作物产量性状QTL定位的研究现状及应用前景

作物的许多农艺性状和经济性状是数量性状。研究作物数量性状遗传对农作物育种具有十分重要的意义。本文综述了数量性状基因座QTL（quantitative trait locus）定位的原理和常用方法及分子标记在水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、番茄、大麦和油菜等重要作物产量性状基因定位中的研究现状,并对目前产量性状QTL定位存在的问题和发展前景进行了探讨     

分子标记技术在甜菜育种中的应用

分子标记技术与常规育种技术相互紧密结合能显著提高育种效率。为了更好地阐明分子标记在甜菜育种中的作用,总结了国内外分子标记在甜菜亲缘关系及遗传多样性研究、遗传连锁图谱构建、数量性状基因定位（QTL）、分子标记辅助选择育种、杂种优势及种质鉴定中的研究现状和存在的问题。指出建立相应的高效分子标记辅助选育体系,创造出高产、优质、多抗或具广谱抗性的甜菜种质或品种是甜菜分子育种的研究方向。当前甜菜种质资源鉴定的关键任务是大力开发新型的分子标记进行甜菜种质资源遗传分析,绘制指纹图谱、进一步构建甜菜种质分子身份证。今后应加强对甜菜重要农艺性状基因进行精细定位,充分发掘QTL的信息,构建更为饱和的分子标记连锁图谱。     

分子标记预测作物杂种优势的研究进展

杂种优势育种是蔬菜作物的一种重要育种技术。国内外利用RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR等分子标记技术开展了作物杂种优势预测的方法研究,取得了富有启示性的研究结果。本文分析和述评了国内外作物杂种优势分子预测的遗传距离法、杂种优势类群法、QTL法认为基于QTL的杂种优势类群和遗传距离相结合的方法将是作物杂种优势预测研究今后的研究重点和热点,并最有可能在育种实践中得以应用。     

DNA分子标记在洋葱遗传育种研究中的应用

DNA分子标记技术的出现大大提高了遗传分析的准确性和选育品种的有效性,在植物遗传育种领域越来越受到重视.洋葱属于二年生植物,一个世代需要三年,具有育种年限长的问题.利用分子标记辅助选择是缩短洋葱育种年限,加快育种进程极其有效的途径.本文综述了DNA分子标记技术在洋葱遗传图谱构建、遗传多样性分析、种质鉴定、鉴定洋葱细胞质类型、重要性状的分子标记辅助选择和数量性状的基因定位等方面的应用,讨论了洋葱遗传育种中分子标记技术的现状及存在的问题,并对洋葱分子标记辅助育种的应用前景进行了展望.指出洋葱高密度的遗传图谱还有待于建成,对于数量性状标记的鉴定,还有待于进一步开发、快速和准确定位的QTL,关于洋葱抗病基因的标记需要深入研究.     

作物磷效率相关性状的QTL分析研究进展

土壤缺磷是作物生产的主要限制因素之一。利用遗传育种的途径选育磷高效的作物新品种,结合传统的改土施肥方法,是经济、环保地解决土壤缺磷问题的有效措施。数量性状座位(QTL)的定位分析为磷效率的数量性状遗传学研究和磷高效品种的选育提供了有效的手段和途径。本文对近年来利用分子标记对磷效率及其相关性状进行数量性状QTL定位分析的研究成果进行了综述,讨论了作物磷效率遗传改良存在的问题,展望了该领域的发展前景。     

QTL定位在葡萄数量性状研究中的应用

葡萄是世界性广泛种植的果树之一,由于其世代周期长、遗传背景复杂等特点,传统的杂交育种进展缓慢。近年来,随着基因组测序技术发展,越来越多葡萄的数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)位点被解析,并应用到分子标记辅助育种中,极大提高了葡萄育种效率并加速了育种进程。本研究阐述了葡萄QTL定位研究的理论基础,总结了几十年来DNA分子标记和QTL作图方法的发展历程,重点介绍了目前已被解析的葡萄数量性状遗传位点,以期为更多数量性状位点的挖掘和应用提供借鉴,并为葡萄数量性状遗传调控机制的研究提供参考。     

