利用三重测交群体剖析玉米株高与穗位高杂种优势的遗传学基础

以玉米强优势杂交种组合豫玉22及其重组近交系为材料,按照TTC (triple testcross)遗传交配设计,组配了270个测交后代的TTC群体。利用复合区间作图法,对控制株高与穗位高的QTL进行了分析,分别检测到20和17个主效QTL,其中超显性位点最多(11个和8个),加性次之(5个和6个),显性(2个和0个)和部分显性较少(2个和3个)。分析发现,存在同时控制株高与穗位高杂种优势的QTL区域,即Bin1.06区域(umc2151~umc1122)、Bin3.05区域(umc2127~umc2166~ umc1539)以及Bin7.03区域(umc1865~umc1888),这也与在各个环境中株高与穗位高的相关性吻合。另外,还分别检测到两性状4个和7个QTL与遗传背景之间的互作,22对和12对标记间的互作,分别解释表型变异的3.26%~16.58%和3.44%~22.41%,说明上位性也可能与这两个性状及其杂种优势的形成有重要关系。     

基于SNP标记的玉米株高及穗位高QTL定位

为进一步弄清玉米株高和穗位高的遗传机理,为育种生产提供服务,本研究以K22×CI7、K22×Dan3402个F₂群体为作图群体,利用覆盖玉米10条染色体的SNP标记构建了2个连锁图谱。并将这2个F₂群体衍生的分别含237和218个家系的F_2:3群体用于田间性状的鉴定。用复合区间作图模型对2个群体的株高、穗位高表型进行QTL定位分析,结果显示,在武汉和南宁两种环境条件下共定位到21个株高QTL和27个穗位高QTL;单个QTL表型变异贡献率的变幅为4.9%~17.9%;株高和穗位高QTL的作用方式以加性和部分显性为主;第7染色体上可能存在控制株高和穗位高的主效QTL。     

蓖麻有效穗数QTL定位及候选基因鉴定

有效穗数是蓖麻产量的重要构成因子。为揭示蓖麻有效穗数的遗传基础及挖掘其候选基因，利用表型差异显著的2个亲本杂交构建F₂和BC₁(F₁×P₂)群体，通过SSR引物基因分型以及CIM和ICIM-ADD 2种检测方法对单株有效穗数和一级分枝有效穗数进行QTL定位，并以相同方法在S₁群体进一步验证QTL重复性。在F₂群体中共检测到9/5(CIM/ICIM-ADD,下同)个QTL,其中，单株有效穗数和一级分枝有效穗数QTL分别为3/2,6/3个，分别解释了6.70%/11.87%和25.15%/13.87%的表型变异。BC₁群体的定位结果与F₂群体基本一致。其中，qESNPP3.1和qEPBSN3.1为稳定QTL,贡献率都接近10%,后者在S₁群体中再次检测到，贡献率为13.27%;它们在RCM915～RCM950标记区间内重叠分布，共同构成1个调控蓖麻有效穗数的主效QTL簇。从RCM915～RCM9...     

利用永久F2群体定位小麦株高的QTL

为研究小麦株高的遗传机制,利用DH群体构建了一套包含168个杂交组合的小麦永久F₂群体, 并于2007年种植于山东泰安和山东聊城。构建了一套覆盖小麦21条染色体的遗传连锁图谱并利用该图谱的324个SSR标记对小麦株高进行QTL定位研究,使用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件进行QTL分析。在永久F₂群体中定位了7个株高QTL,包括4个加性QTL,一个显性QTL,一对上位性QTL,共解释株高变异的20%,其中位于4D染色体的qPh4D,具有最大的遗传效应,贡献率为7.5%;位于2D 染色体显性效应位点qPh2D,可解释1.6%的表型变异;位于5B~6D染色体上位效应位点,可解释1.7%的表型变异。还发现加性效应、显性效应和上位效应对小麦株高的遗传起重要作用,并且基因与环境具有互作效应,结果表明利用永久F₂群体进行QTL定位研究的方法有助于分子标记辅助育种。     

