玉米穗位叶叶绿素含量的QTL定位分析

叶绿素含量是决定作物光合效率的重要因素,也是作物高光效育种的重要目标性状之一。本研究利用玉米自交系W22与玉米野生祖先种大刍草杂交衍生得到的包含866个家系的渗入系群体,结合均匀覆盖玉米全基因组的19 838个SNP分子标记,采用R/qtl的多QTL模型对玉米开花期穗位叶的叶绿素含量进行高精度的QTL定位分析。结果共检测到10个控制穗位叶叶绿素含量的QTL,分别位于第1、3、4、5、6、7、8和9染色体,单个QTL表型贡献率的变幅为2.02%～4.04%,加性效应的变幅为1.61～3.03,表明玉米穗位叶叶绿素含量属于典型的数量性状,由微效多基因控制。本研究可以为进一步解析玉米穗位叶叶绿素含量的遗传基础、图位克隆相关关键基因及分子标记辅助选择育种改良玉米植株叶绿素含量提供了重要的参考价值。     

不同光照条件下玉米苗期叶绿素指数的遗传分析

为了研究玉米苗期叶片叶绿素光照强度响应的遗传规律,本研究以玉米骨干自交系K22与Dan340为父母本构建的192个重组自交系作为研究材料,采用完备区间作图法(ICIM),对苗期玉米不同叶片黑暗处理前后叶绿素指数SPAD进行了QTL定位分析。分析结果共检测到位于1号、2号、5号、6号、8号染色体的19个QTL,单个QTL可解释4.80%~14.32%的表型变异。其中黑暗处理前分别定位到位于1号、2号、5号、6号染色体的10个QTL,黑暗处理后共检测到位于1号、5号和8号染色体的5个QTL;同时以黑暗处理前后的叶绿素指数差值作为考察叶绿素降解的指标,共检测到位于5号、6号和8号染色体的4个QTL。研究结果说明不同部位叶片的叶绿素调控机理有所不同,而且不同部位叶片光照响应也不同,该结果可为探究叶片光照响应遗传机理提供参考。     

粳稻叶绿素含量QTL与其合成降解相关基因的比较分析

为剖析水稻叶绿素不同时期的表达规律及后期持绿的遗传机制,以沈农265和丽江新团黑谷的粳-粳交重组自交系为材料,对水稻分蘖期、抽穗期和成熟期的叶绿素含量以及生育后期的持绿能力进行QTL定位分析。检测到5个控制分蘖期叶绿素含量的QTL、7个控制水稻抽穗期叶绿素含量的QTL和10个控制成熟期叶绿素含量的QTL,分布在除第5染色体以外的11条染色体上。比较它们与编码叶绿素合成及降解过程中的重要酶的基因发现,虽然生育前期检测到的QTL较少,但对应的叶绿素合成降解相关基因却较多。随生育期的推移,检测到的QTL数目增多,但对应的叶绿素合成降解相关基因却减少。暗示生育前期大多数叶绿素合成(降解)相关基因表达的水平差异不大,后期控制叶绿素合成降解的个别关键基因表达水平增加。并以此为基础提出了叶片生育后期持绿的两种可能遗传基础。     

棉花叶绿素含量和光合速率的QTL定位

 为了探讨棉花光合作用及相关生理性状的遗传规律, 利用四交分离作图群体泗棉3号/苏12//中4133/8891的273个F_2：3家系为材料,用MAPQTL5.0软件及区间作图方法(IM), 对棉花叶绿素含量及光合速率进行了QTL分析。检测到3个与叶绿素含量相关的QTL, 分别位于染色体D6、D8和A10, 解释性状表型变异的4.3%, 4.5% 和5.2%。检测到3个与光合速率相关的QTL, 位于D5、D6和A11染色体, 解释性状表型变异的3.8%,7.4% 和8.4%。两个性状所有QTL的遗传效应均以加性效应为主。本研究定位的棉花叶绿素含量和光合速率QTL均是首次报道,可尝试应用于高光效育种的分子标记辅助选择。     

小麦旗叶叶绿素含量的QTL定位及验证

旗叶是小麦主要的光合器官,叶绿素既是旗叶最主要的光合色素,也是品种选育中重要的表型指标,因此挖掘和利用旗叶叶绿素含量有关的主效基因/位点,对于培育高产稳产小麦新品种意义重大。以旗叶叶绿素含量差异较大双亲构建的双单倍体群体(DH群体)为材料,利用小麦90K SNP芯片对5个环境旗叶叶绿素含量进行QTL分析,共定位到20个旗叶叶绿素含量有关的遗传位点,表型贡献率为4.10%～27.16%;其中3个QTL(Qchl.saw-2D.1、Qchl.saw-4D.2和Qchl.saw-6A)能在多个环境条件下检测到; Qchl.saw-2D.1的遗传效应最高,该位点与2D染色体上已报道的其他叶绿素位点不同,初步确定是1个新的主效QTL。并进一步将Qchl.saw-2D.1紧密连锁的SNP标记开发为KASP标记,通过在含有共同亲本金麦919的RIL群体中验证其效应,发现在多个环境条件下具有Qchl.saw-2D.1有利等位基因的家系叶绿素含量显著或极显著高于其他家系。对Qchl.saw-2D.1、Qchl.saw-4D.2和Qchl.saw-6A所在功能区段进行基因注释,筛选到12个与叶绿素相关的候...     

