花生遗传图谱构建及黄曲霉抗性相关QTL

创制抗黄曲霉种质并建立相关分子标记辅助选择技术是深化抗性遗传改良的基础。本研究以源于对黄曲霉具有不同抗性的花生品种中花10号(感病种质)与ICG12625(抗性种质)杂交构建的重组自交系(RIL)群体为材料,通过重复接种鉴定,发现所涉及重组自交系群体的黄曲霉抗性存在很大分化,遗传分析结果显示,侵染和产毒抗性均符合2对主基因+多基因遗传模型;获得侵染指数较低的RIL家系1个(QT401),毒素浓度较低的家系4个(QT344、QT389、QT477和QT483)。通过对RIL群体的多态性检测并应用Joinmap3.0软件,构建了1张由458个SSR标记位点组成、包含20个连锁群、总长为1 165.45c M的遗传连锁图。结合抗性鉴定数据,应用Win QTLCart2.0软件的复合区间作图(CIM)法,获得了6个与黄曲霉侵染抗性相关的QTL和10个与产毒抗性相关的QTL,贡献率在6.34%~12.00%之间。     

利用QTL-Seq定位粳稻整精米率QTL

【目的】稻米整精米率是加工品质的重要评价指标之一,其QTL定位将为提升稻米品质提供理论依据。【方法】通过两个粒型相近、整精米率差异极大的粳稻材料构建的F₂分离群体为材料,利用QTL-Seq方法对分离群体中的高整精米率单株和低整精米率单株进行混池重测序以定位粳稻整精米率QTL位点。【结果】经过QTL-Seq分析发现在第8和第12染色体区间存在控制粳稻整精米率的QTL位点。进一步通过200个F₂分离群体单株对第8和12染色体进行InDel分子标记QTL作图,发现粳稻中控制整精米率的QTL位点：qHRR8.1、qHRR8.2和qHRR12。其中,位于第8染色体21.8-23.2 Mb的qHRR8.1表型贡献率达到10.80%,其他两个QTL的贡献率较小。qHRR8.2位于第8染色体24.2-25.2 Mb,表型贡献率为3.26%。位于第12染色体的2.9-4.5 Mb的qHRR12表型贡献率为4.06%。【结论】本研究定位了1个控制粳稻整精米率的主效QTL位点qHRR8.1,对克隆粳稻整精米率控制基因以及在品质育种中提高粳稻整精米率有一定的参考价值。     

芝麻含油量及脂肪酸含量QTL分析

本研究以较高含油量芝麻品种“中芝13”（56.31%）和低含油量芝麻材料ZZM2748（48.75%）为亲本构建包含548个株系的RIL群体,采用近红外法对群体在2个不同环境下的含油量、油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸含量进行分析,发现群体含油量及脂肪酸含量存在较大变异,其中含油量变化在42.43%~58.38%,其与油酸和亚油酸含量无显著相关关系,但与棕榈酸显著负相关;应用软件WinQTLCart2.5和ICIMapping3.0基于构建的遗传连锁图共定位到50个相关QTL,分布在芝麻11个连锁群上,贡献率变化在1.59%~40.62%。其中,有21个QTL被两个软件同时检测到,有7个QTL在2个环境下被重复检测到。位于连锁群LG10上的qSOC_10.3和位于连锁群LG11上的qSOC_11.1遗传贡献率较大,分别为34.38%和40.62%,为控制芝麻含油量的主效QTL,其中qSOC_11.1与定位到的油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸位点重合,表现一因多效特征。通过基因组注释和差异表达分析,在两个主效位点发掘出24个候选基因。研究发现的芝麻含油量及不同脂肪酸含量遗传变异特征和获得的QTL及候选基因对相关性状的遗传改良具有指导意义和应用价值。     

花生百果质量和百仁质量性状的QTL定位分析

为探索栽培种花生百果质量和百仁质量遗传机制,以花育28号和P76为亲本构建了包含146个家系的重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体,测定了3个环境下的百果质量与百仁质量表型数据,并利用单环境和多环境联合定位进行QTL的鉴定。结果表明,在不同环境下RIL群体百果质量和百仁质量均表现为超亲遗传。基于多环境QTL分析检测到5个与百果质量、10个与百仁质量相关的QTL。基于单环境QTL分析共检测到3个百果质量相关位点qHPW05.1、qHPW07.1和qHPW19.1,分布于3个连锁群上。其中qHPW07.1在三个环境下稳定表达,表型贡献率4.610%~8.840%;qHPW19.1在两个环境下稳定表达,表型贡献率9.985%~11.224%。检测到4个百仁质量相关位点qHSW05.1、qHSW07.1、qHSW19.1和qHSW20.1,分布于4个连锁群上。其中qHSW 07.1在两个环境下稳定表达,表型贡献率7.155%~10.464%;qHSW 19.1在三个环境下稳定表达,表型贡献率7.239%~13.845%。获得控制百果质量和百仁质量的QTL簇2个,分别位于LG07（Cluster I）和LG19（Cluster II）。本研究结果为后续相关基因克隆和花生产量性状改良提供了理论基础。     

