小麦骨干亲本繁6条锈病成株抗性特异位点及其在衍生品种中的遗传解析

基于已获得的控制小麦条锈病成株抗性“一致性”QTL区段80个SSR标记,结合小麦骨干亲本繁6及其衍生的39个后代小麦品种进行田间条锈病成株期抗性表型鉴定,揭示了骨干亲本繁6遗传物质及其成株抗性在其衍生品种的遗传规律。结果表明,骨干亲本繁6在条锈病条中31、32和33混合生理小种诱导下表现成株抗性,7个衍生后代品种表现全生育期抗性;用控制小麦条锈病成株抗性QTL区段的80个SSR标记对繁6及其后代衍生品种的其他亲本进行分子扫描,共发现9个来自繁6基因组的特异SSR标记,即Xwmc631、 Xgwm359、 Xwmc407、 Xgwm501、 Xgwm148、 Xgwm539、 Xgwm533、 Xgwm299和Xgwm639,其中,Xwmc631、 Xgwm359、 Xgwm501、 Xgwm299和Xgwm639在繁6衍生后代的4个子代中表现较高的遗传贡献率。以SSR标记与小麦条锈病成株抗性的关联分析发现6个SSR标记与小麦条锈病成株抗性显著相关,其中来自繁6的特异SSR等位变异Xgwm539-2D和Xgwm299-3B与严重度、反应型、普遍率、病情指数及病程曲线下面积(AUDPC)均具显著相关性,表明繁6的成株抗性及其控制遗传位点在其衍生后代品种选育过程中得到了很好的定向选择,并在西南麦区小麦条锈病抗性育种中发挥了重要作用。     

小麦骨干亲本临汾5064单元型区段的遗传解析

利用分子标记解析骨干亲本临汾5064单元型区段在其衍生后代中的遗传规律, 可以为小麦分子育种提供依据。在临汾5064及其21个衍生品种(系)中, 395个SSR标记共检测出895个等位变异, 不同位点的等位变异为1~8个, 平均2.27个, 平均多态性指数为0.25。临汾5064及衍生后代中146个位点具有相同等位变异, 遗传贡献超过80%的位点有30个。实验结果表明, 临汾5064对衍生子一代和子二代的遗传贡献率分别为65.30%和64.24%, 且未随着世代的增加而明显下降。所有衍生后代与亲本完全相同的单元型区段有16个, 贡献率大于80%的染色体区段分布在所有染色体上。关联分析发现这些单元型区段存在重要农艺性状的QTL簇, 几乎都与重要农艺性状显著相关, 表明这些区段在育种过程中受到强烈选择。     

小麦骨干亲本碧蚂4号的基因组特异位点及其在衍生后代中的传递

为探讨小麦骨干亲本碧蚂4号的遗传构成及其特异位点在衍生后代中的传递特点,利用覆盖小麦全基因组的1239个SSR、EST-SSR和STS标记对碧蚂4号子一代衍生品种(系)的4个亲本进行标记筛选,获得33个特异标记可用于76份碧蚂4号衍生材料的分析。在子一代和子二代材料中,除标记Xgwm577外的32个标记均能扩增出碧蚂4号特异带,且分别有8个和10个标记位点的传递频率大于50%;在子三代和子四代材料中能扩增出碧蚂4号特异带的标记分别有29个和20个,传递频率大于50%的标记位点分别有8个和4个;Xgwm261、Xedm80、SWES222和CFE223在4个世代中的传递频率都保持在50%以上;有18个标记位点对衍生品种(系)的遗传贡献率大于25%;推测这些基因组位点及其附近的染色体区域可能是被育种家强烈选择的部分,碧蚂4号含有一些特殊的与重要农艺性状相关的基因组位点/区段,可能是其成为骨干亲本的遗传基础。     

