玉米强优势组合7个主要穗部性状在3种环境下的QTL分析

玉米产量是遗传基础复杂的数量性状。利用玉米(Zea mays L.)单交种烟单 14 号杂交组合的 F1(Mo17×黄早四)自交后形成的 191 个 F2单株作为构图群体,构建了由扩增片段长度多态性(AFLP)和简单重复序列(SSR)两种标记组成的遗传图谱。F2继续自交衍生的 184 个相应 F2∶3家系用于玉米 7 个穗部性状表型的田间鉴定。采用以混合线性模型为理论基础的复合区间作图法和配套软件 QTLmapper/V2.0,在 3个环境下共检测到 76 个穗部性状的数量性状基因座(QTL)。其中穗粒重、穗重、出籽率、穗长、秃尖长、穗粗和轴粗的 QTL 数目分别为 8、8、11、10、9、10 和 20 个。大多 QTL 仅在单一环境下被检测到,单个 QTL解释的表型变异率很低,仅有 5 个 QTL 的加性效应贡献率大于 10%,绝大多数 QTL 显性效应贡献率小于 1%。基因作用方式 29%的 QTL 为加性,47%为部分显性,11%为显性,13%为超显性。控制玉米穗部性状的 QTL 在染色体间分布不均匀,且呈现成簇分布、毗邻分布等特征。各个 QTL 位点上起增效和减效作用的等位基因在双亲间分布不均匀,两个亲本均可以提供增效或减效等位基因。本研究结果对于玉米高产分子育种中分子标记辅助选择(MAS)和亲本选配等问题具有启发和指导作用。     

玉米几个数量性状的基因效应分析

用世代均数法分析了玉米10个数量性状的基因效应。以 P_1、P_2、F_1、B_1、B_2和 F_26个世代作材料,用 Mathef 和 Jinks(1977)提出的估计参数模式进行统计分析,结果表明,玉米棒四叶叶面积、双穗间距、果穗重、籽粒重、出籽率等数量性状显性效应贡献最大,而抽雄期、抽丝期、抽丝间隔、穗轴重的加性效应贡献最大;上述9个性状都存在着显著或极显著的上位性效应,其作用太小因性状而异。双穗率无显著的上位性效应,适合加性—显性模式,它可能主要受加性效应的影响。     

普通玉米品质性状与产量性状的相关与通径分析

本文对玉米品质性状与产量性状进行了相关和通径分析,结果表明:出籽率,百枉重与淀粉含量呈显著正相关,穗粗,穗行数与淀粉含量呈显著负相关,出籽率和百粒重对淀粉含量的直接作用较重要.行柱数,单株产量与蛋白质含量呈显著正相关,它们对蛋白质含量的直接作用较重要.穗行数与油分含量呈显著正相关,穗长,百粒重与油分含量间呈极显著负相关,穗行数和行粒数对油分含量的直接作用较重要.淀粉与蛋白质、油分间呈极显著负相关,蛋白质与油分间相关不显著.     

利用三重测交群体剖析玉米苗期性状杂种优势的遗传学基础

为了探讨玉米苗期性状及其杂种优势形成的遗传学基础,以强优势玉米(Zea maysL.)杂交种组合豫玉22及其重组近交系为基础材料,采用三重测交(triple testcross,TTC)遗传交配设计,组配了包含312个测交后代的TTC群体,通过复合区间作图法检测到了30个控制发芽后第4天的最长根长、苗高、初生根数、根干重及叶干重的QTLs,并且在第2、3和7染色体上存在4个同时控制不同苗期性状的QTL区域。分析发现,在利用Z1和Z2数据定位出的22个QTLs中,以超显性位点最多(11个),加性(5个)和部分显性较少(5个),而显性最少(1个)。另外,还检测到8个QTLs与遗传背景之间的互作和16对不同标记间的互作。据此,我们提出超显性和上位性是玉米苗期性状及其杂种优势形成的主要遗传学基础。关键词玉米,苗期性状,三重测交,杂种优势,QTL定位     

