水、旱条件下稻米品质相关性状的QTL定位及其与环境互作分析

为探究干旱胁迫环境条件下水稻(Oryza sativa)碾米品质和外观品质相关性状的变化规律,挖掘干旱条件下稳定存在的控制稻米品质性状的QTL,同时分析QTL与环境的互作效应,本研究以陆稻小白粳子和水稻空育131杂交构建的207个重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体及2个亲本为实验材料,在干旱胁迫和正常灌溉2个环境条件下进行重复实验,对糙米率(brown rice rate,BRR)、精米率(milled rice rate,MRR)、整精米率(head rice rate,HMRR)及垩白粒率(chalky rice rate,CG)4个品质性状进行QTL定位.结果表明,在2个环境下BRR、MRR、HMRR三者之间均呈极显著正相关,MRR、HMRR与CG分别呈显著和极显著负相关.各性状在2个环境下均呈现出连续分布,表现为数量性状的遗传特点.4个性状两年共检测到24个加性QTL和9对上位性互作QTL,分布于除第10和第12染色体的其余10条染色体上.在所有检测结果当中,5个加性QTL(qBRR1a,qMRR11a,qHMRR6a,qCG6a和qCG6c)均在2年干旱胁迫环境下同时检测到,3个加性QTL和4对上位性互作QTL检测到显著的环境互作效应,但各性状均以加性遗传效应为主,受水分环境影响较小.对干旱胁迫具有特异性QTL的挖掘和发现,在一定程度上为干旱胁迫下稻米品质的遗传改良提供了基础资料.     

玉米叶片叶绿素含量的发育遗传动态及环境互作效应分析

采用包括基因型×环境互作效应的加性-显性遗传模型及非条件和条件的分析方法,研究了不同环境条件下玉米吐丝后不同发育时期叶片叶绿素含量性状的发育动态及其遗传发育规律.结果表明:玉米叶片叶绿素含量在不同发育时期均受到环境变化的影响.控制玉米叶片叶绿素含量的各遗传效应在不同环境条件下存在表达水平上的差异.吐丝至成熟前4个时期性状的表现是以遗传主效应(加性效应VA和显性效应VD)为主,遗传效应表达在不同环境中较为稳定,玉米籽粒成熟期该性状的表现是以环境互作效应为主,此时的遗传效应表达在不同环境中变化较大.玉米腊熟期至成熟期即玉米吐丝后40～50d是控制玉米吐丝后叶片叶绿素含量表现的微效多基因被激活表达最为活跃的时期.一些遗传效应存在发育时期间断表达的现象.     

基因型×环境互作下小麦氮代谢相关性状的遗传和相关性分析

【目的】选育氮高效的小麦品种,可有效提高氮素利用效率和生产效率,对环境安全至关重要。本文分析了小麦氮代谢相关性状的遗传效应,为小麦氮高效品种选育提供理论依据。【方法】选用7个小麦品种及其组配的12个杂交组合,进行田间盆栽试验。设置3个氮水平,利用基因型与环境互作的加性-显性遗传模型,对氮代谢相关的10个性状进行遗传与相关性分析。【结果】株高、开花期和成熟期单茎干物重、开花期氮素积累量、籽粒氮素积累量和氮素吸收总量主要受加性效应控制,花后氮素同化量受显性×环境互作效应影响较大,氮素利用效率、氮素生理效率以加性×环境互作效应为主。10个性状狭义遗传力总体不高(平均值为0.56),广义遗传力总体较高(平均值为0.881)。互作广义遗传力均达到1%显著水平,表明不同的氮水平对遗传表达有较大影响。氮素利用效率、氮素生理效率和开花期氮素积累量的互作狭义遗传力较大,表明不同氮水平对这些性状的选择效果不同。通过加性效应预测值得出,亲本DK138和JN10的氮素利用效率和氮素生理效率的加性效应为显著正效应。大多数组合的显性主效应与不同氮水平下的显性×环境互作效应在方向上不尽一致,表明小麦氮高效杂交后代的选择宜考虑特定的氮水平条件。显性效应预测值表明,组合JN10×W9903的氮素生理效率显性效应值最大且达到显著水平,是氮素生理效率较高的组合。相关分析表明,两两性状间以加性遗传相关为主。氮素生理效率与株高呈加性正相关关系,达到10%显著水平。除株高和谷氨酰胺合成酶活性外,氮素利用效率与其他性状间以显性环境互作相关为主。氮素利用效率与氮素生理效率之间的显性×环境互作相关系数达到10%显著水平。氮素利用率与氮素生理效率的表现型和基因型相关系数为正值且达1%显著水平。【结论】通过性状分析表明,株高在一定程度上可以作为氮素生理效率的间接选择性状,氮素利用效率与氮素生理效率这两个性状进行协同改良。品种DK138和JN10可作为亲本以提高后代的氮素利用效率和氮素生理效率。杂交组合LM14×W9903表现出良好的后代选育利用潜力。     