利用SSR和SNP标记分析鲁麦14对青农2号的遗传贡献

鲁麦14既是大面积推广品种, 又是育种骨干亲本, 衍生了40多个品种, 其中青农2号(鲁麦14/烟农15//矮秆麦)是近年审定的小麦品种。本研究利用350个SSR标记和小麦90k芯片检测的26 026个SNP标记, 解析了鲁麦14对青农2号的遗传贡献。鲁麦14和烟农15分别含有1/4和1/2蚰包麦血统, 基因组分子标记分析结果显示, 这两个品种有55.42%的SSR位点一致, 而SNP位点一致性高达71.53%。选择亲本间差异位点, 分析鲁麦14和烟农15对青农2号的遗传贡献, 结果表明鲁麦14对青农2号的贡献大于烟农15, 青农2号与亲本鲁麦14、烟农15分子标记的一致性, SSR标记分别为54.11%和36.30%, SNP标记分别为72.55%和26.98%。依据高通量SNP标记结果, 从染色体水平看, 烟农15贡献率超过50%的染色体有2B、3B和6A; 而鲁麦14在除此之外的18条染色体的遗传贡献率大于50%。青农2号遗传组成图谱揭示了遗传物质多以较大染色体片段形式从亲本传递至子代。对亲本和子代进行多年多点的农艺性状调查, 发现青农2号的旗叶长、旗叶宽、穗下节间长、穗叶距、抽穗度等株型相关性状及千粒重、粒长等产量相关性状与鲁麦14相近, 株高、生育期等性状与烟农15相近。本文从分子层面解析育种亲本对子代的遗传贡献, 为分子标记辅助育种提供了依据和理论基础。     

利用陆地棉MAGIC群体定位产量、生育期和株高性状的QTL

棉花的产量、生育期和株高是重要的农艺性状, 决定着棉花的经济效益和生产方式。为了研究这些性状的遗传基础, 利用8个亲本构建的包含960个株系的陆地棉MAGIC (multi-parent advanced generation inter-cross)群体和SSR标记对这些性状进行关联分析。对产量、生育期和株高共8个相关性状进行了3年3个地点共5个环境的田间试验。经过最佳线性无偏预测(BLUP)综合多环境的表型数据, 发现MAGIC群体比亲本有更丰富的表型变异。8个性状的广义遗传力(H ²)变化范围为0.17~0.71。结合284个SSR标记基因型数据, 利用混合线性模型对产量、生育期和株高相关性状进行关联分析, 分别检测到51、27和9个显著关联的位点, 这些位点都表现出微效性, 表明该陆地棉MAGIC群体在性状位点的挖掘方面具有高效性。检测到20个标记位点或区间控制多个性状, 还发现单株有效铃数、单铃皮棉重、第一果枝节位和株高存在染色体热点区域, 对多性状综合研究或单性状深入挖掘具有重要价值。本研究为后续深入利用MAGIC群体进行遗传研究提供参考, 一些表型优良的材料和关联到的位点为育种改良奠定了基础。     

新疆陆地棉经济性状优异等位基因位点的遗传解析

【目的】基于SSR(Simple sequence repeat,简单序列)标记展开对陆地棉经济性状的关联分析,挖掘优异等位变异位点,解析新疆陆地棉经济性状的遗传基础,为新疆陆地棉的遗传机理研究和高效的陆地棉分子设计育种提供理论依据。【方法】利用筛选出覆盖棉花全基因组的73对SSR标记对新疆156份陆地棉品种进行多态性扫描;采用R语言绘制boxplot图,利用TASSEL软件进行关联分析,挖掘与产量、纤维品质性状相关联的优异等位变异位点。【结果】通过对6个环境下新疆陆地棉品种的产量、品质相关性状进行关联分析,获得与产量性状相关的等位变异位点10个,表型变异解释率为6.69%～9.88%,平均值为8.43%;与纤维品质性状相关的等位变异位点23个,表型变异解释率为3.73%～13.22%,平均值为7.52%。其中22个QTL(Quantitative trait locus)已被报道,有10个QTL的关联性状与前人研究一致。【结论】新疆陆地棉品种的群体遗传结构简单,连锁不平衡水平低,6个环境条件下表型性状变化趋势较稳定。基于SSR的关联分析,发掘了与产量和纤维品质相关的优异等位变异基因及聚合优异等位基因位点的典型材料。     