谷子产量性状与碾磨品质性状的相关分析

为研究谷子品种产量性状和碾磨品质性状的相关性,以150份谷子品种为材料,采用相关分析、通经分析及多元回归分析等方法,探讨7个产量性状（穗长、穗粗、码数、码粒数、单穗重、穗粒重和千粒重）和3个碾磨品质性状（脱壳率、出米率和整精米率）之间的关系,明确影响谷子整精米率的主要因子。结果表明,山西谷子品种产量性状和碾磨性状的变异系数为3.74%～38.57%,单穗重变异系数最大,脱壳率变异系数最小。整精米率与脱壳率（r=0.780）、出米率（r=0.796）及穗粗（r=0.218）呈极显著正相关,与穗长（r=-0.296）和单穗重（r=-0.283）呈极显著负相关,与穗粒重（r=-0.176）和码粒数（r=-0.163）呈显著负相关。逐步回归分析结果表明,穗长、穗粗、单穗重、穗粒重、脱壳率和出米率是决定整精米率的主要因子。通径分析结果表明,穗粗、出米率和脱壳率对整精米率产生了直接正向效应,穗长和单穗重对整精米率产生了直接负向效应,穗粒重主要通过单穗重对整精米率产生较大的负向效应。主成分分析结果表明,10个性状可归为5个主成分,累积贡献率达87.897%;其中,第1、第2主成分的贡献率较高（32....     

利用双向导入系剖析水稻源、库相关性状的QTL

以我国高产籼稻特青和美国优质粳稻Lemont为亲本培育的双向回交导入系为材料,采用单核苷酸多态性标记定位源相关性状(剑叶长、剑叶宽、剑叶面积、叶干重和比叶重)和库相关性状(穗总粒数、千粒重和穗实粒重)的QTL.特青剑叶长、穗总粒数和穗实粒重显著大于Lemont,剑叶宽则显著小于Lemont.双向导入系群体检测到影响源、库相关性状的QTL 62个,平均每个QTL解释群体表型变异的9.0％,变幅为3.0％ ～27.9％.Lemont背景导入系在第2、3、4、6、9和11等6个染色体的区段同时定位到影响源、库相关性状QTL 17个,占Lemont背景导入系定位QTL总数的50％.特青背景导入系在第1、3、4、8和12等5个染色体区段同时定位到影响源、库相关性状的QTL 13个,占特青背景导入系定位QTL总数的28.3％.Lemont背景下绝大多数位点导入特青等位基因均增加性状值,而特青背景绝大多数位点导入Lemont等位基因都减小性状值.两个背景共同检测到影响源、库相关性状的QTL有18个,占定位到62个QTL的29.0％,表明源、库相关性状QTL定位存在明显的遗传背景效应.发现第3染色体影响剑叶长、剑叶面积、叶片干重、每穗总粒数和穗实粒重的35576704 ～36341768区间和第4染色体影响比叶重、穗总粒数和穗实粒重的4560663 ～13503095区间,在以往不同群体中均被检测到,是影响水稻源、库相关性状的重要染色体区域,对标记辅助选择培育源、库协调的超高产水稻品种具有重要的应用价值.     

冬小麦矮秆突变系“原冬96”遗传分析

辐射育成的矮秆突变系"原冬96"与5个高秆品种杂交。采用势能比法测定 F_1矮秆性状的显性程度。F_2代根据2个组合 P_1、P_2及其 F_2株高分布估算矮秆基因对数;对5个组合的 P_1、P_2及其 F_2株高、每株穗数、每穗粒数、穗粒重和单株粒重进行通径分析。F_3代估算2个组合株高、株粒数、株粒重的遗传力。结果表明:"原冬96"的矮秆性状受两对以上等位基因控制,呈现不完全隐性,遗传力较高,遗传行为比较简单,以其作亲本的杂种后代不因株高降低而产量下降,是一个综合性状优良的矮秆亲本。     