不同营养水平水培条件下幼苗期大豆下胚轴性状QTL定位与上位互作分析

为探究不同氮磷钾水平对大豆幼苗期下胚轴性状的影响,发掘其基因资源,了解其遗传机制,本试验以栽培大豆晋豆23为母本,以山西农家品种灰布支黑豆为父本及其所衍生的447个重组自交系(RIL)为材料,设置3个处理:CK(模拟种植不施肥)、T1(模拟大田正常配施氮磷钾肥)和T2(模拟高肥田块,含量为大田常规配施氮磷钾肥的1.5倍),研究不同营养水平水培条件下幼苗期大豆QTL间的上位性和环境互作效应。结果表明,基于复合区间作图(CIM)共检测到20个影响下胚轴长和下胚轴重的QTL,分布于第2、第6、第7、第8、第9、第10、第13、第16、第20共9条染色体上,单个QTL的贡献率介于3.65%~18.13%之间。基于混合线性模型(MCIM)检测到3对下胚轴长上位互作QTL,2对下胚轴重上位互作QTL,5对QTL均发生在2个非主效QTL之间。第9和第10染色体分别在3种处理中同时检测到下胚轴长和下胚轴重QTL,表明加性效应、加性与环境互作效应和加性×加性上位性互作效应在下胚轴长和下胚轴重的形成和遗传中起重要作用。本研究为大豆幼苗期下胚轴性状的QTL定位、图位克隆和分子标记辅助选择以及为实际生产中苗期施肥时间的选择和氮磷钾高效利用提供了一定的理论参考。     

水稻赖氨酸和总黄酮含量的QTL定位及环境互作分析

为挖掘多环境下稳定存在的水稻赖氨酸和总黄酮含量相关QTL,以粳稻东农425和长白10号及其衍生的180个株系的F_(6:7)重组自交系(RIL)作为供试群体,采用完备区间作图法(ICIM)和基于混合线性模型的复合区间作图法(MCIM),对2014年和2015年水稻的赖氨酸含量和总黄酮含量进行加性QTL定位及环境互作分析。结果检测到10个影响赖氨酸含量的加性效应QTL和12个影响黄酮含量的加性效应QTL,分布在除第9、第10和第12染色体以外的9条染色体上,其中在第5染色体的RM538~RM1271标记区间内连续2年检测到总黄酮含量QTL。检测到6个存在环境互作效应的赖氨酸含量QTL、4个存在环境互作效应的总黄酮含量QTL,互作贡献率为0.15%~6.73%;一对影响总黄酮含量的上位互作效应的QTL,贡献率为0.99%。本研究结果为水稻赖氨酸和总黄酮含量QTL分子标记辅助育种提供了一定的理论依据。     