基于图像处理的冬小麦植被覆盖率测定及其遗传解析

植被覆盖率是反映植株生长势的重要生理性状,在旱作地区尤为重要。图像处理技术能够快速有效地对苗期和孕穗期植被覆盖率进行量化分析。以28份山东小麦主栽品种和品系为材料,在240株 m^-2和360株 m^-2密度下,连续2年测定了孕穗前不同发育阶段的植被覆盖率,并利用921个DArT标记和83个SSR标记分析了与植被覆盖率相关的遗传区段。结果表明。不同密度下,冬小麦植被覆盖率在越冬期、返青期和孕穗期存在显著差异,而起身期基本一致。起身期植被覆盖率与春季最高分蘖数、抽穗后群体叶面积指数、单位面积穗数和籽粒产量均呈显著正相关,r = 0.73~0.76 (P<0.01),表明起身期植被覆盖率可用于预测上述性状。共检测出12个遗传区段与植被覆盖率相关联,大部分区段直接参与调控苗期和孕穗期的生长势。10个遗传区段与已报道的苗期性状、产量性状及抗病位点一致,其中5BL、6AS和6BL染色体上携带的植被覆盖率相关遗传区段与已报道的苗期比叶面积和生物量等位点完全相同。建议将植被覆盖率作为生长势量化指标,用于育种选择和遗传研究。     

西藏三联小穗小麦中三联小穗性状控制基因的SSR分子标记定位

西藏三联小穗小麦是中国西藏地区一种独特的小麦地方品种,拥有特殊的三联小穗性状,超多的小穗数和小花数。分子定位控制三联小穗基因的基因座,发掘与之紧密连锁的分子标记,可为小麦高产育种提供分子标记辅助选择工具。本研究利用西藏三联小穗小麦的衍生系TTSW-5与普通穗型小麦,间3和川麦55,分别构建F2群体,成熟后进行穗部性状的表型分析和SSR基因型鉴定。性状表型遗传分析表明,西藏三联小穗小麦的三联小穗性状由两个独立遗传的隐性基因控制;通过SSR标记鉴定来自TTSW-5/间3组合的F2群体,在2A染色体上检测到1个与三联小穗性状相关的QTL,定位于SSR标记Xgwm275和Xgwm122之间,两标记间的遗传距离为6.6cM,该QTL的LOD值为6.19,可解释的表型变异值为33.1%,初步命名为qTS2A-1。我们推测qTS2A-1可能是控制三联小穗性状相关的主效QTL,SSR标记Xgwm275和Xgwm122可能可用于三联小穗性状的辅助选择。     

太谷核不育小麦衍生材料川6415在其后代中的遗传分析

川6415是利用太谷核不育小麦育成的重要小麦育种基因资源,解析川6415在其衍生后代的遗传,对利用川6415进行分子标记辅助选择育种具有重要意义.本研究选用617对SSR引物对川6415及其衍生品种(系)进行扫描,分析川6415在其一代、二代衍生品种(系)的遗传,结果表明,一代衍生品种川麦42继承了26.6％川6415的遗传物质;二代衍生品种(系)31区和R104更多的继承了川6415的遗传物质,分别为32.6％和37.2％.川麦42遗传背景中来源于川6415的SSR标记位点,在除3D、4D、7D外的18条染色体上都有分布,在2A、2B和4B染色体上形成染色体区段.4B上川麦42遗传背景中源于川6415的染色体区段有利于增加穗数/m2; 2B和7A上的川6415染色体区段有利于降低川麦42株高.因此,太谷核不育小麦衍生材料川6415可作为增加穗数/m2和降低株高的重要基因资源用于小麦高产育种.     