玉米秃尖与内源激素的关系

玉米果穗顶部不能形成种子或部分种子败育而导致秃尖,秃尖受遗传影响较大,并对光合作用的依赖性很强。本文以20个玉米杂交组合雌穗顶部穗轴为材料,对光合作用的"源"和"库"起调控作用的顶部穗轴内源激素与其秃尖长度的关系进行了研究。结果表明,在快速灌浆期,玉米雌穗顶部穗轴GA3I、AA、CTK含量较高,而ABA含量很低;ABA含量与玉米秃尖长度呈极显著的正相关;(GA3+IAA+CTK)/ABA含量与玉米秃尖长度呈极显著的负相关。说明顶部穗轴ABA含量的高低与玉米秃尖长度存在密切关系。     

玉米自交系产量和品质相关性状与简单重复序列(SSR)的关联分析

为寻找并确定控制玉米产量、品质的基因组区域,本研究利用64对核心SSR(simple sequence repeats)标记对257份玉米(Zea maysL.)自交系构成的群体进行基因分型,分析群体连锁不平衡位点、群体结构,在此基础上,采用TASSEL软件的GLM(general linear mode)程序对株高、穗位、生育期、穗长、穗行数、百粒重、脂肪含量、蛋白质含量和淀粉含量共9个性状的表型数据与标记进行回归分析,确定标记对表型的解释率。结果表明:(1)在公共图谱上的SSR位点组合都有一定程度连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD),P<0.01时,LD成对位点占总位点组合20.29%,D’>0.5成对位点比例为12.65%。(2)SSR数据遗传结构分析表明,群体可分为5个亚群。(3)共鉴定出26个标记位点与9个性状相关联,大多集中在4、6、7和10染色体上,其中第7染色体上标记最多,为5个。8个位点的变异分别与株高、穗位、生育期、穗长、穗行数和蛋白质含量等6个表型性状极显著相关(P<0.01),分别为umc1294作用于株高,对表型的解释率为7.2%;umc1741及phi116作用于穗位,对表型的解释率为11.37%和8.57%;phi328175及phi260485作用于生育期,对表型的解释率为4.74%和5.6%;umc1741作用于穗长,对表型的解释率为5.77%;umc1309作用于穗行数,对表型的解释率为6.68%;bnlg1450及bnlg1185作用于蛋白质含量,对表型的解释率为9.41%和9.81%;其他18个标记与9个性状显著相关(P<0.05)。与单个性状关联的标记数目为1～7个,解释率为4.74%～14.31%。与产量相关性状关联的位点(次)累计为30个,与品质相关性状关联的位点(次)累计为7个,位点数目上品质性状远少于产量性状。部分标记与多个性状关联,可能是性状相关或一因多效的遗传基础,一些标记同时与某性状关联,多数标记与定位于遗传图谱的QTL(quantitative trait loci)一致,也有互补性。研究结果表明,这些位点及其区域内存在很多与产量、品质等性状相关的QTL,对提高玉米产量、改善玉米品质可能起到重要作用。     

饲草型小黑麦遗传图谱的构建及抗条锈QTL定位

为构建小黑麦(Triticale(×Triticosecale))F_2代群体的遗传图谱,并对抗条锈病数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)进行定位,本研究以小黑麦杂交F_2代群体为作图群体,利用简单重复序列内部扩增多态性(inter-simple sequence repeats,ISSR)分子标记筛选得到的14对多态性引物对其进行扩增,运用Joinmap 4.0作图软件构建了1张小黑麦遗传连锁图谱,并对抗条锈病QTL进行了定位分析。结果显示,小黑麦遗传图谱包含7个连锁群(分别命名为LG1~LG7),图谱总长度为542.9 cM,标记间平均距离为5.90 cM,总共有92个位点;小黑麦F_2群体184个单株的锈病抗感性呈连续变异,分布频率大致接近正态分布,可用于QTLs定位;运用Map QTL 6.0软件,以LOD≥2.0为阈值,共检测到6个抗条锈病QTLs(QDR1,QDR3,QDR4,QDR5-1,QDR5-2,QDR6),分布在LG1、LG3、LG4、LG5和LG6连锁群上。上述QTL对条锈抗性的贡献率为5.1%~11.2%,QDR5-1为主效QTL,加性效应的变化范围为-0.18~0.27。本研究定位的小黑麦抗条锈病QTL可以为抗条锈病基因克隆、转化、利用及提高抗锈病品种选育效率提供一定的理论依据。     