玉米出籽率、籽粒深度和百粒重的QTL分析

为研究玉米出籽率、籽粒深度、百粒重的遗传机制,以豫82×沈137组配的229个F_2:3家系为试验材料,采用复合区间作图法进行QTL定位分析。在3个环境下共检测到10个QTL。其中,控制出籽率、籽粒深度、百粒重相关QTL分别为3个、3个和4个,它们的联合贡献率分别为35.5%、28.1%和39.0%。位于第1染色体上介于标记umc1335与umc2236之间控制出籽率的QTL qKR1b和位于第9染色体上介于标记bnlg1209–umc2095之间控制百粒重QTL q100-KW9b,分别解释18.9%和11.7%的表型变异,且作用方式为加性效应,分析表明这些区域可能包含调控玉米籽粒性状关键基因,对剖析玉米产量形成机制具有重要的参考价值。     

基于QTL定位的蓖麻株高性状遗传解析

用YC2(高杆)×YF1(矮杆)和YC1(高杆)×YF1(矮杆)组合衍生的2个F₂代群体, 对蓖麻株高性状进行相关、回归和QTL定位分析。结果表明, 株高与主穗位高、主茎节长和主茎茎粗之间显著正相关, 但与主茎节数不相关;主穗位高与主茎节数、主茎节长和主茎茎粗之间显著正相关;主茎节数与主茎节长之间显著负相关。利用QTLNetwork 2.0软件在YC2×YF1的F₂群体中检测到株高、主穗位高、主茎节数、主茎节长和主茎茎粗的5、4、6、3和2个QTL, 分别解释了45.9%、45.3%、66.1%、55.4%和12.6%的总变异。在YC1×YF1的F₂群体中检测到3、4、5、1和2个上述5性状的QTL, 分别解释了26.0%、25.5%、35.4%、37.4%和7.6%的总变异。证明QTL间的“一因多效”和连锁是株高、主穗位高和主茎节长之间高度相关的遗传基础, 加性效应是株高、主穗位高和主茎节长的主要遗传组分, 互作效应是主茎节数和主茎茎粗的主要遗传组分。建议育种上将主穗位高和主茎节长作为株高早期选择和预测的间接指标,并将多节数和短节间作为高产育种的主攻方向。     

甜荞株高和茎粗的遗传分析

甜荞极易倒伏, 而株高和茎粗是影响甜荞倒伏的重要性状。以高秆健壮品种酉荞2号和矮秆纤细品种乌克兰大粒荞为亲本配制正、反交组合, P₁、P₂、F₁、B₁、B₂和F₂群体株高和茎粗的遗传分析表明, 株高和茎粗的最适遗传模型均为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。株高正交组合中2对主基因加性效应均为-1.39, 显性效应分别为-6.59和-7.91, B₁、B₂和F₂群体主基因遗传率分别是45.73%、63.49%和81.12%, 多基因遗传率分别是27.41%、0.95%和0; 反交组合中2对主基因加性效应值均为-1.63, 显性效应分别为-7.03和-4.19, B₁、B₂和F₂群体中主基因遗传率是41.51%、66.18%和81.81%, 多基因遗传率分别是11.19%、0和0。茎粗正交组合中2对主基因加性效应均为0.03, 显性效应分别为-0.50和-0.08, B₁、B₂和F₂群体中主基因遗传率分别是37.26%、48.80%和72.10%, 多基因遗传率分别是11.18%、0和0; 反交组合中2对主基因加性效应均为-0.15, 显性效应分别为-0.30和-0.16, B₁、B₂和F₂群体中主基因遗传率是76.22%、47.12%和82.51%, 多基因遗传率分别为0、14.53%和0。可见, 株高的主基因+多基因遗传率在80%以上, 可在低世代进行选择; 茎粗的主基因+多基因遗传率在80%以下, 采取合理的栽培措施可以提高荞麦抗倒伏能力。     

基于单片段代换系的玉米百粒重QTL分析

籽粒大小是影响玉米产量的关键因素。本研究基于59份玉米染色体单片段代换系(SSSL)纯合体,对玉米百粒重性状进行2年6个试验环境的表型鉴定,利用t测验和重叠群作图的方法对SSSL内代换片段上的百粒重效应进行了QTL分析。共检测出20个百粒重QTL,分布在玉米的8条染色体上,其中14个(70.0%)在2个以上试验环境中被重复检出,4个(20.0%)在4个以上试验环境中被重复检出,在全部6个试验环境中重复检出且基因加性效应值较大的玉米百粒重QTL是位于玉米第5染色体Bin5.05区SSR分子标记bnlg278和umc1680附近的q100kw-5-3。研究结果为玉米籽粒大小性状相关基因的进一步精细定位和克隆奠定了基础。     