稻米外观和碾磨品质QTL定位及其与土壤水分环境互作分析

本文利用旱稻品种IRAT109和水稻品种越富的花培DH群体的116个株系为作图群体，采用混合线性模型QTL定位方法，在水、旱2个土壤水分环境下对粒长(GL)、粒宽(GB)、长宽比(LWR)和垩白率(C)4项外观品质性状和糙米率(BR)、精米率(MR)、整精米率(HR)3项碾磨品质性状进行QTL定位及QTL与环境互作分析。在水、旱2种条件下对DH群体差异显著性分析结果表明，糙米率、精米率和长宽比差异不显著,而整精米率、粒长、粒宽、垩白率差异极显著。外观品质性状在水、旱栽培条件下变化较大，即在旱种环境下稻米粒形变小（粒长、粒宽减小）、变细（长宽比增大）垩白率大幅度下降。碾磨品质性状在双亲间均有差异，其中整精米率差异较大；且在两种土壤水分环境条件下均有变化，即在旱栽条件下两亲本的糙米率和精米率均降低，IRAT109分别减少了5.8%和5.5%，越富分别减少了11.7%和11.5%。共检测到11个加性效应QTL与稻米外观和碾磨品质性状7项指标有关，分别位于第1、3、5、6、7、10、11染色体上，单个QTL对性状的贡献率在3.15～21.42%之间，位于第1、7 染色体上2个控制整精米率的QTL存在显著环境互作，单个QTL与环境互作效应的贡献率分别为9.59%和13.58%。在第1染色体RM295标记附近同时检测到5个QTL，Qgc1a 、Qgc1b 、Qlwr1、QMr1b和QHr1，分别控制粒长、长宽比、精米率和整精米率，且该QTLs簇在2个环境下能稳定地被检测到。同时，还检测到10对上位性QTLs，所有上位性QTL都发生在不同染色体之间，其中，控制整精米率的4对QTL与土壤水分环境显著互作，其环境互作贡献率分别为14.29%、12.28%、10.56%和13.47%。控制粒长、粒宽、长宽比的6个加性QTL（Qgc1a、Qgc1b、Qgc5、Qgw6、Qlwr1、Qlwr10）与环境之间互作较小，在品质育种中可利用分子标记对其进行辅助选择，提高育种效率；而对于基因型×环境互作效应大的整精米率、垩白率应在特定环境(如土壤缺水条件)下进行选择，在特定水分胁迫条件选择目标亲本，并将抗旱基因导入该亲本方可选到品质较优的抗旱品种。     

水稻分蘖最大角度的QTL分析

利用籼稻(Oryza sativa sp indica)协青早B/密阳46所构建的重组自交系(RIL)群体(XM-RIL)及其相应分子遗传图谱,在海南和杭州两地试验,测量分蘖最大角度,应用检测QTL加性效应、上位性效应和G×E互作效应遗传分析方法,对该性状2个环境下数据进行联合分析.共检测到2个加性效应显著的QTLs,其中,qTA8-2的LOD值为21.7,贡献率为23.2%;qTA9-2的LOD值为22.0,贡献率为19.5%;增加分蘖最大角度的基因前者来自母本、后者则来自父本;这2个QTLs均不存在显著的G×E互作.试验还检测到3对显著的加性×加性双基因互作效应,它们与环境间的G×E互作也均未达显著水平,对该性状表型变异的总贡献率仅为7.69%,显得较为次要.     

盐胁迫下水稻苗高和分蘖数的发育动态QTL分析

为了检测盐胁迫下水稻苗高和分蘖数的发育动态QTL,以粳稻品种东农425和长白10为亲本衍生的F2:3群体为试验材料,构建了包含123个SSR标记,全长为1 616.53 c M,平均图距为13.14 c M的遗传连锁图谱。以浓度为6 ds·m-1的Na Cl水溶液进行大田生育期灌溉,正常水灌溉为对照,对盐胁迫下水稻的苗高和分蘖数进行发育动态QTL分析。分别利用完备区间作图法和混合线性模型的QTL定位方法,联合盐胁迫与正常条件下6个发育时期苗高和分蘖数的表型数据,共检测到6个控制盐胁迫下水稻苗高和3个控制分蘖数的加性QTL、4个控制正常条件下苗高和5个控制分蘖数的加性QTL、盐胁迫和正常条件联合下的6个控制苗高和4个控制分蘖数的加性QTL,以及3对控制苗高和1对控制分蘖数的上位性QTL。加性QTL q SH1在t3、t4和t2/t1时期分别用非条件和条件方法检测到,加性QTL q TN8-2在t2、t3、t4和t5时期被连续用非条件方法检测到,在t3/t2时期用条件方法被检测到。分别检测到4个控制苗高和2个控制分蘖数的加性QTL与盐胁迫环境存在互作效应,控制苗高的3对上位性QTL和控制分蘖数的1对上位性QTL均与盐胁迫环境发生互作。本研究旨在检测不同发育时期控制盐胁迫下水稻苗高和分蘖数的QTL,并分析与盐环境的互作效应,为解析苗高和分蘖数在盐胁迫下的发育遗传特点和水稻耐盐QTL分子标记辅助育种提供理论依据。     