协青早B//协青早B/东乡野生稻BC1F5群体产量性状QTL分析

两年同地种植协青早B//协青早B/东乡野生稻BC1F5群体的202个株系,利用含149个DNA标记的连锁图谱,检测到23个产量性状QTLs,包括每株穗数2个、每穗实粒数4个、每穗总粒数6个、结实率5个、千粒重4个和单株产量2个;有9个QTLs的增效等位基因来自东乡野生稻,包括每株穗数2个、每穗实粒数1个、每穗总粒数5个和千粒重1个,其中6个与前人应用野栽群体检测到的产量性状QTLs位于相似区间。这23个QTLs分布于除第11染色体外的所有水稻染色体中,其中18个形成8个QTL簇,含增效等位基因来自野生稻的2个、来自协青早B的4个,以及效应方向发生变化的2个。这些结果为东乡野生稻增产等位基因的发掘提供了基础。     

甘蓝型油菜5个重要性状QTL分析*

利用种皮色泽差异显著的甘蓝型油菜(Brassica napus)黄籽GH06和黑籽P174为亲本以及由它们构建的132个F2：3家系群体，对饼粕蛋白质含量、皮壳率、皮壳含油量、千粒重及种子含油量5个性状进行考察及QTL分析，5个性状均表现为连续分布，有的甚至表现出单向或双向超亲优势，表明5个性状均为多基因控制的数量性状。5个性状共检测到13个QTL，其中千粒重1个QTL，对表型变异贡献率为18.7%；饼粕蛋白质含量5个QTL，解释表型变异在7.8% ~14.4%之间；皮壳率3个QTL，解释表型变异在26.5%~32.8% 之间；皮壳含油量3个QTL及种子含油量1个QTL，解释表型变异在8.3% ~12.1%之间。在第20连锁群上，发现有饼粕蛋白质含量QTL与皮壳含油量和千粒重QTL重叠的区段。     

氮胁迫与非胁迫条件下玉米叶形相关性状的QTL分析

【目的】叶片是植物光合作用的重要器官,也是蒸腾作用和抗逆的主要器官。在施氮 (N+) 与不施氮 (N–) 条件下鉴定玉米叶片相关性状的QTL,为高光效玉米新品种选育提供重要的理论依据。【方法】利用玉米骨干系综3为供体,许178为受体,通过杂交、回交和分子标记辅助选择的方法,构建了一套以许178为背景的综3单片段代换系 (SSSLs) 群体,其中包含160个单片段代换系。以这套SSSLs以及许178为材料,在施氮和不施氮条件下,通过一年三点 (贵州贵阳、德江和云南罗平) 的表型评价,利用复合区间作图法对叶面积、叶绿素含量和穗下绿叶数3个叶片相关性状进行QTL定位。【结果】在基因组范围内,两种氮处理条件下共检测到42个主要叶片相关性状QTLs,分布于10条染色体上。N+条件下,在3个地点共检测出8个叶面积的QTLs,5个穗下绿叶数的QTLs,8个叶绿素QTLs。其中,qLAI1b在3个环境中同时被检测到;qLAI1b在德江、贵阳和罗平点对叶面积的贡献率分别为14.41%、14.47%和16.38%,来自于综3的等位基因起增效作用。同时,穗下绿叶数QTL (qLN7a和qLN7b) 在3个环境中均被检测到。在氮胁迫 (N–) 条件下,3个环境中共检测出9个叶面积QTLs,7个穗下绿叶数QTLs,8个叶绿素QTLs;其中,位于bin3.08的叶面积QTL qLAI3b,片段大小为120.48 cM,在德江、贵阳和罗平的贡献率分别为20.4%、12.8%和13.2%,来自于许178的等位基因起增效作用;玉米穗下绿叶数QTL,位于bin9.01区的穗下绿叶数QTL qLN9 (umc1957～umc1867～umc2078),片段大小为62.7 cM。位于bin4.08的叶绿素含量QTL qCHL4a,片段大小为18.69 cM,在德江、贵阳和罗平点对叶绿素含量的贡献率分别为17.6%、10.6%和11.4%,且来自于亲本综3的等位基因起减效作用。【结论】不同氮素处理下,检测出一些共有的玉米氮响应的主效 QTLs,如qLAI3b (umc1844～umc1320～bnlg1182)、qLN7a (umc1642～umc2160～umc1929)、qLN7b (phi328175)。这些区段可能在玉米氮素吸收、转运和利用过程中起重要作用,可作为下一步精细定位和图位克隆玉米叶片相关基因的重要候选区域。     

