基于SSSL群体的玉米穗下节间长QTL分析

穗下节间长决定着玉米的穗位高和株高, 而株高和穗位高与产量、抗倒伏性等重要农艺性状密切相关。玉米穗下第7、第8、第9节间长对穗位高具有决定作用, 与其他农艺性状相比, 对穗下节间长的遗传基础了解甚少。因此, 研究玉米穗下节间长的遗传基础, 对玉米育种有重要意义。本研究以lx9801为受体亲本, 昌7-2为供体亲本通过连续回交和自交所构建的一套包含260份染色体单片段代换系的群体为研究对象, 通过两年两环境的表型鉴定, 并结合基因型数据对第7、第8、第9节间长和穗位高的QTL进行定位。共检测到18个第7节间长QTL, 23个第8节间长QTL和17个第9节间长QTL, 其中8个QTL是为第7、第8、第9节间长所共有。穗位高定位到的20个QTL中, 有12个(60%)与第7、第8、第9节间长QTL共定位。说明第7、第8、第9节间长与穗位高有着共同的遗传基础, 节间长也是穗位高的重要构成因子, 决定着玉米的株高和穗位高。     

玉米株型相关性状的QTL定位

玉米株高、穗位高和雄穗分枝数是影响玉米抗倒伏性、耐密性、植株透光率及生产潜力的重要株型性状。因此,本研究以自交系T32和黄C为亲本组配了F₂和F_2:3群体,利用完备区间作图法对株高、穗位高和雄穗分枝数进行QTL检测和效应值分析。结果表明,F_2:3家系在三个环境中共检测到10个QTL位点,单一环境下单个QTL的表型贡献率介于5.84%~11.03%之间。其中,株高受部分加性效应(A)、显性效应(D)、部分显性效应(PD)和超显性效应(OD)的调控;穗位高受到部分显性效应(PD)、显性效应(D)和超显性效应(OD)的调控;雄穗分枝数受到加性效应(A)、部分显性效应(PD)和超显性效应(OD)的调控。两个环境条件下调控株高和穗位高表达的QTL,分别位于Bin3.06(bnlg1350~phi102228)和Bin4.05~Bin4.06(umc2391~umc2283)同时调控株高和穗位高。三个环境条件下调控穗位高和雄穗分枝数表达的QTL,分别位于Bin8.05(umc1121~bnlg1782)调控穗位高、Bin8.07(bnlg1065~bnlg1823)调控雄穗分枝数。通过在不同环境条件下稳定检测到的株高、穗位高和雄穗分枝数QTL位点,以期为玉米相关性状的遗传研究、精细定位及基因克隆提供有益参考。     

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。     

玉米SSR连锁图谱构建与株高及穗位高QTL定位

用玉米自交系组合R15×掖478的F₂群体构建连锁图谱,并通过1年2点随机区组试验设计,考察玉米229个F_2:4家系成株期的株高和穗位高。所建连锁图谱上共拟合146个SSR标记位点,覆盖基因组1 666 cM,标记间平均距离为11.4 cM。用复合区间作图法进行QTL分析,共检测到8个控制株高的QTL,分别位于第2、3、4、5和8染色体;3个控制穗位高的QTL位点,位于第4染色体。单个株高QTL的贡献率变幅为6.67%~11.59%,单个穗位高QTL贡献率变幅为10.46%~12.15%。     

基于多个相关群体的玉米雄穗相关性状QTL分析

雄穗相关性状对玉米生产至关重要。为了解析玉米雄穗相关性状的遗传机制,利用以黄早四为共同亲本组配的11个重组自交系群体,对玉米雄穗一级分枝数、雄穗主轴长和雄穗干重3个性状进行QTL分析。经过对11个群体及亲本两年三点的田间鉴定,单环境和联合环境下的玉米雄穗相关性状QTL定位,及基因型与环境互作和上位性互作分析,检测到15个在多环境下稳定表达(5个环境以上)的“环境钝感”主效QTL,其中,在染色体bin3.04区域,齐319群体和旅28群体中都定位到1个主效雄穗一级分枝数相关QTL,其平均贡献率分别为17.4%和14.4%,并且2个群体的QTL标记区间高度重叠,在IBM2008 Neighbors图谱上的重叠区间为226.0~230.1。对比不同群体结果发现,在2个群体以上都能检测到的一致性区间21个,其中在第2、第3、第6、第8染色体上的5个一致性区间在3个群体中可稳定表达。这些多环境和多个遗传背景下稳定表达的位点可作为玉米雄穗性状分子标记辅助选择、精细定位及基因克隆的候选位点。     