玉米株高和穗位高性状全基因组关联分析

适宜的株高和穗位高可提高植株的养分利用效率及抗倒伏性,对玉米增产和稳产具有重要意义。为揭示玉米株高和穗位高遗传机制,本研究以854份玉米自交系为关联群体,利用均匀分布于玉米10条染色体的2795个SNP标记对4个环境下玉米株高、穗位高以及穗位系数进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。共定位到81个显著关联SNP位点(P<0.0001),其中与株高显著关联的SNP为35个,单个位点表型解释率为0.02%～6.23%;与穗位高显著关联SNP为31个,单个位点表型变异解释率为0.03%～3.06%;与穗位系数显著关联的SNP位点为24个,单个位点表型变异解释率为0.03%～6.64%。进一步鉴定出15个可在2个及以上环境共定位的稳定SNP,其中6个为本研究首次发现, 9个位于前人定位QTL区间或/和关联SNP位点2 Mb范围内。在15个稳定SNP位点上下游各200kb的置信区间共发现83个功能注释基因,结合文献分析筛选出了每个位点最有可能的候选基因,这些候选基因主要参与激素合成与信号转导、糖类代谢、细胞分裂调控等途径。鉴定出6个...     

利用F2:3家系来源单倍体定位玉米雄穗相关性状QTL及全基因组选择

雄穗大小影响玉米光合作用合成的养分分配,进而影响雌穗发育以及由此决定的穗行数、行粒数、结实率、百粒重等产量构成因素。本研究用优良自交系郑58和B73构建的F_2:3家系诱导单倍体,通过48K液相杂交探针捕获技术获得基因型,结合多环境单倍体表型数据,对雄穗相关性状采用完备区间作图法(inclusive composite interval mapping, ICIM)进行QTL(quantitative trait locus)定位,采用(ridge regression best linear unbiased prediction, RRBLUP)模型探索全基因组选择中训练群体大小及SNP标记数目对预测精度的影响。结果表明,雄穗主轴长、一级分枝数、二级分枝数和总分枝数遗传力分别为0.82、0.88、0.84和0.88。雄穗主轴长检测到2个QTL,分别位于bin1.03和bin4.09,表型贡献率为6.02%和11.10%。一级分枝数检测到2个QTL,分别位于bin1.05和bin4.05,表型贡献率为9.17%和11.75%。二级分枝检测到2个QTL,分别位于bi...     

基于多重相关RIL群体的玉米株高和穗位高QTL定位

株高和穗位高是玉米育种中的重要农艺性状。本研究利用我国玉米育种中骨干亲本黄早四与来自不同杂种优势群的其他11个骨干自交系组配11个RIL群体,开展基于单环境、联合环境的QTL分析,分别检测到269个和176个QTL。通过区段整合,检测到21个株高主效QTL及15个穗位高主效QTL,这些QTL分布在第1、第2、第3、第6、第7、第8、第9、第10染色体上。相对于共同亲本黄早四而言,部分QTL在不同RIL群体中的效应方向一致,来自共同亲本黄早四的等位基因在不同群体中能够稳定地表达。同时,还分别定位到在多环境下稳定表达的5个株高、4个穗位高“环境钝感QTL”。此外,进一步鉴定出5个重要的株高和穗位高QTL富集区段(bin 1.01-1.02,1.08-1.11,3.05,8.03-8.05和9.07),这些区段均包含多个株高和穗位高相关QTL,如bin3.05位点包含7个QTL,bin8.03-8.05位点分别包含9个QTL,且这些QTL至少在3个不同环境中能够被检测到,这些区域对QTL的精细定位和克隆有重要参考价值。     

玉米品种与密度对植株性状的影响

旨在改善玉米群体的植株性状以提高产量。试验采用3种不同玉米品种[‘协玉3号’(A1)、‘协玉4号’(A2)、‘先玉339’(A3)],5种不同种植密度,随机区组设计,3次重复,并采用宽等行距种植模式。结果表明,在玉米株高上:A3A2A1,且A3与A1的差异在5个密度下都达到了显著水平;在玉米穗位高上:A2A1A3,且3个品种在穗位高方面的差异性十分显著;在雄花分枝方面:A1A2A3,且3个品种之间的差异性都达到了极显著水平。品种对玉米的株高、穗位高和雄花分枝影响较密度大。穗位高与株高的关系,不同的品种有不同的影响效果。要想改良玉米的植株性状以协调群体关系,应该从选择自交系抓起,选择株高适当、穗位高较低与雄花分枝较少的自交系是必要的。     