大豆蛋白及百粒重 QTL 研究进展

大豆在我国有悠久的种植历史，是重要的粮油作物。传统的大豆育种方法耗时长，随着分子遗传学的不断发展以及分子标记技术的不断改进，分子标记辅助育种为加快育种进程提供新的思路。综述了 QTL 在农作物研究中的应用、不同大豆QTL 定位方法的优点与不足、大豆 QTL 作图群体的不断探索与应用以及不同作图群体的优缺点、大豆重要的品质蛋白和产量性状百粒重 QTL 的研究进展以及应用现状，并且对 QTL 定位技术以及研究存在的不完善之处进行讨论与展望，为未来更加深入的研究提供参考。     

芸薹属作物分子连锁图及QTL研究进展

本文综述了分子标记、作图群体及图谱构建在芸薹属作物中的发展现状,详细介绍了芸薹属作物重要功能性状相关QTL定位的研究进展,讨论了芸薹属作物在分子遗传领域的研究方向和存在问题。     

MAGIC群体的遗传特征及其在作物耐逆研究上的应用

多亲本高世代互交（multi-parent advanced generation intercross,MAGIC）群体是近年来发展起来的新一代遗传作图及育种群体。MAGIC群体最初是以研究动物及人类复杂性状遗传基础为目标而构建的基于多亲本的重组近交群体,随后将其构建方法衍生到植物中应用。MAGIC群体应用于作物遗传育种,可以建立包含无限多株系的群体,主要的优势是拥有大量可利用的多样性遗传基因池。亲本可选用育种中性状优异的材料,通过多次重组创造大量的遗传变异。群体中选出的优良株系可用作育种中间材料或直接组配新品种,也可灵活应用于数量性状位点（quantitative trait locus,QTL）的精确遗传定位分析,真正做到育种群体和定位群体的有机整合。作物耐逆性大多是由QTL控制,因此,主要围绕MAGIC群体的定义、构建流程、遗传特征及其在作物耐逆性研究上的应用和发展前景作综合性阐述。     

玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展

为推进分子标记辅助选择在玉米育种中的应用,总结出近30年玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展。表明子粒产量的QTL为5~9个,主要分布在第1、2、5、6、7、8、9染色体上,穗行数、行粒数和百粒重的QTL均为3~6个,主要分布在第1、2、3、4、5、6、7、8染色体上,这些QTL成簇分布在几条主要染色体上,形成QTL富集区域,它们能解释性状表型变异的25%左右;多数性状的QTL主要表现为加性、显性、部分显性或超显性效应,部分性状的QTL存在遗传×环境互作效应。预示子粒产量及其组成性状的QTL存在共同染色体载体,育种选择应在多环境、大样本下进行,在不同环境下均能稳定表达的QTL更适用于育种选择;单株穗数、植株性状和抗逆性的QTL研究有待加强。     

Present and future of quantitative trait locus analysis in plant breeding

The joint analysis of genotype marker segregation and phenotypic values of individuals or lines enables the detection and location of loci affecting quantitative traits (QTL). The availability of DNA markers and powerful biometric methods has led to considerable progress in QTL mapping in plants. The most obvious applications of QTL analysis seem to be marker‐assisted selection (MAS) in breeding and pre‐breeding and QTL cloning. However, other areas are envisaged where QTL analysis can contribute decisively. These are: the understanding of complex traits such as plant‐pathogen interaction; plant genomics, connecting proteins and regulatory elements of known functions to QTL by candidate gene analysis; and germplasm enhancement through a characterization that allows its efficient utilization. The success in all these applications depends primarily on the reliability and accuracy of the QTL analysis itself. Therefore, the discussion of its limitations will constitute an important part of this review.     