花生锈病抗性的AFLP标记

利用抗、感锈病的花生品种为亲本配制杂交组合远杂9102 ×ICGV86699,以其F2分离群体为研究材料, 利用BSA 法和AFLP技术,获得了与锈病抗性连锁的2个分子标记,与抗性基因间的遗传距离分别为10.90cM和7.86cM。利用获得的分子标记对其F3进行了验证，分子标记与抗性鉴定结果具有较高的一致性。     

花生种子白藜芦醇含量QTL定位分析

本研究利用“中花10×ICG 12625”衍生的RIL群体共140个家系及其亲本为材料，通过高效液相色谱检测各家系在2014年及2015年收获的花生种子中的白藜芦醇含量。结果表明，RIL群体白藜芦醇含量变异范围为38.27~352.08 μg/ kg。通过两年重复检测，获得稳定高白藜芦醇含量材料4份(QT0339、QT0369、QT0450和QT0454)，含量为143.90~215.60 μg/ kg，在2014年环境中，这四份材料白藜芦醇含量分别超过高值亲本32.31 %、5.80 %、86.46 %和79.52 %，在2015年环境中白藜芦醇含量分别超过高值亲本106.04 %、49.78 %、7.90%和52.87%。利用前期通过该群体构建的遗传连锁图谱，应用WinQTLCart 2.5软件定位到花生种子白藜芦醇含量相关QTL13个，贡献率在2.2 %~7.4 %之间，其中qRB8.1a以及qRB8.1b为两年环境中重复检测到的QTL。本文研究结果为培育白藜芦醇含量高的花生新品种提供理论依据。     

温度对花生锈菌夏孢子萌发及侵染的影响

温度是影响锈菌夏孢子侵染花生的重要因素之一，关于温度对花生锈菌夏孢子萌发及侵染的影响鲜有报道。本研究通过不同温度条件下夏孢子的萌发率和8个对锈病抗感差异较大花生品种的接种试验确定锈孢子萌发和侵染的最适温度。研究结果表明，夏孢子萌发和侵染的适宜温度为25～28℃,此条件下夏孢子萌发率较高，为68.23%,抗病材料的潜伏期为8.11～8.67 d,感病材料的潜伏期为6.44～6.89 d。本研究可为花生种质锈病抗性鉴定和抗锈病品种选育工作提供理论依据。     

82份籼粳稻骨干亲本抗稻瘟病基因的分子检测

北粳南移在江西省已推行11年,为进一步明确适合江西晚粳常规稻的稻瘟病抗性情况及粳渗籼骨干亲本的选择,本研究利用Pi37/Pi35/Pish、Pi5、Pi2、Pi9、Pia、Pi23、Pigm、Pi33/Pi42、Pi56、Pik/kg(t)/ks/kp/km/kh/43、Pikh共11个抗瘟基因的标记结合井冈山抗性谱的鉴定,对28份骨干粳稻和54份骨干籼稻进行分子标记与抗性分析。结果表明,粳稻中有1份携带其中的7个抗性基因,有5份携带6个抗性基因,有7份携带5个抗性基因,有12份携带4个抗性基因,有3份携带3个抗性基因,抗性频率最高的Pia为0.786,其次为Pikh和Pi9,频率均为0.643,Pigm和Pi37/Pish在这批粳稻材料中的抗性频率为0;籼稻中有8份携带其中的7个抗性基因,有10份携带6个抗性基因,有13份携带5个抗性基因,有17份携带4个抗性基因,有4份携带3个抗性基因,有2份携带2个抗性基因,抗性频率最高的Pi9为0.981,其次Pik/Pikh/Piks频率为0.833,Pigm、Pi37/Pish、Pikh、Pia、Pi5、Pi2、Pi23和Pi33/Pi42的频率分别为0.556、0.537、0.519、0.389、0.352、0.315、0.167和0.111,Pi56在这批籼稻材料中的抗性频率为0。明确这些材料抗瘟基因的分布,将为广谱持久抗性籼粳材料创制骨干亲本的选择与配组指明了方向。     