利用WGCNA鉴定玉米株高和穗位高基因共表达模块

株高和穗位高是玉米株型的重要影响因子,与产量性状紧密相关。加权基因共表达网络分析(weightedgene co-expression network analysis, WGCNA)是探索基因网络与特定性状间关联关系的重要方法,为株高和穗位高相关基因的挖掘提供新途径。本研究利用郑58、掖478、昌7-2和黄早四及其组配的杂交种郑单958、安玉5号、郑58/黄早四和掖478/黄早四,结合其在45,000株hm~(–2)和67,500株hm~(–2)条件下的转录组数据,采用WGCNA构建了2种密度条件下的共表达网络,分别得到24个和21个共表达模块,并鉴定到与株高和穗位高显著且高度相关(相关系数的绝对值0.50)的共表达模块15个,其中两性状相同的模块共6个。基因功能富集分析结果表明,株高和穗位高共表达模块主要参与生长发育、光合作用、响应光刺激、植物激素、碳水化合物合成/代谢等重要活动。根据模块内基因的连接度,发现乙烯响应因子EREB14、硫胺素酶TENA2、磷酸甘油酸激酶PGK、谷胱甘肽转移酶GST2和琥珀酸脱氢酶SUDH7等是模块内的核心基因。通过构建其局部网络,发现EREB14与已报道株高基因D8、DWF1和ZmGRF10以及C3H转录因子C3H35、C2C2-GATA转录因子GATA4和乙烯受体同源子ETR40等存在关联关系。此外,已报道株高基因An1和GA20ox3也存在于共表达模块中。以这5个已报道株高基因为核心,构建其基因网路,发现生长素转录因子ARFTF7、ARFTF26、GST39、光合系统II氧进化多肽PspB2和光合系统IN亚基PasN1等与其存在关联。15个共表达模块和核心基因的挖掘以及基因生物学功能和互作网络的解析有助于揭示玉米株高和穗位高的遗传基础。     

留茬高度与刈割时株高对墨西哥玉米产量及饲用品质的影响

在大田条件下，比较了不同留茬高度和刈割时株高对墨西哥玉米（Euchlaena mexicana）产量和饲用营养品质的影响，采用概略养分分析法评价其饲用价值。结果表明，留茬30 cm处理的总鲜草产量为14.1 kg·m^-2，总干草产量为1.90 kg·m^-2，显著高于留茬20 cm和留茬10 cm处理；其粗蛋白（CP）和粗纤维（CF）含量较高，粗灰分（CA）和无氮浸出物（NFE）含量较低。株高130 cm时刈割与对照处理（株高95 cm）的产量差异不显著，但其CP、NFE含量较低，CA和CF含量较高；株高60 cm刈割处理的CP、NFE含量高，CA和CF含量低，但产量显著低于对照处理。综合分析5项饲用营养成分和总能量（GE）产量，留茬高度30 cm、株高95 cm时刈割可实现墨西哥玉米生产的高产优质。     

平茬处理对日光温室香椿生长及香椿芽产量的影响

通过二因素随机区组试验设计,对1年生香椿实生苗进行了不同时间和不同留干高度的平茬处理,探讨了日光温室矮化密植栽培条件下香椿树势恢复生长和香椿芽产量的关系。结果表明,7月中旬平茬处理的香椿芽平均产量分别比8月中旬和9月中旬平茬分别增加17.64%和28.20%,不同时间40cm留干高度平茬处理的香椿芽平均产量较20cm和60cm处理分别增加11.24%和17.78%。其中以7月中旬实施平茬,留干高度为40cm时,香椿芽产量最高,达到1.50kg/m2     