干旱和灌溉两种处理条件下玉米株高、产量的QTL分析

为了对玉米的抗旱遗传学研究以及开展抗旱分子标记辅助育种提供有力支撑,利用SSR分子标记技术,构建了玉米基于RIL6群体的遗传连锁图谱,包含101个位点,覆盖玉米基因组1 395.2 cM,标记间平均距离为13.81 cM。在灌溉与干旱两种环境下,对该RIL家系的株高、产量进行QTL初级定位,在灌溉条件下,检测到3个控制株高和3个控制产量的QTL,在干旱条件下,检测到5个控制株高和3个控制产量的QTL,两种水分条件下检测出的QTL不同,并找到1个相对稳定的QTL。     

花生出仁率和株高的QTL定位分析

花生出仁率、株高等性状都对产量有重要影响, 鉴定出仁率和株高相关的主效QTL, 分析QTL的加性、上位性及其与环境的互作效应以及出仁率与株高之间的遗传关系, 有助于加快花生分子育种研究进程。本研究以远杂9102×徐州68-4构建的RIL群体为材料, 在4个环境中调查出仁率和株高等表型性状, 相关性分析结果表明, 4个环境中, 出仁率与株高均存在极显著负相关。利用前期构建的高密度遗传图谱, 通过QTLNetwork 2.0软件对出仁率和株高进行QTL定位分析, 检测到13个具加性效应的出仁率QTL, 8个具加性效应的株高QTL, 其中, 2个与出仁率相关的主效QTL (qSPA05.2和qSPA09.1)和1个与株高相关的主效QTL (qPHA09.1)至少能在3个环境下被重复检测到。还检测到11对上位性QTL, 包括出仁率6对和株高5对, 与环境之间均存在互作效应。比较QTL在连锁群上的位置发现, 在A09染色体Ad91I24-AGGS2492区间同时检测到稳定的出仁率主效QTL (qSPA09.1)和株高主效QTL (qPHA09.1)。通过条件QTL排除该位点株高的效应后, 出仁率加性效应贡献率从14.37%下降到5.50%, 表明qSPA09.1和qPHA09.1为同一位点, 同时控制株高和出仁率。     

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...     

小麦候选骨干亲本科农9204遗传构成及其传递率

科农9204是一个兼具高产和氮高效的候选小麦骨干亲本,其遗传背景复杂,携带冀麦38、小偃5号、绵阳75-18、小偃693和矮丰3号的遗传成分。利用221个PCR标记和89个DAr T标记,绘制了科农9204的全基因组基因型图谱。在2DL上,Xmag3596–Xmag4089区段与增加千粒重和籽粒含氮量的QTL紧密连锁;在4BL上,Xcnl10与增加穗粒数、降低株高和穗茎长的QTL紧密连锁;在6BS上,Xcnl113和Xwmc756均与降低株高、穗茎长和穗下节间长的QTL紧密连锁。这些标记在科农9204衍生后代的传递率均为100.0%。利用已报道的关联性标记检测科农9204基因型在衍生后代的传递情况,与增加穗粒数相关的1个优异等位基因位点在衍生后代中的传递率为71.6%;与增加千粒重相关的4个优异等位基因位点的传递率均为100.0%;与根部性状相关的4个基因位点中,3个传递率为100.0%。这些与重要农艺性状相关位点,科农9204基因型在其衍生后代中有很高的传递率,在很大程度上与其对应的优异的农艺性状密不可分。科农9204染色体区段上存在的重要QTL可能是其成为候选骨干亲本的遗传基础。     

