对简单序列重复(Simple sequence repeat,SSR)引物中筛选出的267对两亲本间的多态性引物检测F_2群体250个单株的标记基因型,利用Joinmap 4.0进行连锁分析,并通过WinQTLCart 2.5复合区间作图法对F_(2:3)群体的株高、单株结铃数和单株果枝数性状进行QTL定位。【结果】在F_2群体中共获得342个SSR标记位点,并构建了包括312个标记、35个连锁群,总长1 929.9 cM的遗传连锁图谱(标记间平均距离为9.2 cM,覆盖棉花基因组的43.4%)。经QTL定位,共检测到19个QTL,其中涉及株高的7个、单株果枝数4个、单株结铃数8个,这些QTL分布在8条染色体上,解释0.25%~11.28%的表型变异。【结论】这些与农艺性状相关的QTL有助于棉花产量分子标记辅助选择。     

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。     

玉米SSR连锁图谱构建与株高及穗位高QTL定位

用玉米自交系组合R15×掖478的F₂群体构建连锁图谱,并通过1年2点随机区组试验设计,考察玉米229个F_2:4家系成株期的株高和穗位高。所建连锁图谱上共拟合146个SSR标记位点,覆盖基因组1 666 cM,标记间平均距离为11.4 cM。用复合区间作图法进行QTL分析,共检测到8个控制株高的QTL,分别位于第2、3、4、5和8染色体;3个控制穗位高的QTL位点,位于第4染色体。单个株高QTL的贡献率变幅为6.67%~11.59%,单个穗位高QTL贡献率变幅为10.46%~12.15%。     

海陆渐渗系棉花吐絮期叶绿素含量、荧光参数及相关性状的QTL定位分析

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,利用SSR(Simple sequence repeat)标记和Join Map3.0软件构建遗传连锁图谱,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1174.4 c M,覆盖棉花基因组的26.7%,利用Ici Mapping完备区间作图法对F2:3家系进行相关性状的QTL定位,共检测到30个叶绿素荧光参数、7个叶片干物质含量、6个叶面积指数、1个叶绿素含量的QTL位点,分布在8条染色体上,在同一染色体共标记区间内存在多个性状的QTL,部分位点加性遗传效应来自同一亲本,与干物质含量、最大光化学效应相关的QTL位点在3条染色体上不同标记区间内重复出现,与叶面积指数、最大光化学效应相关的QTL位点在4条染色体上不同标记区间内重复出现,表现出遗传上的一因多效或基因连锁效应,可用于高光效聚合育种。     

大田环境下玉米抗旱相关性状QTL定位

干旱是世界范围内导致玉米产量损失的主要因素。为了阐明玉米抗旱性的遗传基础并定位相关的数量性状位点,利用抗旱自交系临1和敏感的湘97-7组配160个F2:3家系定位群体,于2011年在湖南省作物研究所和长沙县高桥镇,分别在大田干旱胁迫和正常水分条件下进行表型鉴定。所考察性状包括抽雄至吐丝间隔、株高、千粒重和产量,用抗旱系数来衡量抗旱性。结果表明,110个SSR标记构建连锁图,图谱总长1246.1 cM,标记间平均距离11.33 cM。抗旱相关性状定位的QTL介于8～14个,共检测到43个QTL。单个QTL解释的表型变异为6.27%～18.27%。不同水分条件下定位到的QTL大多数不相同,表明对干旱胁迫的适应存在不同机制。抗旱性相关性状定位到的QTL,除第2和10染色体外,在其它染色体上都有分布,主要集中在第1染色体1.02-03区域和1.06-07区域,以及第3染色体3.04-05区域。第1染色体标记umc2224和bnlg176区间同时检测到与株高、千粒重和产量有关的QTL簇;标记bnlg1556和umc1128区间检测到与抽雄至吐丝间隔和产量有关的QTL簇。第3染色体标记umc1773和umc1311区间同时检测到与株高、千粒重和产量有关的QTL簇。这些QTL簇可能有助于通过分子标记辅助选择的方法提高干旱地区玉米的抗旱性。     

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。     

小麦分子遗传图谱的加密

高密度的分子标记遗传图谱是QTL定位、图位克隆和分子标记辅助选择等研究的基础。以小麦品种“京花1号/小白冬麦”的双单倍体(DH)群体和“农大015/复壮30”的重组自交系(RIL)群体为作图群体,选用在DH群体双亲间的339个多态性标记和在RIL群体双亲间的343个多态性标记分析作图群体各个株系的基因型,对本中心近年开发的SCAR、EST-SSR标记以及他人开发的SSR、EST-SSR标记进行了染色体定位,并利用连锁分析软件Joinmap 4.0将2个作图群体的结果整合,最终构建了10个连锁群,将217个SSR、EST-SSR和SCAR位点定位在9条染色体上,进一步提高了小麦遗传图谱的密度。     