基于三重测交群体解析玉米株高与穗位高杂种优势QTL

为检测玉米株高、穗位高杂种优势QTL,以121株intermated B73×Mo17(IBM)个体为基础群体,按照三重测交交配设计构建了三重测交群体,通过完备区间作图法对株高、穗位高杂种优势的主效QTL及互作位点进行了分析。在第9染色体上的2个紧密连锁的区段分别定位到了一个株高、穗位高杂种优势加性QTL位点,单个QTL的表型贡献率为14.3%和18.6%。该QTL可能同时对株高、穗位高杂种优势起作用。在第1、第3染色体上检测到2个株高杂种优势超显性QTL,可解释表型变异的9.0%~11.4%;在第1、第6、第8染色体上检测到5个穗位高杂种优势超显性QTL,可解释表型变异的6.6%~16.8%。进一步分析发现,2对加加上位性互作区段及2对显显上位性互作区段对穗位高杂种优势存在上位性贡献,加加互作效应及显显互作效应可共同解释表型变异的40.7%和26.8%。由此可知,加性、显性及两位点互作上位性共同对株高、穗位高杂种优势存在贡献。本研究检测到的主效QTL位点有助于株高、穗位高在杂种优势育种中的进一步应用。     

利用旱稻导入系定位水、旱田外观品质的QTL及土壤水分效应分析

以271份具有优质水稻(Oryza sativa L.)越富遗传背景及旱稻IRAT109导入片段的导入系群体为材料,在北京、海南两地水、旱田环境下调查精米粒长、粒宽、粒厚、长宽比和垩白率5个性状,研究旱田栽培对外观品质的影响,进行QTL定位及QTL与水分环境的互作分析.结果表明,粒长、粒宽、长宽比和垩白率易受土壤水分的影响,粒厚比较稳定.水分胁迫使稻米粒长、粒宽变小,长宽比增大,垩白率减少.利用QTLNetwork软件,5个性状共检测到30个加性QTL和4对上位性QTL.6个加性QTL(qGL7、qGT2、qGT4、qLWR2、qC2和qC8)和2对上位QTL(qGL3-qGL7和qGL7-qGL10)的贡献率大于10%.21个QTL与前人研究结果相一致.外观品质性状QTL在染色体上多呈成簇分布,第2染色体RM492～RM1211、第3染色体RM6832～RM3166和第6染色体RM587-RM1163区段是外观品质QTL相对集中分布区域.41%的QTL存在水分环境互作.根据不同性状对干旱胁迫的反应特点,选择水、旱田贡献率大且稳定的QTL,或具有旱田特异性的QTL,进行标记辅助聚合育种是培育抗旱、优质稻的一个有效途径.     

水稻抗UV—B的QTL定位和环境互作分析

以“Lemont”（美国）和“Dular”（印度）杂交建立的包含123个家系的水稻重组自交系（RIL）群体,构建了含有97对SSR分子标记的水稻遗传连锁图谱。以该遗传群体及其亲本为材料,分别在2005年晚季和2006年早季进行UV—B辐射增强处理,考察了株高性状,并转换成抑制率进行混合线性模型的复合区间作图定位,共检测到2个抗UV—B辐射增强的加性QTLs,分别位于第4和第6染色体上,解释了4．72％和2．69％的遗传变异,分析还发现控制该性状QTL存在环境互作效应,分别解释了8．36％和5．42％的遗传变异,大于加性QTLs。同时检测到7对上位性互作基因,解释了0．00～6．88％的遗传变异,也存在-9环境的互作效应,解释了1．94％～23．31％的遗传变异,暗示着基因上位性的重要作用。     

小麦收获指数和其它几个农艺性状的基因效应分析

本利用Ｈａｙｍａｎ的双列杂交法对９个产量性状进行了遗传分析。结果表明：籽粒产量、生物学产量、每穗小穗数和穗长存在上位性效应，收获指数、每穗粒数、株高、千粒重和每穗不孕小数符合加－显遗传模型。株高以加性效应为主，表面为部分显性；收获指数、每穗粒数、千粒重和每穗不孕小穗数以显性效应为主，表面为超显性。多数产量性状的显性基因为增效基因。株高的狭义遗传率最高，其次为收获指数和千粒重。株高在早代选择就有效     