大麦株高类性状的遗传分析与QTL定位

为发掘大麦株高类性状的QTL位点,改良大麦品种株高性状。以我国饲用大麦泰兴9425与日本啤酒大麦Naso Nijo构建的177份DH群体及亲本为材料,考查2种环境下参试材料的株高、穗下节间长、穗长3个株高类性状,结合已构建的分子标记连锁图谱,采用基于完备区间作图法的Windows QTL IciMaping V4.1.0.0软件进行QTL定位分析并分析株高类性状的遗传特性。结果表明:株高、穗长、穗下节间长主要受遗传因素控制,同时受试点的生态条件和生产条件影响,3个株高类性状的遗传力分别为78.98%,89.31%,84.50%。株高与穗长、株高与穗下节间长、穗长与穗下节间长均呈极显著正相关,相关系数分别为0.688,0.862和0.600,表明株高越高其穗长、穗下节间长越长。2个试点定位到6个株高QTL、5个穗长QTL及4个穗下节间长QTL,共15个QTL,除第1,6号染色体外,其他染色体上均有分布,LOD值为3.50～32.46,对表型变异的解释率为1.53%～38.30%。其中qPH-4-1、qPH-7-2、qSL-2-1、qSL-2-2、qSIL-2-1、qSIL-3-2均未见报道,可能为新位点,为大麦株高类性状的改良与分子标记辅助育种奠定基础。     

利用永久F2群体在不同光周期环境下定位玉米株高QTL

为了研究热带玉米株高的遗传机制, 利用温热组合黄早四×CML288衍生的重组自交系群体构建了一个包含278个组合的永久F₂群体, 分别在海南三亚、河南郑州和洛阳、北京昌平和顺义等5个地点3种光周期环境中进行株高鉴定。利用复合区间作图法在3种光周期环境下共定位到12个不同的玉米株高QTL。位于第1染色体上的qPH1-2和位于第4染色体上的QTL qPH4在3个环境中同时被检测到, 表明这2个QTL在不同日照环境下均能稳定表达。位于第3染色体上的qPH3在短日照环境下能解释株高遗传变异的32.13%, 而在2个长日照环境下并未被检测到, 表明此QTL是短日照环境下特异表达的主效QTL。第10染色体上QTL qPH10-1分别解释2个长日照环境中株高遗传变异的25.39%和39.58%, 是长日照环境下特异表达的主效株高QTL。     

基于高密度遗传图谱的玉米籽粒性状QTL定位

籽粒大小及百粒重是决定玉米产量的重要因素。为解析籽粒性状遗传基础,本研究以玉米自交系黄早四(HZS)和Mo17为亲本,构建包含130个重组自交系(recombination inbred line,RIL)的RIL群体。基于GBS(genotypingby-sequencing)技术获得的高密度多态性SNP(single nucleotide polymorphism)位点,构建了包含1262个Bin标记的高密度遗传图谱。采用完备区间作图法,对5个环境条件下的粒长、粒宽、百粒重、粒长/粒宽4个性状分别进行QTL(quantitative trait locus)定位,共检测到30个QTL。利用5个环境性状均值,共检测到11个QTL。其中粒长主效QTL qklen1、粒长/粒宽主效QTL qklw1在3个单环境条件下均被检测到,且定位在第1染色体相邻区域,物理位置分别为210~212 Mb、207~208 Mb,表型贡献率分别为22.60%和26.79%,被认为是控制玉米籽粒形状的主效位点。针对第1染色体207~212 Mb区间,采用成组法t检验,对黄早四(受体)和Mo17(供体)构建的BC3F1回交群体进行单标记分析。结果表明,在BC3F1群体中qklen1和qklw1同样具有显著的遗传效应。本研究结果不仅为分子标记辅助选择籽粒性状提供了实用标记,而且为主效基因的进一步精细定位和候选基因挖掘奠定了基础。     

Quantitative trait loci mapping for yield components and kernel-related traits in multiple connected RIL populations in maize

Grain yield is one of the most important and complex quantitative traits in maize breeding. In the present study, a total of 11 connected RIL populations, derived from crosses between elite inbreed “Huangzaosi” as the common parent and 11 elite inbreeds, were evaluated for five yield components and kernel-related traits under six environments. Quantitative trait loci (QTL) were detected for the traits under each environment and in joint analysis across all environments for each population. A total of 146 major QTL with R² > 10 % in at least one environment and also detected based on joint analysis across all environments were identified in the 11 populations. Lqkwei4 conferring kernel weight and Lqklen4-1 conferring kernel length both located in the adjacent marker intervals in bin 4.05 were stably expressed in four environments and in joint analysis across six environments, with the largest R² over 27 and 24 % in a single environment, respectively. Moreover, all major QTL detected in the 11 populations were aligned on the IBM2 2008 neighbors reference map. Totally 16 common QTL (CQTL) were detected. Seven important CQTL (CQTL1-2, CQTL1-3, CQTL4-1, CQTL4-2, CQTL4-3, CQTL4-4, and CQTL6-1) were located in bin 1.07, 1.10, 4.03, 4.05, 4.08, 4.09 and 6.01–6.02, respectively. These chromosomal regions could be targets for fine mapping and marker-assisted selection.     