马铃薯重要性状QTL定位及3个抗病性状分子标记辅助选育

马铃薯是我国主要粮食作物之一,马铃薯分子育种研究具有重要意义。在二倍体马铃薯中,重要性状控制基因的QTL定位及克隆已经有大量报道。近年,随着同源四倍体分析软件的开发,四倍体马铃薯的遗传图谱构建和QTL定位也取得了突破性进展。分子标记是马铃薯育种的重要辅助手段,可快速准确筛选出多个优良性状。对马铃薯重要农艺性状的QTL定位和克隆,以及3个抗病性状分子标记辅助选育的研究进展进行概述,为加快马铃薯分子育种研究提供参考和实践依据。     

Common bean breeding for resistance against biotic and abiotic stresses: From classical to MAS breeding

Summary Breeding for resistance to biotic and abiotic stresses of global importance in common bean is reviewed with emphasis on development and application of marker-assisted selection (MAS). The implementation and adoption of MAS in breeding for disease resistance is advanced compared to the implementation of MAS for insect and abiotic stress resistance. Highlighted examples of breeding in common bean using molecular markers reveal the role and success of MAS in gene pyramiding, rapidly deploying resistance genes via marker-assisted backcrossing, enabling simpler detection and selection of resistance genes in absence of the pathogen, and contributing to simplified breeding of complex traits by detection and indirect selection of quantitative trait loci (QTL) with major effects. The current status of MAS in breeding for resistance to angular leaf spot, anthracnose, Bean common mosaic and Bean common mosaic necrosis viruses, Beet curly top virus, Bean golden yellow mosaic virus, common bacterial blight, halo bacterial blight, rust, root rots, and white mold is reviewed in detail. Cumulative mapping of disease resistance traits has revealed new resistance gene clusters while adding to others, and reinforces the co-location of QTL conditioning resistance with specific resistance genes and defense-related genes. Breeding for resistance to insect pests is updated for bean pod weevil (Apion), bruchid seed weevils, leafhopper, thrips, bean fly, and whitefly, including the use of arcelin proteins as selectable markers for resistance to bruchid seed weevils. Breeding for resistance to abiotic stresses concentrates on drought, low soil phosphorus, and improved symbiotic nitrogen fixation. The combination of root growth and morphology traits, phosphorus uptake mechanisms, root acid exudation, and other traits in alleviating phosphorus deficiency, and identification of numerous QTL of relatively minor effect associated with each trait, reveals the complexity to be addressed in breeding for abiotic stress resistance in common bean.     

标记辅助选择育种中QTL基因型的多点联合推断

传统的育种方法对数量性状的选择存在很大难度,现代分子标记技术为实现控制数量性状基因的准确选择提供了有效的技术手段。目前分子标记辅助选择实践仅是对标记基因型的选择,而非直接对QTL基因型进行选择。尽管标记基因型容易获得,但标记基因型通常并非QTL基因型,除非有关的QTL恰巧在标记座位。因此,如何鉴别QTL的基因型成为分子标记辅助选择的关键。QTL基因型通常需要通过分子标记基因型进行推断,由于标记信息的不完全或缺失,使得对个体QTL基因型的鉴别会发生困难。本文在四向杂交设计的基础上,结合贝叶斯理论和马尔可夫链原理,提出一种通用的QTL基因型多点联合推断方法,该方法能够很方便地处理显性标记和缺失标记,同时结合标记信息和表型数据联合推断QTL基因型的条件概率。模拟研究发现,表型数据选择的效果较差,其选择的个体QTL基因型基本上都是错误的,而应用本文所论述的方法,将表型数据与标记数据相结合选择,对QTL基因型的判断正确,且推断的把握性很高。     