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。     

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。     

小麦穗部性状和株高的QTL定位

穗粒数是小麦的重要产量性状之一,减少基部不育小穗数是提高小麦穗粒数的重要途径。利用EMS诱变小麦品系山农1186获得基部2-4个小穗不育突变体M7652。本研究利用M7652与山农1186回交获得的BC3F2群体及其衍生的BC3F2:3株系(MS)群体,M7652与泰农18杂交获得的F2群体及其衍生的F2:3株系(MT)群体为材料,进行遗传作图和QTL定位。通过SSR标记检测构建了分别覆盖38.9 c M、73.1 c M的两个4B染色体的遗传连锁图。对两个群体的穗部性状和株高进行QTL分析表明,MS回交群体在3个环境下都检测到6个QTL,包括5个控制穗部性状和1个株高性状的QTL位点,其贡献率为18.22%~47.23%,且位于染色体的相同区段,形成一个QTL簇;MT群体在1个环境中检测到4个控制穗部性状、1个控制株高的QTL位点,其贡献率为1.51%~39.15%,形成一个QTL簇。利用MS和MT群体检测到的QTL簇在染色体上的位置相同,都覆盖swes24标记,这个区域与增加小麦穗粒数、降低株高有关,为小麦穗粒数、株高的精细定位、基因克隆奠定了基础。     

不同生态环境下玉米产量性状QTL分析

以玉米（Zea mays L.）自交系黄早四和Mo17为亲本得到的191个F₂单株为作图群体,衍生的184个F_2∶3 家系作为性状评价群体,分析了单株穗数、穗行数、行粒数、百粒重和单株籽粒产量在北京和新疆2个生态环境下的表现和数量性状基因位点的定位结果。QTL检测结果表明,2个环境共检测出47个QTL,分布于除第10染色体以外的9条染色体,其中与单株穗数相关的QTL共10个,可解释的表型变异为5.3%~25.6%;与穗行数相关的QTL共13个,可解释的表型变异为4.5%~23.2%;与行粒数相关的QTL有9个,解释的表型变异为5.4%~13.7%;与百粒重相关的QTL达10个,可解释的表型变异为4.9%~13.3%;与单株籽粒产量相关的QTL有5个,可解释的表型变异为6.1%~35.8 %。大部分产量QTL只在单一环境下被检测到,说明产量相关QTL与环境之间存在明显的互作。表型相关显著的产量性状,它们的QTL容易在相同或相邻标记区间检测到。研究还发现了若干个QTL富集区域,可能是发掘通用QTL的候选位点。     

基于株高性状的玉米EST序列与水稻基因组的比较研究

从已公布的玉米分子标记中，挑选出均匀覆盖玉米全基因组、平均间距小于10 cM的224个SSR和RFLP分子标记，从NCBI上查找这些标记所在的玉米EST或基因的原始序列，逐一与水稻数据库的序列信息进行同源性比较。结果表明：在PN<1e-5水平上，从水稻数据库中共找到16 939段同源序列，平均每段玉米的序列可以在水稻数据库中找到75.6     

利用种子性状QTL定位高油玉米淀粉含量QTL

以普通玉米自交系8984与高油玉米自交系GY220为亲本组配得到284个F2:3家系群体,利用185个SSR标记构建玉米遗传连锁图谱。通过包含母体效应的种子性状QTL作图方法对玉米籽粒淀粉含量进行QTL定位和效应分析,共检测到7个与淀粉含量相关的QTL,分别位于第5,8,10染色体上,除qSTA8-3的遗传作用方式表现为加性外,其余QTL作用方式为部分显性。单个QTL贡献率为5.87%～10.93%,累计贡献率为53.37%。所有QTL的增效基因均来自普通玉米亲本8984。淀粉含量QTL qSTA5-2贡献率较大,可以作为进一步精细定位的主要目标QTL。     

玉米产量及产量相关性状QTL的图谱整合

利用生物信息学方法,借助高密度分子标记遗传图谱IBM2 2008 neighbors,利用图谱映射和元分析的方法,对不同试验中定位的400个玉米产量及产量相关性状QTL进行了图谱整合,构建了玉米产量及产量相关性状QTL的综合图谱和一致性图谱。结果表明,玉米产量及产量相关性状QTL在10条染色体上呈非均匀分布,第1染色体上最多,第10染色体上最少;发掘出96个玉米产量及产量相关性状的“一致性”QTL;关联性较强的产量性状的QTL常集中在相同或相近的座位上。     

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.     