施氮和不施氮对玉米子粒品质性状的影响及QTL分析

本研究以玉米杂交种农大108的F2:4、F2:5家系为材料,构建了包含199个SSR标记,覆盖玉米10条染色体的遗传连锁图谱,图谱总长度2101.1 cM,平均间距为10.6 cM。在施氮（+N）和不施氮（-N）两种条件下对群体进行了鉴定,利用近红外反射光谱(NIRS)方法测定了群体子粒的蛋白质、淀粉、油分和赖氨酸含量。结果表明,在不施氮条件下子粒的蛋白质、脂肪和赖氨酸含量下降,而淀粉含量上升,但不同材料的变化幅度不同。采用复合区间作图法共检测到24个与玉米子粒品质性状相关的QTLs,其中施氮条件下13个,不施氮条件下11个,涉及21个不同位点的QTLs,分布在1,2,3,4,7,9染色体上,且集中在第3染色体上的QTLs有6个,第9染色体上的QTLs有7个,分别占测到总QTLs的28.57%和33.33%。单个QTL贡献率在8.05%~34.31%之间,其中,qPro1a是不施氮条件下与蛋白质含量相关的主效QTL,qOil3b是不施氮条件下与油分含量相关的主效QTL,贡献率分别达34.31%和17.66%。在21个不同的QTLs中,9个表现加性效应,8个表现部分显性。     

二十个玉米自交系穗部性状配合力及相关性分析

采用NCⅡ设计,对玉米9个母本与11个父本组配的99个杂交组合进行穗部性状配合力分析和性状之间的相关性分析。结果:玉米产量一般配合力效应值以F6最高,F7、M3、M4、M8次之,这些材料具有较大的育种利用潜势;特殊配合力效应值最高的组合是M3×F10。穗部性状遗传力分析表明,穗粗、穗行数、出籽率的狭义遗传力较高,且加性效应占主导地位,可早代进行选择;其余性状的狭义遗传力偏低,宜晚代进行选择。相关性分析表明,穗长、行粒数、穗粗、穗行数、百粒质量及出籽率均与单株产量呈极显著正相关,以行粒数的作用最大;秃尖长与单株产量呈显著负相关。因此,在选育高产玉米品种时,应注重对行粒数的筛选,同时注意秃尖较短的选系。     

高密植条件下玉米杂交种主要农艺性状与产量的灰色关联度分析

运用灰色关联度分析方法,对高密植条件下14个玉米杂交种的产量与9个农艺性状之间的关系,以及农艺性状之间的关系进行了关联度分析。结果表明,产量与农艺性状的关联度大小依次为穗粒重、百粒重、生育期、穗长、行粒数、穗粗、穗行数、轴粗、秃尖长。在育种工作中,应首先选择单穗粒重、百粒重高的杂交种,在产量相当的情况下生育期短、穗长长、行粒数多的杂交种。     

