越冬栽培稻产量性状相关QTL定位

越冬栽培稻是一类能越过自然冷冬季节并在第2年春季萌芽、正常开花结实、收获稻谷的水稻品种。本文通过对越冬栽培稻产量性状QTL分析,明确产量相关性状的遗传规律,旨在进一步解析越冬栽培稻产量性状的遗传机制,为育种创新利用提供理论依据。以3份越冬栽培稻构建的3个半同胞F2群体为材料。各考察15个产量相关性状,利用Excel 2003、GraphPad Prism 5.0和QTL IciMapping 4.10软件分析数据、绘制遗传图谱、定位QTL和联合分析。结果表明,产量性状表型值在3群体中呈连续正态分布,表现为数量性状遗传。共检测到37个QTL和26对上位性QTL,贡献率分别介于2.32%～36.31%和1.04%～2.05%;检测到9个同时影响2个及以上产量性状(一因多效)QTL标记区间;以联合分析检测到13个产量性状相关QTL,其中4个QTL区间与单群体检测QTL区间重叠;越冬栽培稻产量相关性状QTL以加–显性效应遗传为主、上位性遗传效应为辅。本研究将为越冬栽培稻产量相关基因挖掘及育种创新利用奠定基础。     

基于两个陆地棉低世代群体定位纤维品质相关QTL

【目的】定位棉花纤维品质性状相关的数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)。【方法】以陆地棉高强纤维品系中棉所679和纤维品质一般的农垦5号为亲本构建包含200个单株的F2群体及对应的F2:3家系群体,对2个群体的纤维长度、断裂比强度等5个纤维品质性状进行检测。用6 688对简单重复序列(Simple sequence repeat, SSR)引物在双亲间筛选,得到149对多态性引物,以F2为作图群体,使用QTL IciMapping软件进行连锁图谱构建,并对F2及F2:3群体进行QTL定位。【结果】根据F2群体基因型信息构建了1张包含119个标记、28个连锁群、总长为1 173.5 cM(centiMorgan)的遗传连锁图谱。分别在F_2、F2:3群体中检测到9个和11个与纤维品质性状相关的QTLs,这些QTLs分布在11个连锁群上。其中F2群体的qFL-D11-1、q BT-D11-1与F2:3群体的qFL-D11-1、q MIC-D11-1均定位在标记DPL0062与HAU0423之间,推测这些位点可能是控制纤维品质性状的重要QTL。【结论】利用多个群体进行QTL定位有益于发现稳定的QTL位点,控制纤维品质性状的基因可能成簇存在,为挖掘纤维品质性状相关基因及分子标记辅助育种奠定基础。     

基于两个陆地棉低世代群体定位纤维品质相关QTL

【目的】定位棉花纤维品质性状相关的数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)。【方法】以陆地棉高强纤维品系中棉所679和纤维品质一般的农垦5号为亲本构建包含200个单株的F2群体及对应的F2:3家系群体,对2个群体的纤维长度、断裂比强度等5个纤维品质性状进行检测。用6 688对简单重复序列(Simple sequence repeat, SSR)引物在双亲间筛选,得到149对多态性引物,以F2为作图群体,使用QTL IciMapping软件进行连锁图谱构建,并对F2及F2:3群体进行QTL定位。【结果】根据F2群体基因型信息构建了1张包含119个标记、28个连锁群、总长为1 173.5 cM(centiMorgan)的遗传连锁图谱。分别在F_2、F2:3群体中检测到9个和11个与纤维品质性状相关的QTLs,这些QTLs分布在11个连锁群上。其中F2群体的qFL-D11-1、q BT-D11-1与F2:3群体的qFL-D11-1、q MIC-D11-1均定位在标记DPL0062与HAU0423之间,推测这些位点可能是控制纤维品质性状的重要QTL。【结论】利用多个群体进行QTL定位有益于发现稳定的QTL位点,控制纤维品质性状的基因可能成簇存在,为挖掘纤维品质性状相关基因及分子标记辅助育种奠定基础。     

甘蓝型油菜籽粒含油量、蛋白质、纤维素及半纤维素含量QTL分析

以甘蓝型黄籽油菜GH06和甘蓝型黑籽油菜P174为亲本,通过单粒法连续自交8代构建重组自交系群体,应用SSR标记绘制31个连锁群(LGs)的遗传连锁图谱,图谱总长1437.1 cM,相邻标记间的平均距离为3.89 cM。对4个不同环境下RIL8群体中每个株系籽粒含油量、蛋白质、纤维素和半纤维素含量进行了近红外分析,性状相关性表明含油量与其他3个性状均表现负相关,蛋白质含量与纤维素和半纤维素分别表现负相关和正相关。结合构建的遗传图谱采用复合区间作图法分析4个性状QTL,共检测到26个QTL,分布在N2、N3、N8、N9、N11、N13、N16和N17连锁群上,其中8个含油量QTL可解释表型变异的4.96%~21.83%;6个蛋白含量QTL,可解释表型变异的3.12%~14.28%;4个纤维素含量QTL,可解释表型变异的4.60%~17.29%;8个半纤维素含量QTL,可解释表型变异率的6.66%~16.68%。在N8上,发现有含油量QTL与半纤维素含量QTL重叠的区段。在N9上,发现有纤维素含量QTL与半纤维素含量QTL重叠的区段,上述2个区段重叠QTL加性效应方向相反。本研究认为油菜种子含油量、蛋白质、纤维素和半纤维素属于典型的数量性状,受环境影响较大,与这些QTL紧密相关的分子标记可为下一步分子标记辅助育种提供一定技术支撑。     