小麦光温敏核雄性不育系BS20育性的QTL分析

以小麦(Triticum aestivum L.)光温敏不育系BS20×Fu3 DH群体的289个系为材料,于2005-2006年度种植于北京海淀和安徽阜阳,进行了育性(结实率和结实小穗率)的调查.利用SSR标记和分离群体分组分析法(BSA)分析该群体中与育性相关的分子标记,用128对SSR引物,初步构建BS20×Fu3群体的分子标记遗传连锁框架图.BSA的结果表明,与育性连锁的3个标记是Xgwm294、Xgwm374和Xgwm44,分别位于染色体2AL、2BS和7DS;采用混合线性复合区间作图法对小麦育性进行QTL分析,检测到6个QTL,分布在1AS、2BS、2DL、6AL、6BL和7DS染色体,贡献率为1.1%～12.5%,其中7DS上的QTL与2BS、6AL和6BL上的QTL存在显著的互作效应.综合BSA和QTL分析结果,确定染色体7DS和2BS上的QTL重复性较好、贡献率和互作效应较大,为小麦光温敏核雄性不育性状的重要QTL,标记区间分别为Xgum44-Xcfd14和Xgwm148-Xgwm374,贡献率分别为7.2%～12.5%和2.1%～2.5%.     

不结球白菜抽薹开花性状的主基因+多基因遗传分析

为了研究不结球白菜抽薹开花性状的遗传规律,并对其耐抽薹品种进行鉴定筛选,以不结球白菜易抽薹纯系M10-1和耐抽薹纯系M10-2杂交获得的6世代(P1、P2、F1、B1、B2和F2)群体为材料,利用植物数量性状主基因+多基因多世代联合分析的方法对不结球白菜抽薹性状(现蕾期)和开花性状(开花期)进行遗传分析。结果表明,控制抽薹性状的为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因,并存在明显的加性、显性和上位性效应。其中,2对主基因的加性效应值均为正,显性效应值hb大于ha,且以第2对主基因的正向显性效应为主;抽薹性状存在较大的主基因加性×加性和显性×显性互作效应,以呈负向的多基因的加性效应为主。B1、B2和F2的主基因遗传率分别为83.83%、87.82%和88.31%,多基因遗传率均为0,主基因+多基因遗传率平均为86.65%,环境变异占表型变异平均为13.35%,说明抽薹性状主要受主基因控制,在育种上可以应用抽薹性状(现蕾期)作为不结球白菜耐抽薹性的鉴定标准,并可在早期世代对其耐抽薹性进行选择,且要注意一定的环境因素。开花性状与抽薹性状遗传相似,均受到2对主基因控制,但主基因+多基因遗传率平均为9.57%,而环境变异平均为90.43%,对开花的影响显著,说明开花性状与环境的互作效应非常明显,不适宜作为耐抽薹性的鉴定指标。利用本研究获得的抽薹性状作为不结球白菜耐抽薹性的鉴定指标,并应用于育种实践,对选育不结球白菜耐抽薹新品种,提高产量具有重要意义。     

水稻籼粳交DH群体耐热性的QTLs定位

耐热性是水稻(Oryza sativaL.)抗逆研究中最重要的性状之一.应用典型的籼(Oryza sativa L.spop.indica)、粳(Oryzasativa L.spp.japonica)交组合IR64×Azucena花药培养的DH群体及其已构建的分子连锁图谱,在田间及温室高温条件下对该DH群体的结实率性状进行考查.采用QTL mapper1.0软件检测控制结实率的加性和上位性效应的数量性状位点(QTL),在第1、3、4、8和11等5条染色体上,共检测到6个具有加性效应的QTLs.其中位于第1、3染色体的2个加性效应QTLs来自父本Azucena的等位基因,是耐热的QTL,能提高结实率9.50%和6.46%,其贡献率为19.15%和2.86%.位于其余3条染色体的4个加性效应的QTLs来自母本IR64的等位基因,能提高结实率4.33%～10.37%.在第1、2、3、4、5、7、8、11等8条染色体之间还检测到8对加性×加性上位性效应,其贡献率为2.27%～8.13%.讨论了应用分子标记辅助育种选育耐热性水稻的可能性.     