小麦籽粒产量及穗部相关性状的QTL定位

由小麦品种花培3号和豫麦57杂交获得DH群体168个株系,种植于3个环境中,利用305个SSR标记对籽粒产量和穗部相关性状(穗长、穗粒数、总小穗数、可育小穗数、小穗着生密度、千粒重和粒径)进行了QTL定位。利用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件,共检测到27个加性效应和13对上位效应位点,其中 8个加性效应位点具有环境互作效应。相关性高的性状间有一些共同的QTL位点,表现出一因多效或紧密连锁效应。5D染色体区段Xwmc215–Xgdm63,检测到控制籽粒产量、穗粒数、总小穗数、可育小穗数和小穗着生密度5个性状的QTL位点,各位点的遗传贡献率较大且遗传效应方向相同,增效等位基因均来源于豫麦57,适用于分子标记辅助育种和聚合育种。控制千粒重与穗粒数的QTL位于染色体不同区段,有利于实现穗粒数与粒重的遗传重组。     

黄淮麦区小麦品种(系)产量性状与分子标记的关联分析

为了获得与小麦产量性状关联的分子标记,筛选相关标记的等位变异,以128份黄淮麦区小麦品种(系)为材料,在4个环境下鉴定产量性状,并选用在小麦全基因组21条染色体上的64个SSR标记、27个EST-SSR标记和47个功能标记检测所有材料的基因型。91个SSR和EST-SSR标记共检测到315个等位变异,单个引物检测到2~7个等位变异,平均3.5个;47个功能标记共检测到107个等位变异,单个引物检测到2~5个等位变异,平均2.3个。关联分析表明,49个位点与4个环境的产量性状及其均值显著关联(P≤0.005),其中38个位点在2个或以上环境或均值下被重复验证,16个位点与2个或以上性状相关联。对相对稳定的等位变异作进一步分析,发掘了一批与产量性状相关的优异等位变异,如降低株高的等位变异Ax2*-null和UMN19*-A362,增加穗长的等位变异barc21-A220,增加可育小穗数的等位变异gpw2111-A156,增加总小穗数的等位变异swes65-A120,增加穗数的等位变异VRN-A1*-A1068,增加穗粒数的等位变异cfd5-A215和增加千粒重的等位变异wmc626-A170。研究结果对利用分子标记辅助选择进行小麦产量性状的遗传改良具有一定的指导意义。     

应用SSR分子标记分析国外种质对我国小麦品种的遗传贡献

利用363对SSR标记分析了在我国小麦生产和育种中发挥了重要作用的11份国外引进品种和33份选育品种的遗传组成,旨在揭示国外种质对我国小麦品种改良的遗传贡献,指导种质资源引进和利用。国外种质包含了选育品种所发现等位变异的76.3%。与不同时期小麦品种等位基因多样性比较发现,国外种质的平均等位变异数最多(3.92),20世纪60年代(2.86)和70年代(3.01)基本一致,80年代有所升高(3.46)。品种间遗传距离比较与品种等位基因多样性结果相吻合。比较引进和选育品种在SSR位点的等位变异频率变化,发现至少在33个SSR位点,国外种质等位变异在我国小麦育种中被优先选择(该等位变异在引进和选育品种的分布频率均高于70%),其中一些位点已知与产量、生育期和抗病等性状密切相关。表明引进品种在以上基因组区域对我国小麦品种具有非常高的遗传贡献。     