密度胁迫下不同玉米品种的植株性状差异性分析

旨在研究密度对不同玉米品种的植株性状的影响效果,为育种与高产田的创建提供数据支撑。试验采用3个玉米品种(‘协玉3号’(A1)、‘协玉4号’(A2)、‘先玉335’(A3)),5种种植密度,随机区组设计,3次重复,并采用65 cm宽等行距种植模式。5种密度下不同品种的株高均未出现显著性的变化,各品种的穗位高均未产生显著性变化的差异,而且A2品种的穗位高始终高于A1和A3;3个品种间雄花分枝数差异显著,A1品种的雄花分枝较A2和A3品种的差异达到了显著性水平,A2与A3品种之间的雄花分枝也构成了显著性差异;株高与穗位高没有必然的联系:A3品种的株高较A1、A2明显的高,其穗位高却较A1、A2明显的低;玉米的株高、穗位高和雄花分枝受品种影响比密度大。品种的选择以及种植模式对试验结果有显著性的影响。要想改良玉米的植株性状以协调群体关系,应该选择株高适当、穗位高较低与雄花分枝较少的自交系。     

基于QTL定位和全基因组关联分析筛选甘蓝型油菜株高和一次有效分枝高度的候选基因

株高和一次有效分枝高度是与甘蓝型油菜结荚层厚度、收获指数紧密关联的重要农艺性状,有关株高的数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)和全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)已有很多报道,但对一次有效分枝高度的QTL和GWAS定位以及候选基因筛选的研究报道较少。本研究利用已构建的高密度遗传连锁图对2016和2017年2个环境的186个株系组成的重组自交系群体株高和一次有效分枝高度及其最佳线性无偏预测(best linear unbiased prediction,BLUP)值进行QTL定位共检测到8个株高的QTL,分别位于A03、A04和A09染色体,单个QTL解释4.60%~13.29%的表型变异,其中位于A04染色体上的QTL(q-2017PH-A04-2和q-BLUP-PH-A04-2)在2017年和BLUP中均被检测到;检测到9个一次有效分枝高度QTL,分别位于A01、A02、A05、A09、C01和C05染色体上,单个QTL解释5.12%~19.10%的表型变异,其中q-2017BH-A09-1、q-BLUP-BH-A09-2和q-BLUP-BH-A09-3有重叠区段。同时,利用课题组前期完成的588份重测序自然群体进行全基因组关联分析,2年共检测到与株高显著关联的50个SNP位点和与一次有效分枝高度显著关联的12个SNP位点;根据SNP的物理位置,筛选出参与细胞增殖、细胞扩增、细胞周期和细胞壁活动的13个株高候选基因,以及参与赤霉素、亚精胺等合成代谢途径、核糖体组成和在光合、萌发等过程中有一定作用的一次分枝高度的11个候选基因,并利用荧光定量PCR技术验证候选基因在极端材料中的表达情况。本研究结果将为油菜株型改良及后续基因的功能研究提供理论依据。     

Semidwarf gene sdk has pleiotropic effects on rice (Oryza sativa L.) plant architecture

Ideal plant architecture has become a significant objective in high‐yield rice breeding. In this study, a new semidwarf gene in sdk, a spontaneous dwarf mutant of ‘Kasalath’, was characterized and genetically mapped. The mutant has smaller panicles and seeds, reduced awns, and is 6–8 days earlier in heading than ‘Kasalath’. There was no significant difference in number (No.) of seeds and fertile seeds per panicle. Genetic analysis indicated that the dwarf character of sdk is controlled by a recessive gene, semidwarf k (sdk). From a segregating population of about 65 000 individuals, 4987 sdk‐type individuals were sampled. Gene sdk was located in a genomic region of 2622 kb flanked by markers R‐12 and R‐43 in the centromeric region of chromosome 2. The results provide an opportunity for gaining an understanding of the molecular mechanisms underlying sdk and opening possibilities for its use in rice breeding programmes.     

修枝对西南桦生长的影响

为了研究修枝对西南桦人工林生长的影响,笔者以广西百色市老山林场西南桦人工林为试验对象,设计了修枝与不修枝对比试验,采用样地调查法进行调查测定,将调查数据采用u检验分析研究,研究修枝对西南桦生长的影响。结果表明：修枝处理对西南桦冠幅生长的影响差异较大,修枝可以使树冠变窄;对西南桦胸径、材积生长的影响差异很小;对西南桦树高生长的影响差异较大,对树高生长有抑制作用,4年生西南桦开始修枝对树高和蓄积生长不利。