标准切花菊分枝性状的杂种优势和混合遗传分析

为明确标准切花菊分枝性状的杂种优势及主基因效应,以标准切花菊QD3-71× 精之一世(组合Ⅰ)的97个杂交后代和秦淮春雪×神马(组合Ⅱ)的147个杂交后代作为遗传群体,对其总侧芽数、上部一级分枝数、一级分枝粗、一级分枝角度、一级分枝长度、总侧芽数/叶节数6个相关分枝性状进行杂种优势分析和主基因+多基因混合遗传分析。结果表明,两组合F₁群体各分枝性状呈连续分布,变异系数为10.23%~39.92%;两组合各分枝性状存在不同程度的中亲优势,超亲分离现象广泛存在,总侧芽数、上部一级分枝数在两组合中均存在偏母性遗传效应,一级分枝长度在组合Ⅰ中存在正向超亲优势。混合遗传分析表明,在组合Ⅰ中,总侧芽数/叶节数符合表现为由两对加性效应主基因控制的B-3模型,主基因遗传率为98.84%;在组合Ⅱ中,上部一级分枝数符合表现为由两对加-显-上效应主基因控制的B-1模型,一级分枝长度和总侧芽数/叶节数符合表现为由一对加-显效应主基因控制的A-1模型,主基因遗传率分别为93.04%、36.84%和52.11%;总侧芽数在两个组合中均符合表现为由一对加-显效应主基因控制的A-1模型,主基因遗传率分别为57.39%和46.73%;一级分枝粗、一级分枝角度在两个组合中均符合A-0模型,无主基因控制。本研究表明标准切花菊分枝性状的主基因效应在不同遗传背景中差异较大,这些主基因效应的发现为QTL定位研究提供了参考,对标准切花菊的株型育种具有重要价值。     

不同水分条件下水稻苗期根系性状的QTL分析

以超级杂交稻协优9308(协青早B/中恢9308)衍生的234个重组自交系(RIL)为材料,在正常水分和20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟水分胁迫处理下对水稻苗期最长根长、总根长、根表面积、根体积、根平均直径、根尖数、根鲜重和根冠比进行QTL定位分析。采用复合区间作图法,共检测到影响8个根部性状的21个QTL,单个QTL可解释的表型变异介于4.80%～11.35%。其中,正常水分条件下检测到7个QTL,分布在第2、3、9、10、11染色体上;水分胁迫条件下检测到14个QTL,分布在第2、3、5、6、9染色体上。不同水分条件下检测到的QTL位点差异很大,表明不同水分条件下的遗传机制不同。在第3和第6染色体上各检测到1个根部性状的QTL簇,尤其在第3染色体RM6283-RM7370区间发现苗期根系性状与抗旱性及产量相关性状之间存在连锁关系,利用这些QTL紧密连锁的分子标记进行辅助选择,可望同时对多个相关性状进行遗传改良。     

玉米株高QTL的定位及主效QTL的确认

为了探索玉米株高的遗传机制,定位玉米株高的数量性状位点(QTL),本研究以玉米自交系PH4CV为轮回亲本,以郑58为供体亲本,构建BC₁F_3:4分离群体,在4个环境下对该群体进行玉米株高表型鉴定。表型分析结果表明,基因型之间差异极显著,且不同环境之间的株高相关性极显著,说明不同环境之间的株高变异具有共同的遗传基础。利用包含5.5万个单核苷酸多态性标记(SNPs)的基因芯片进行基因型鉴定,并结合基因型和表型数据进行全基因组关联分析。在错误发现率(FDR)为0.05时,检测到10个显著性SNPs,这些显著性SNPs主要位于第2号染色体上,-log₁₀(P)值最大的标记为Chr2_194690794。利用线性回归模型对显著SNPs进行表型贡献率及效应分析,发现位于第2号染色体的标记Chr2_194690794效应值最大,贡献率最高,来源于PH4CV的基因型的正效应。利用BC₁F_5:6群体进行基因型和表型鉴定,进一步确认了标记Chr2_194690794与株高QTL的连锁关系,表明在第2号染色体上存在1个控制株高的QTL。本研究为玉米株高QTL的精细定位奠定了基础。     