应用SSR分子标记分析国外种质对我国小麦品种的遗传贡献

利用363对SSR标记分析了在我国小麦生产和育种中发挥了重要作用的11份国外引进品种和33份选育品种的遗传组成,旨在揭示国外种质对我国小麦品种改良的遗传贡献,指导种质资源引进和利用。国外种质包含了选育品种所发现等位变异的76.3%。与不同时期小麦品种等位基因多样性比较发现,国外种质的平均等位变异数最多(3.92),20世纪60年代(2.86)和70年代(3.01)基本一致,80年代有所升高(3.46)。品种间遗传距离比较与品种等位基因多样性结果相吻合。比较引进和选育品种在SSR位点的等位变异频率变化,发现至少在33个SSR位点,国外种质等位变异在我国小麦育种中被优先选择(该等位变异在引进和选育品种的分布频率均高于70%),其中一些位点已知与产量、生育期和抗病等性状密切相关。表明引进品种在以上基因组区域对我国小麦品种具有非常高的遗传贡献。     

Association Analysis of Agronomic and Yield-Related Traits in an Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.) Germplasm Population Based on SSR Markers

[Objective] Molecular markers associated with agronomic and yield-related traits could provide useful references for improving the efficiency of Gossypium hirsutum breeding. [Method] In 147 upland cotton materials, 237 Simple Sequence Repeat(SSR) markers were assayed for polymorphisms. The population structure was analyzed using Structure 2.2. An association analysis between SSR markers and the agronomic and yield-related traits was performed using the Tassel 2.1 General Linear Model program. [Result] The average coefficients of variation for the five indicators varied from 7.28% to 21.06%, with an average of 13.47%, which indicated that the test population had a rich phenotypic diversity. The 237 SSR markers included 690 alleles belonging to 281 loci, with an average of 2.455 0 alleles per SSR marker (ranging from 2 to 6), and the average polymorphism information content value was 0.216 5. The test group could be divided into seven subgroups using Structure software. A genome-wide association analysis was conducted on five agronomic and yield-related traits from 2013 to 2015. There were 45 SSR loci and 1 locus significantly (P＜0.01) associated with boll weight and lint percentage, which were detected in 3 or more environments, and they explained 19.30% and 11.58%, respectively, of the phenotypic variation in the different environments (P＜0.01). Nine loci were significantly (P＜0.01) associated with agronomic traits at two or more bowing times, and one, four and four markers were associated with fruit branch number, boll number and plant height, explaining 9.96%, 7.00% and 5.57%, respectively, of the phenotypic variation in different environments. Sites significantly associated with boll weight, fruit branch number and plant height were simultaneously detected near BNL2448. [Conclusion] Many loci associated with the yield and other important agronomic traits of upland cotton were repeatedly detected in different environments using an association analysis. The results provide useful reference information for cotton molecular marker-assisted selection-based breeding.     

小麦南大2419及其衍生品种(系)主要农艺性状的关联分析

筛选与小麦重要农艺性状相关联的SSR标记,对小麦分子标记辅助育种有重要的实践意义.本研究利用多态性较高的80个SSR标记,对南大2419及其71份衍生后代品种(系)进行基因型分析,采用TASSEL软件的MLM (Mixed linear model)方法对籽粒产量、千粒重、有效穗、穗粒数等8个主要农艺性状进行SSR标记...     

青稞遗传多样性及其农艺性状与SSR标记的关联分析

利用92个SSR标记对108份青稞亲本材料进行多态性扫描,分析其遗传多样性,旨在寻找与农艺性状相关联的分子标记,为青稞杂交组合的配制及分子标记辅助育种提供依据。挑选48个多态性标记进行群体遗传结构分析,在此基础上采用Tassel 2.1 GLM (general linear model)和MLM (mixed linear model)方法进行标记与农艺性状的关联分析。共检测出156个等位变异,每个位点2~6个等位变异。供试群体的Shannon指数为0.6727~1.1368,材料间遗传相似系数为0.2250~1.0000,平均0.7585。通过群体遗传结构分析将供试材料划分成4个亚群。以GLM分析,发现12个与株高、穗长、穗粒数和分蘖数相关联的标记,对表型变异的解释率分别为11.5%~17.6%、19.4%~45.4%、15.4%~22.1%和29.2%;以MLM分析,发现8个与株高、分蘖数和小穗数相关的标记,各标记对表型变异的解释率分别为31.7%~49.8%、28.1%~37.2%、22.7%~32.7%。关联标记分布在基因组全部6个连锁群上。     