Fine mapping of major QTLs for alkaline tolerance at the seedling stage in maize (<Emphasis Type="Italic">Zea mays</Emphasis> L.) through genetic linkage analysis combined with high-throughput DNA sequencing

Exploiting genes and quantitative trait loci (QTLs) related to maize (Zea mays L.) alkaline tolerance is helpful for improving alkaline resistance. To explore the inheritance of maize alkaline tolerance at the seedling stage, a mapping population comprising 151 F_2:3 lines derived from the maize cross between Zheng58, tolerant to alkaline, and Chang7-2, sensitive to alkaline, was used to establish a genetic linkage map with 200 SSR loci across the 10 maize linkage groups, with an average interval of 6.5 cM between adjacent markers. QTLs for alkaline resistant traits of alkaline tolerance rating (ATR), germination rate (GR), relative conductivity (RC), weight per plant (WPP) and proline content (PC) were detected. The obtained results were as follows: Five QTLs on chromosomes 2, 5 and 6 (GR and WPP: chr. 2; PC and ATR: chr. 5; and RC: chr. 6) were mapped. For precise mapping of the QTLs related to alkaline resistance, two bulked deoxyribonucleic acid (DNA) pools were constructed using individual DNAs from the most tolerant 30 F₂ individuals and the most sensitive 30 F₂ individuals according to the ATR and used to establish a high density map of SLAF markers strongly associated with the ATR by specific locus amplified fragment sequencing (SLAF-Seq) combined with super bulked segregant analysis (superBSA). One marker-intensive region involved three SLAFs at 296,000–6,203,000 bp on chromosome 5 that were closely related to the ATR. Combined with preliminary QTL mapping with superBSA, two major QTLs on chromosome 5 associated with alkaline tolerance at the maize seedling stage were mapped to marker intervals of dCap-SLAF31521 and dCap-SLAF31535 and phi024 and dCap-SLAF31521, respectively. These QTL regions involved 9 and 75 annotated genes, respectively. These results will be helpful for improving maize alkaline tolerance at the seedling stage by marker-assisted selection programs and will be useful for fine mapping QTLs for maize breeding.     

甘蓝型油菜产量及相关性状的QTL分析

高产是甘蓝型油菜育种的重要目标之一，产量是多基因控制的数量性状。本文通过QTL作图分析了产量及其相关性状的数量性状位点，以甘蓝型油菜中油821和保604 F₁代小孢子培养获得的DH系为作图群体，构建了由20个连锁群组成的，包括251个分子标记( 2个RFLP标记，72个RAPD标记，91个SSR标记，86个SRAP标记)的遗传连锁图(10个标记没有分配到连锁群中)。图谱的平均图距为6.96 cM，共覆盖油菜基因组1 746.5 cM。在此图谱基础上采取复合区间作图法，检测到与油菜产量及其相关性状有关的QTL共17个。其中控制株高的3个分别位于第4、第9和第10连锁群上，对性状的解释率为9.42%～17.58%；与分枝部位有关的4个分别位于第4、第6和第7连锁群上，其中Bp1 和Bp2 均位于第4连锁群，对性状的解释率为8.13%～15.20%；与主花序有效长有关的3个分别位于第4、第10和第16连锁群上，对性状的解释率为7.49%～23.36%；与一次有效分枝有关的2个分别位于第1、第4连锁群上，对性状的解释率为15.29%～19.58%；与角果总数和千粒重有关的分别位于第4连锁群和第9连锁群上，贡献率分别为17.42%和7.64%；与单株产量有关的3个分别位于第3、第4和第15连锁群，共解释26.60%的表型变异。部分性状的QTL在连锁群上成簇分布,对性状贡献率很大，表现主效QTLs的特点，相应的性状之间也呈显著相关，这表明一因多效或者相关的QTLs之间紧密连锁是性状相关的遗传基础。本研究中与主效QTLs连锁的标记可用于油菜产量性状的分子标记辅助选择。     

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.     

稻米直链淀粉含量基因座位的分子标记定位

以直链淀粉含量(AC)中等的CT9993和泰国优质的香软米KDML105杂交产生的152个重组近交系 (RIL)为材料, 构建了含83个RFLP、 69个AFLP和15个微卫星(SSLP)标记的分子标记连锁图 , 标记间平均距离为12.98 cM。 应用该连锁图对控制稻米AC的基因座位(QTL)进行了分析 。 结果表明： 稻米AC主要受两个主效QTL和5个微效QTL的共同控制