性状相关的分子标记在甘蔗分子育种中的应用研究

分子设计育种在农作物品种改良中发挥了重要作用,但由于甘蔗基因组庞大且高度杂合,染色体呈非整倍性,导致其性状相关的分子标记辅助育种进展十分缓慢。为加快甘蔗育种进程,提高其育种效率和准确性,简述了甘蔗分子标记辅助育种现状及其瓶颈,并总结了应用于甘蔗的分子标记种类及其问题,阐明分子标记在甘蔗遗传连锁图谱构建中的作用,进而从甘蔗产量和糖分性状相关QTL的定位、主要抗病基因（抗褐锈病基因、抗黑穗病和抗黄斑病基因）的定位及其在抗病分子育种上的应用,以及关联分析方法在甘蔗重要性状研究中的应用等方面对性状相关的分子标记进行综述。最后对甘蔗重要性状相关分子标记辅助育种的机遇和挑战进行了展望,为甘蔗分子育种的深入研究提供理论依据。     

Molecular markers in Brassica oilseed breeding: current status and future possibilities

As PCR techniques have developed over the last 15 years, a wealth of new DNA marker technologies have arisen which have enabled the generation of high‐density molecular maps for all the major Brassica crop species. Molecular markers have also been heavily used in analyses of genetic diversity in Brassica crops. The majority of the work utilizing molecular markers in Brassica oilseed breeding has to date been based on genetic mapping using various DNA marker systems in segregating populations generated for specific investigations of particular traits of interest. For numerous qualitative traits, traditional mapping approaches have led to the development of marker‐assisted selection strategies in oilseed Brassica breeding, and in some cases to map‐based cloning of the responsible genes. For quantitative traits, however, it has become apparent that traditional mapping of quantitative trait loci (QTL) is often not sufficient to develop effective markers for trait introgression or for identification of the genes responsible. In this case, allele‐trait association studies in non‐structured genetic populations represent an interesting new approach, provided the degree of gametic phase disequilibrium between the QTL and the marker loci is sufficient. Because Brassica species represent the closest crop plant relatives to the model plant Arabidopsis thaliana, significant progress will be achieved in the coming years through integration of candidate gene approaches in crop brassicas, using the detailed information now available for the Arabidopsis genome. Integration of information from the model plant with the increasing supply of data from physical mapping and sequencing of the diploid Brassica genomes will undoubtedly give great insight into the genetics underlying both simple and complex traits in oilseed rape. This review describes the current use of available genetic marker technologies in oilseed rape breeding and provides an outlook for use of new technologies, including single‐nucleotide polymorphism markers, candidate gene approaches and allele‐trait association studies.     

棉花抗黄萎病QTL定位研究进展

QTL(quantitative trait locus)定位将控制数量性状的基因分解成单个孟德尔因子进行详细剖析,更为细致地了解数量性状的遗传规律,为加速棉花抗黄萎病的遗传改良奠定基础。本文概述了棉花抗黄萎病QTL定位理论和现状,讨论了棉花抗黄萎病QTL定位过程中存在的问题及在遗传改良上的应用前景。     

陆地棉重组近交系产量及其构成因素的QTL分析

利用爱字棉1517×德州047重组近交系(recombinant inbred lines, RIL)中G6群体构建的SSR遗传连锁图谱及基于混合线性模型的复合区间作图法对QTL进行定位,并对主效QTL,加性×加性上位性QTL及与环境互作效应进行分析,为利用分子聚合方法提高产量提供理论依据。对2006年、2008年以及2009年的产量性状进行分离分析,检测到24个不同年份的主效QTL,其中相关于单株籽棉、单株皮棉、衣分、子指以及单株铃数的分别检测到1个不同年份稳定存在的主效QTL;对3年的产量性状作环境因子联合分析,检测到14个主效QTL,其中6个与环境互作,检测到20对加加上位性QTL,其中7对与环境互作。不同年份检测的稳定且受环境影响小或不受环境影响的与近处标记紧密连锁的主效QTL可用于分子标记辅助选择,以提高育种的效率。