大豆开花期性状QTL定位和候选基因挖掘

大豆对光周期极为敏感,单一品种的适应范围狭窄。大豆品种在不同纬度间的适应性与开花期密切相关。为了获得更多的大豆开花期相关QTL,了解在豆适应机制,利用开花主效位点E1~E4基因型均相同的滑皮豆和齐黄26（E1e2asE3-HaE4）杂交衍生的重组自交系群体及前期基于特异长度扩增片段测序（Specific Length Amplified Fragment-sequencing, SLAF-seq）构建的高密度遗传图谱,对大豆开花期性状进行了QTL定位。共获得了分布在7条染色体上的11个QTL位点,其中4个位点（qFT8,qFT20-2,qFT14和qFT16）为本研究新发现的QTL。同时,研究发现6个QTL（qFT6-1,qFT8,qFT11-1,qFT19,qFT20-1和qFT20-2）在2013年和2014年两个环境中稳定存在。对稳定QTL位点间的基因进行生物信息学分析,筛选出4个可能参与开花期调控的候选基因。本研究结果能够为阐明大豆适应性分子机制和广适性分子育种提供一定的理论基础。     

花生的抗锈性成分研究

本项研究用温室整株接种和实验室离体生根叶片接种的方法对一些新鉴定出的花生抗锈种质材料的8个抗锈性成分进行观察。结果表明这些花生种质材料在抗锈性成分上存在较大的变异。多数抗性成分在高抗材料或低抗(感病)材料之间是整齐一致的,而且与田间锈病级数高度吻合,但抗性成分在中抗材料之间有较大的变异。本文对栽培花生与种间杂种衍生材料在抗锈性成分上的差异也作了分析。所有抗性成分的广义遗传力均较高,具有遗传改良的潜力。     

大豆高密度遗传图谱的构建及产量相关性状QTL定位

大豆是重要的粮油作物，而我国大豆主要依靠进口，提高大豆产量对保障国家粮油安全意义重大。为定位大豆产量相关性状，本研究以产量差异显著的东农42和东农50作为杂交亲本，构建了包含168个家系的重组自交系（recombination inbred lines，RILs）群体，对其进行全基因组重测序，构建高密度遗传图谱，并利用R/qtl软件的复合区间作图法（composite interval mapping,CIM）结合两年六点的大豆产量相关性状表型数据，进行QTL定位。结果表明：利用测序获得的660 316个SNP标记构建了一张分布在20个连锁群的包含6227个bin标记的大豆高密度遗传图谱，总图距和平均图距分别为2739.15 cM，0.44 cM。在12个染色体上定位到22个大豆产量相关性状QTL，四粒荚数、单株荚数、单株粒重和百粒重性状定位到的QTL分别为5、4、5和8个。在3号和19号染色体上各有一段基因组区域在两年间重复定位，涉及6个主效QTL，分别为qNFSP-19-1（22.976%）、qNFSP-19-2（11.977%）、qNFSP-19-3（17.203%）、qHSW-3-1（11.346%）、qHSW-3-2（11.346%）和qHSW-3-3（11.175%），加性效应值均为负值。在3、7、11、12和20号染色体上新定位到7个产量相关性状QTL，其中表型贡献率最高的为qHSW-3-3（14.276%），包含具有重复定位区间的qHSW-3-2和qHSW-3-3。与前人定位的结果相比，更多QTL极大地缩短了定位区间，表明本文报道的高密度遗传图谱更准确，可以为大豆产量相关性状的精细定位、候选基因的挖掘及分子标记辅助育种奠定基础。     

水稻苗期耐热种质资源筛选及QTL定位

[目的]鉴定和筛选水稻极端耐热种质或基因,为培育耐高温水稻新品种提供技术支撑.[方法]以耐热等级和幼苗存活率为指标对不同类型水稻苗期耐热性进行鉴定评价,以筛选和鉴定耐热种质资源及主效QTL.[结果]不同类型水稻品种苗期耐热性存在明显差异,籼稻品种耐热性明显强于粳稻品种,籼稻和粳稻品种均存在极端耐热和极端敏感种质资源;共...     