不同钾处理下小麦重组自交系群体主要农艺性状的表型变异及其相关分析

以"山农483×川35050"组合衍生的小麦重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体的131个株系及其亲本为试验材料,于2008年和2009年采用盆栽土培法,对低、中、高钾处理条件下[0、0.1 g(K2O).kg 1、0.3 g(K2O).kg 1]小麦RIL群体的株高、单株穗数、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽和单株籽粒产量共9个农艺性状进行了鉴定和统计分析。结果表明,在2008—2009年3个钾处理中,9个农艺性状在RIL群体中的表型变异均呈近似正态分布,其遗传力分别为80.6%(株高)、44.7%(单株穗数)、69.9%(穗长)、71.4%(小穗数)、76.0%(穗粒数)、74.8%(千粒重)、64.9%(粒长)、40.0%(粒宽)和33.2%(单株籽粒产量)。株高、小穗数、穗粒数和粒长4个性状的表型变异以基因型控制为主,千粒重和粒宽以基因型×年份互作效应为主,穗长以基因型和基因型×年份互作效应为主,单株穗数以基因型×钾水平互作效应为主,单株籽粒产量的表型变异则主要受基因型×年份×钾水平互作效应控制。在不同钾处理条件下,RIL群体的平均单株籽粒产量与单株穗数、穗长和穗粒数呈极显著或显著正相关,但与千粒重的关系不稳定。千粒重与穗粒数、单株穗数无关或显著负相关(r为0.07~0.28);穗粒数与单株穗数的关系不稳定(r为0.03~0.27)。千粒重、穗粒数和单株穗数在遗传过程中的相关系数较低,彼此具有较强的相对独立性,不存在绝对的顾此失彼现象。单株籽粒产量与小穗数、穗粒数、千粒重、粒长和粒宽间的相关系数受年份间环境差异的影响较大。     

不同磷、钾处理小麦苗期氮营养性状的QTL分析

【目的】 对不同浓度磷、钾处理下小麦苗期氮养分效率相关性状进行QTL分析,以深入理解磷、钾与氮养分效率的相互关系,为氮营养相关性状的图位克隆及分子标记辅助选择育种奠定基础。 【方法】 采用苗期液培试验,以“川35050 ×山农483”组合衍生的小麦重组自交系群体(131个株系)为研究材料,设置了中磷中钾(MPMK)、高磷(HP)、低磷1 (LP1)、低磷2 (LP2)、低磷3 (LP3),高钾(HK)、低钾1 (LK1)、低钾2 (LK2)、低钾3 (LK3)共9个处理,对不同磷、钾处理下的氮养分效率相关性状进行研究,并结合分子标记遗传图谱,从整个基因组水平对与小麦苗期氮养分效率相关的10个性状进行QTL定位及遗传分析。 【结果】 不同处理下的10个性状共检测到137个QTL,位于除3D外的20条染色体上,大部分QTL (89.05%)仅在单一处理下被定位到,有3个QTL (QRnue-1A.2、QSnue-1A.1和QTnue-1A.1)可在至少4个处理中被检测到,有5个QTL (QRnue-1A.1、QTnue-1A.1、QSnc-4A、QRnc-6A.3和QSnue-6B)可同时在低磷和低钾环境中被检测到。本研究还检测到至少包含3个以上QTL的QTL簇17个,分别位于1A、1B、2B、2D、3A、3B、4A、4B、5D、6A、6B、6D和7A染色体上,共涉及66个QTL,占QTL总数的48.18%。其中,有5个QTL簇仅与特定磷、钾处理有关,大多数QTL簇均同时定位了不同磷、钾处理的不同性状,许多QTL簇位点还与前人定位的生物量、产量及其他养分有关。 【结论】 磷、钾的供应能够显著影响小麦苗期对氮素的吸收利用及其相关QTL的表达。影响苗期小麦氮养分效率相关性状的QTL大多数仅在特定处理下被检测到,但大多数QTL会形成QTL簇,构成了控制氮养分效率的QTL热点,许多热点区域也与前人定位的许多成株期性状如生物量、产量及其他养分效率有关,这些QTL/基因密集区域及其特点的发现,为我们深入理解小麦氮养分效率的遗传控制特点及其与磷、钾养分供应的关系提供了新的视角,也为这些重要位点的克隆及其应用提供数据支持。