QTL for maize grain yield identified by QTL mapping in six environments and consensus loci for grain weight detected by meta‐analysis

Grain yield is the most important and complicated trait in maize. In this study, a total of 498 recombinant inbred lines (RIL) derived from a biparental cross of two elite inbred lines, 178 and P53, were grown in six different environments. Quantitative trait locus (QTL) mapping was conducted for three grain yield component traits (100 grain weight, ear weight and kernel weight per plant). Subsequently, meta‐analysis was performed after a comprehensive review of the research on QTL mapping for grain weight (100, 300 and 1000) using BioMercator V4.2. In total, 62 QTLs were identified for 100 grain weight, ear weight and kernel weight per plant in six environments. Forty‐three meta‐QTLs (MQTLs) were detected by meta‐analysis. A total of 13 candidate genes homologous to eight functionally characterized rice genes were found, and four candidate genes were located in the two hot spot regions of MQTL1.5 and MQTL2.3. Our results suggest that the combination of literature collection, meta‐analysis and homologous blast searches can offer abundant information for further fine mapping, marker‐assisted selection (MAS) breeding and map‐based cloning for maize.     

甘蓝型油菜株高、第一分枝高和分枝数的QTL检测及候选基因筛选

株高、分枝数及第1分枝高是油菜重要的农艺性状。本研究利用甘蓝型油菜GH06和P174杂交,F2通过单粒法连续自交至F11构建重组自交系群体,利用油菜60K芯片对该群体进行基因分型,构建高密度遗传连锁图谱。结果表明,该图谱包含2795个SNP多态性标记位点,总长1832.9 c M,相邻标记间平均距离为0.66 c M。在此图谱基础上采用复合区间作图法(CIM),检测到3个农艺性状的24个QTL。其中11个株高QTL分别位于A01、A06、A07、A08、A10和C06染色体,单个QTL解释5.00%~15.26%的表型变异;7个第1分枝高QTL分别位于A06、C05和C06染色体,单个QTL解释5.04%~12.99%的表型变异;6个分枝数QTL分别位于A03、A07、C01、C04和C06染色体,单个QTL解释5.95%~8.14%的表型变异。将156个拟南芥株高相关基因、10个拟南芥第1分枝高相关基因和148个拟南芥分枝数相关基因与QTL对应置信区间序列进行同源比较分析(E1E–20),分别找出了20个株高候选基因、3个第1分枝高候选基因以及12个分枝数候选基因。2个环境中在A07染色体上重复检测到的QTL置信区间检测到与株高相关的候选基因ATGID1B/GID1B和WRI1,A08染色体上重复检测到的QTL置信区间检测到SLR/IAA14和AXR2/IAA72个与株高相关的候选基因。在具有部分置信区间重叠的q2013FBH-C05-1和q2014FBH-C05-2区间均检测到第1分枝高候选基因PHT1;8,在A03和C06染色体上的QTL置信区间内,分别检测到4个分枝数候选基因,匹配E值介于0~3E–56之间。     

甜玉米穗位高的QTL定位

选用穗位高有显著差异的甜玉米自交系T14和T4为亲本配制杂交组合,以330个F2单株为作图群体,用复合区间作图法在玉米全基因组上检测穗位高QTL。结果显示,在F2:3群体中检测到7个与甜玉米穗位高相关的QTL,分别位于玉米第3、4、8、9、10染色体上,可解释3.2%~13.3%的表型变异。这一结果有望为加快高产、耐密和抗倒伏育种进程,实现分子标记辅助选择提供理论依据。     

玉米株高QTL定位研究进展

株高作为玉米的重要农艺性状,对产量、耐肥性、抗倒伏影响显著。随着分子生物学的发展,针对玉米株高性状开展了大量研究工作。总结玉米株高相关的QTL定位和基因克隆研究进展,并采用元分析技术对187个信息完整的玉米株高QTL定位结果进行整合分析,获得10个一致性QTL,并在一致性QTL置信区间内发掘可能参与玉米株高调控的候选基因。