花生白藜芦醇和查尔酮合成酶基因的鉴定与表达分析

花生含有丰富的白藜芦醇，具有很好的营养价值和保健功能。白藜芦醇合酶（STS）是白藜芦醇合成途径中的关键酶。本研究运用生物信息学方法，从花生基因组数据中鉴定出了50个STS基因，17个编码查尔酮合成酶CHS基因；两者同属聚酮化合物合成酶家族。对所鉴定基因组家族成员的染色体定位、系统发育、外显子-内含子结构、基因表达模式分析，结果表明大量STS基因在根、种皮、果皮、果针中高量表达，45个STS和8个CHS基因均应答紫外胁迫。本研究结果为花生STS/CHS基因家族成员的功能鉴定提供有价值的参考信息，为花生的品质改良提供理论依据与基因资源。     

北方白菜型冬油菜BrFLC家族的全基因组鉴定、克隆及表达分析

春化过程是冬性植物抽薹开花前的主要阶段。FLC（FLOWERING LOCUS C）基因在春化过程中可以整合上游信号调控植物开花。为了解白菜型冬油菜中FLC基因的特征及其春化功能,以6个拟南芥FLC基因为索引从白菜型冬油菜基因组中鉴定得到10个BrFLC基因,其中8个均含有7个外显子。10个BrFLC分布于4条染色体上,存在明显的基因复制现象。进化及保守结构分析显示聚为一类的成员蛋白质保守Motif分布相似。基因上游1500 bp的启动子区域均含有光应答元件,其中BrFLC4、BrFLC5和BrFLC6含低温响应元件,BrFLC3、BrFLC4、BrFLC7、BrFLC9含激素响应元件。比对发现,位于A02上的BrFLC6基因序列与大白菜中已注释的Bra031886差异性较大。克隆到陇油6号、陇油17、天油2号和天祝小油菜中的BrFLC6基因,序列相似性达99.5%。分析其中序列差异最大的BrFLC6基因,qRT-PCR检测发现它可在根、茎、叶、花蕾及花中表达;春化处理后则表达下调,不同品种间下调幅度有差异。结合春化率的观察,认为春化过程抑制了BrFLC6的表达,且基因表达水平与白菜型冬油菜通过春化所需的时间有关。     

向日葵柄锈菌效应子P2的定位及功能研究

由向日葵柄锈菌（Puccinia helianthi Schw.）引起的向日葵锈病严重威胁着向日葵的安全生产。效应子是一类病原菌侵染过程中分泌的蛋白，促进病原菌侵染或触发寄主免疫。为明确向日葵锈菌效应子P2在锈菌侵染过程中发挥的作用，对该基因序列进行了生物信息学分析；以向日葵锈菌夏孢子cDNA为模板，克隆了P2基因的编码序列，利用qRT-PCR技术分析了该基因在侵染过程中的表达特性；采用农杆菌瞬时表达系统在烟草上验证了P2的毒性功能，并在烟草上瞬时表达对其进行了亚细胞定位。研究结果表明，P2编码58个氨基酸，N端含24氨基酸的信号肽，无核定位信号及跨膜结构域，并在向日葵锈菌侵染早期上调表达。在本氏烟中瞬时表达P2可以抑制BAX诱导的细胞坏死，亚细胞定位结果表明P2定位在细胞膜及细胞核。     

软腐病菌侵染下菜心叶片的转录组分析

为探讨软腐病菌侵染下菜心转录组功能基因信息,采用BGISEQ-500高通量测序技术对软腐病菌侵染下菜心叶片进行转录组测序,平均每个样获得47.27 M clean reads,Q20值均大于95%,共检测到表达的Unigene为36 760个,其中已知的有35 327个,预测新Unigene有1 433个;共检测出19 549个新转录本,其长度主要集中在300~2000 nt。功能注释结果显示,有32 047个Unigene在Nr数据库获得注释,其中注释到芸薹属白菜上的Unigene最多;GO功能共注释到12 588个Unigene;KEGG数据库注释到18 583个Unigene,涉及到137个代谢通路。共获得21 776个组间差异表达基因（differential expression genes, DEGs）,其中对照与发病前期组间的DEGs有15 007个,6 137个上调表达,8 870个下调表达;发病前期与发病中期组间DEGs有13 118个,10 278个上调表达,2 840个下调表达;发病中期与发病后期组间DEGs有11 293个,1 790个上调表达,9 503个下调表达。DEGs的Ven图分析显示5 110个基因在每组间均存在差异,DEGs功能分析显示DEGs参与泛素蛋白降解途径、过氧化物酶体途径、光合碳固定途径、糖酵解途径等多种生命活动。本研究结果为深入开展菜心抗软腐病基因组学和分子生物学研究奠定基础。