A QTL atlas for grain yield and its component traits in maize (Zea mays)

Grain yield and its component traits are essential targets in maize breeding. These traits are genetically complex and controlled by a large number of quantitative trait loci (QTL). The aim of this study was to compile reported QTL and major genes for grain yield and its component traits in a QTL atlas, as a valuable resource for the maize community. To this end, 1,177 QTL related to maize yield were collected from 56 studies published between 1992 and 2018. These QTL were projected to genetic map “IBM2 2008 Neighbors”, which led to the identification of 135 meta-QTL. Some genomic regions appear to be hotspots for yield-related meta-QTL, often affecting more than one of the investigated traits. Moreover, we catalogued 20 major maize loci associated with yield and identified 65 maize homologs of 21 rice yield-related genes. Interestingly, we found that a significant proportion of them are located in meta-QTL regions. Collectively, this study provides a reference for QTL fine-mapping and gene cloning, as well as for molecular marker-assisted breeding of yield-related traits in maize.     

Development and characterization of tomato SSR markers from genomic sequences of anchored BAC clones on chromosome 6

Simple sequence repeat motifs are abundant in plant genomes and are commonly used molecular markers in plant breeding. In tomato, currently available genetic maps possess a limited number of simple sequence repeat (SSR) markers that are not evenly distributed in the genome. This situation warrants the need for more SSRs in genomic regions lacking adequate markers. The objective of the study was to develop SSR markers pertaining to chromosome 6 from bacterial artificial chromosome (BAC) sequences available at Solanaceae Genomics Network. A total of 54 SSR primer pairs from 17 BAC clones on chromosome 6 were designed and validated. Polymorphism of these loci was evaluated in a panel of 16 genotypes comprising of Solanum lycopersicum and its wild relatives. Genetic diversity analysis based on these markers could distinguish genotypes at species level. Twenty-one SSR markers derived from 13 BAC clones were polymorphic between two closely related tomato accessions, West Virginia 700 and Hawaii 7996 and were mapped using a recombinant inbred line population derived from a cross between these two accessions. The markers were distributed throughout the chromosome spanning a total length of 117.6 cM following the order of the original BAC clones. A major QTL associated with resistance to bacterial wilt was mapped on chromosome 6 at similar location of the reported Bwr-6 locus. These chromosome 6-specific SSR markers developed in this study are useful tools for cultivar identification, genetic diversity analysis and genetic mapping in tomato.     

三个栽培种中天然彩色棉的遗传多样性及关联分析

本研究利用主要农艺性状和SSR标记分析了137份陆地棉、13份海岛棉以及27份亚洲棉等不同纤维色泽的种质资源。170对SSR引物共检测到1036个等位基因变异。其中有多态性的等位基因923个,平均每个SSR位点有5.43个等位变异,变化范围为1~10。位点多态性信息量(PIC)的变化范围为0.56~0.93,PIC在0.85以上的多态性SSR位点为122个。结果表明,实验材料存在着丰富的遗传多样性。在群体结构分析基础上,使用TASSEL软件中的混合线性模型(MLM),在陆地棉中得到与11个性状相关联的SSR标记23个;在海岛棉群体得到与5个性状关联的17个标记;在亚洲棉中检测到与8个性状关联的15个标记位点。在三个栽培种中与纤维色泽度相关的标记位点一共有6个,分别是CIR51-4、BNL1421-2、BNL2656-2、DPL570-2、GH268-6和TMB131-1,表型变异解释率从3.12%到18.97%。三个栽培种中天然彩色棉种质具有丰富的遗传多样性,为棉花的种间、种内杂交育种以及拓宽棉花新品种的遗传背景提供了物质基础和理论依据。