利用棉花海陆种间染色体片段导入系剖析光合色素含量的遗传基础

光合作用是棉花产量和品质的基础, 而光合色素在光能的吸收、传递和转换中起着重要作用。利用海陆棉种间连续回交和标记辅助选择培育的染色体片段导入系群体, 对棉花叶片中光合色素含量进行了QTL定位研究。通过软件QTLIciMapping 3.0, 检测到LOD>3.0的影响叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量、叶绿素a/b值和叶绿素总含量等5个性状的44个QTL, 其中15个在2年中都被检测到。44个QTL主要分布在A1(chr.1)、A8(chr.8)、A9(chr.9)、A11(chr.11)、A13(chr.13)、D1(chr.15)、D3(chr.17)、D5(chr.19)、D6(chr.25)、D7(chr.16)、D8(chr.24)、D9(chr.23)、D10(chr.20)、D11(chr.21)和D12(chr.26)等15条染色体上, 可解释1.25%~5.59%的表型变异。发现SSR标记NAU3714(chr.D1)的染色体区段上存在提高叶绿素a和b含量、叶绿素总含量和类胡萝卜素含量等4性状的QTL, 结合修饰回交育种技术开展棉花的高光效育种可能带来棉花产量育种上的突破。     

大豆不同生育时期叶绿素含量QTL的定位及其与产量的关联分析

利用来自波高×南农94-156的151个RI家系检测与4个不同生育时期叶绿素含量（累积量、净增量）有关的QTL,并分析其与籽粒产量、表观生物学产量和表观收获指数的关系。结果表明,与叶绿素累积量有关的QTL位于D1a+Q、F、G、H、L和M连锁群上,每个QTL可解释表型变异的6.9%~23.4%。V6和R2期没有检测到2个年份均表达的QTL,而在R4期检测到4个在2个年份均表达的QTL（qccF.1、qccG.2、qccH.1和qccM.1）,R6期仅检测到1个QTL（qccH.1）在2个年份均表达,该QTL在R4也表达。与叶绿素含量净增量有关的QTL位于B2和L连锁群上,在V6-R2时期没有检测到与叶绿素净增量有关的QTL,在B2和L连锁群上的两个QTL（qccB2-1.1和qccL.1）在R2-R4和R4-R6时期均表达,qccB2-1.1可解释表型变异的6.4%~9.8%,而qccL.1所解释表型变异达29.5%~31.3%。但这两个QTL在R2-R4和R4-R6时期表达的性质不同,且与2年均表达的籽粒产量QTL共位。这印证了生育后期叶绿素含量与籽粒产量间存在的极显著正相关。     

小麦苗期光合作用及其相关性状的QTL分析

将小麦品种花培3号和豫麦57构建的DH群体的168个株系及其亲本,盆栽于两个环境中,利用324个SSR标记位点构建遗传图谱,对单叶净光合速率及相关参数、叶绿体色素含量和叶绿素荧光参数进行QTL定位和分析。利用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0,共检测到17个加性效应和20对上位性效应位点,其中所有加性效应位点和16对上位性效应位点具有环境互作效应。相关性较高的性状间有一些共同的QTL,表现出一因多效或者紧密连锁效应。在5D染色体上的Xwmc215至Xgdw63区段,检测到控制叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的3个主效QTL,各位点的遗传效应贡献率较大,增效基因均来源于花培3号,适用于分子标记辅助选择和聚合育种。另外,该区段与控制单叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和胞间CO2浓度与胞外CO2浓度比值(Ci/Cr)的QTL的定位区间相近。位于5B染色体控制胞间CO2浓度的QTL是个微效基因,但是QTL与两种环境的互作效应表现的遗传贡献比较大。     

不同环境基于高密度遗传图谱的稻米外观品质QTL定位

为解析稻米外观品质遗传基础, 挖掘稳定存在的控制稻米外观品质性状的QTL, 本研究以籼稻品种V20B和爪哇稻品种CPSLO17作为亲本, 构建包含150个重组自交家系(recombinantion inbred line, RIL)的RIL作图群体, 进行外观品质性状QTL定位分析。利用特定位点扩增长度测序(SLAF-seq)技术, 构建了一个由12个连锁群包含8602个标记, 平均间距为0.29 cM的高密度遗传图谱。采用IciMapping 4.0软件的ICIM-ADD方法在3种环境(贵阳、贵定、三亚)对4个外观品质性状(粒长、粒宽、垩白度和垩白粒率)进行QTL (quantitative trait locus)定位分析。结果表明: 3种环境共检测到9个粒长QTL、6个粒宽QTL、3个垩白度QTL和4个垩白粒率QTL; 有5个QTL在多个环境被重复检测到, 其中3种环境都定位到的粒宽QTL qGW5-1和垩白度QTL qCha5-1为同一定位区间(第5染色体的Marker1642127-Marker1514505); 此外, 垩白度QTL qCha5-2的定位区间(Marker1554573-Marker1554589)和垩白粒率QTL qCGP5-2也是一样的。序列比对发现QTL qCha5-1定位区间仅51.5 kb, 是新的垩白性状主效QTL。本研究结果不仅为挖掘新的外观品质性状基因奠定基础, 也有助于开发新的分子标记进行水稻外观品质性状遗传改良。     

水稻粒形和粒重性状的相关性分析及QTL定位

本研究利用籼稻品种Big Grain1(BG1)和粳稻品种Xiaolijing(XLJ)为亲本杂交建立的包含269个家系的重组自交系群体及相应的分子连锁图在杭州富阳(2011)和海南陵水(2012)两个自然环境条件下,对粒形和粒重性状进行了相关性分析及QTL定位分析,并对QTL上位性效应及与环境的互作进行了分析。分析表明,粒形和粒重性状间存在着相关性;QTL分析结果中共检测到34个QTL,其中与粒重性状相关的QTL有5个,与粒形性状相关的QTL有29个;它们分布在第2、第3、第4、第5、第6、第7和第9染色体上,贡献率介于3.22%~27.24%之间;此外,还检测到2个与环境互作的QTL和9对双因子互作。