利用基础导入系群体定位氮胁迫下水稻产量性状QTL

水稻产量性状的遗传机制复杂,在低氮胁迫下进行QTL定位,可为产量性状遗传机制的解释、基因的精细定位和克隆提供参考价值,也可为筛选耐低氮水稻材料提供有价值的参考.本研究以66个水稻籼粳交片段导入系群体[粳稻(Oryza sativa ssp,japonica)楚粳12是供体亲本,籼稻(O.sativa ssp,indica)蜀恢527是受体亲本,采用回交和分子标记辅助选择相结合的方法构建]为定位群体,利用单标记作图法,对正常与低氮胁迫条件下水稻有效穗、单株产量、株高和生物学产量等性状进行QTL定位.共检测到24个QTLs,20个为新检测出的QTL,而qph-1、qpn-1、qby-2、qby-4与前人研究结果相似,另外,qph-1a和qph-1b为在不同处理下均能影响株高的位点;生物学产量的QTL仅在低氮处理下被检测到;qpn-2b与qyd-2具有共同的连锁标记RM521;qpn-1b、qpn-2a、qpn-2b等加性效应值都小于1.结果表明,低氮胁迫明显影响单株有效穗、单株产量和生物学产量,且导入系群体检测微效QTL的能力较强.     

田间条件下控制玉米开花前后根系性状的QTL定位

在田间原位条件下,利用根系形态差异显著的自交系掖478和武312为亲本构建的BC4F3群体,采用改进的PLABQTL软件中的复合区间作图法对抽雄期（开花前10 d）和灌浆初期（开花后15 d）玉米根系性状的变化和地上部生物量进行QTL定位。并分析其遗传机制。结果表明,花前花后对根干重、总根长、侧根长、轴根长、轴根数等根系性状共检测出27个QTL,单个QTL贡献率为52%157%,其中在染色体臂602和1004区域同时检测到控制着地上部生物量、总根长、侧根长和轴根数等性状的QTLs,两个不同生育时期检测到的共同QTL共有8个。玉米花前花后控制根系生长的QTL因生长发育阶段不同而存在着特异性,而且对地上部生物量形成有重要贡献,这为了解田间条件下根系的生长发育和进一步进行遗传改良奠定了遗传基础。     

水稻苗期生长对缺磷响应的QTL定位

缺磷是抑制全球水稻产量主要因素之一。本研究利用Asomonori（粳型）/IR24（籼型）杂交重组自交株系,对5个水稻苗期性状（相对苗高、相对根长、相对根重、相对苗重以及相对总重）在缺磷条件下的响应QTL进行定位。共检测到20个水稻苗期生长对缺磷响应的QTL位点,分别位于第1（4QTLs）、第4（4QTLs）、第5（2QTLs）、第7、第8（4QTLs）、第9（2QTLs）、第11（2QTLs）和第12号染色体上,其中13个QTLs位于与C3029C、XNpb302、C621B、C621C、R2976和C1263分子标记紧密连锁的6个基因组区域上。另外,每个性状均能从双亲中检测到正负效应QTL位点,这些能解释重组自交系群体中出现超亲和连续分布的现象。本文主要报道了水稻第5、第7和第11染色体上存在水稻苗期生长对缺磷响应的QTL位点。研究表明,该结果及其中检测到的QTLs两侧的连锁分子标记可用于水稻苗期耐低磷性分子育种。     

不同密度条件下3种类型谷子品种产量及其构成要素变化特征研究

以群体个体并重夺高产型谷子新品种"冀谷26"和靠个体夺高产的单秆大穗型品种"泥里拽"、"聊农4号",靠群体夺高产的密植型品种"豫谷5号"、"冀谷14"为材料,试验研究了不同密度条件下谷子产量及其构成要素的变化。结果表明:靠个体夺高产的单秆大穗型品种谷子产量及其构成要素成穗率、单穗重、穗粒重、结实性均对密度反应敏感;靠群体夺高产的密植型品种对密度反应表现为产量敏感,单穗重、穗粒重比较敏感,成穗率、出谷率不敏感;群体个体并重夺高产品种表现为产量对密度反应不敏感,成穗率、出谷率比较敏感,单穗重、穗粒重敏感;3种类型品种单位面积穗数对密度反应都很敏感。在最适宜密度下群体个体并重夺高产型品种"冀谷26"产量水平明显高于另外两个类型品种,说明群体个体并重夺高产品种自身调节能力较强,丰产性、稳产性突出,代表今后育种的方向。