利用小麦关联RIL群体定位产量相关性状QTL

为定位控制小麦产量相关性状的QTL位点,获得与重要位点连锁的分子标记和染色体区段,以分别含有229和485个家系的关联重组自交系(RIL)群体WY和WJ为材料,在4个环境中,用完备区间作图法(ICIM)对产量相关性状进行了QTL定位分析。结果表明,产量相关性状QTL分布在小麦21条染色体上。在WY群体中检测到每穗小穗数、主茎穗粒数、单株穗数、千粒重和单株产量的QTL分别有9、9、4、7和5个,其中16个(55.2%)解释大于10%的表型变异;在WJ群体中检测到这5个性状的QTL分别有20、16、11、14和9个,其中只有3个(6.7%)在单个环境中解释超过10%的表型变异。在WY群体中有5个QTL在2个环境中被重复检测到;在WJ群体中,有11个QTL在2个或2个以上环境中被重复检测到。在2个群体中均检测到产量相关性状的QTL在染色体上形成了含有一因多效或紧密连锁QTL的染色体区段,并在2个群体检测到可能相同的9对QTL和2个染色体区段。     

甘蓝型油菜早熟性状QTL定位及候选基因筛选

目前对于油菜早熟的研究主要围绕开花期性状进行,虽然开花期与生育期呈显著正相关,但却并不完全一致。对于油菜开花后一系列生长发育进程相关性状的遗传研究和QTL定位鲜有报道。本研究以成熟期差异较大的2个油菜品种‘花前早’和‘Global’构建的DH群体为材料,对影响油菜全生育期的各个发育阶段(开花期、花期持续时间、角果期持续时间和全生育期等)进行表型调查和QTL定位分析。共检测到30个早熟相关性状QTL位点,其中开花期、花期持续时间、角果期持续时间和全生育期等分别检测到12、5、4和9个QTL位点,解释了5.8%~22.4%的表型方差。发现4、2和1个全生育期QTL置信区间分别与开花期、花期持续时间、角果期持续时间位点置信区间完全或部分重叠。筛选到29个可能与油菜早熟性状相关的候选基因,它们通过调控花期或籽粒发育等生长发育进程影响油菜早熟。因此,在早熟性状的研究中,可以同时从开花期和籽粒发育过程入手,不但有利于使熟期进一步提前,也可减缓早熟油菜品种过早开花导致的冬前低温寒潮天气的不利影响。     

陆地棉中G6主要性状主效和上位性QTL分析

利用基于混合线性模犁的复合区间作图法对重组近交系(recombinant inbreed line,RIL)"中G6"进行QTL定位,生育期性状共定位了主效QTL位点5个,上位性QTL位点4对,纤维品质性状定位了主效QTL位点1个,上位性QTL位点6对,产量性状定位了主效QTL位点3个,上位性QTL位点5对.其中定位的果枝始节、吐絮期、上半部平均长度、衣分的主效QTL位点均距离最近标记1 cM以下,这有利于在育种实践中主效QTL跟踪检测.定位的霜前花率主效QTL位点具有较高的加性效应和遗传贡献率,应进行QTL精细定位、图位克隆,将会对早熟性育种工作有一定的推动意义.定位的马克隆值、衣分和予指总的遗传贡献率均在30%以上,对性状特征均影响显著.对主效及上位性QTL位点进行遗传效应分析,验证了前人有关数量性状遗传符合主基因与多基因混合遗传的论断,认为此模型是研究数量性状遗传的有效途经;对主效及上位性QTL位点进行A、D亚基因组定位,并对主效及上位性QTL位点在A、D亚基因组上的分布及互作方式进行了详细的分析.全文认为上位性QTL位点和主效QTL位点一样在物种遗传变异和聚合育种中起着重要作用.     

新疆早熟陆地棉种质资源遗传多样性及纤维品质性状SSR关联分析

【目的】探究新疆早熟陆地棉种质资源遗传多样性,发掘特异种质资源和与纤维品质相关的优异等位变异。【方法】以219份新疆早熟陆地棉种质资源为材料,在3个环境下对此群体的15个农艺性状进行鉴定,用128对简单序列重复(Simple sequence repeat,SSR)引物对该群体进行基因型鉴定,使用NTsys-pc2.1进行遗传多样性分析,用Structure 2.3.1和Tassel 5.0对此群体纤维品质性状进行关联分析,依据表型效应值挖掘携带优异等位变异的典型材料。【结果】128对标记在219份资源材料群体中共扩增出244个位点,平均每个标记扩增出1.91个位点;多态信息含量范围为0.13～0.86,平均为0.63;此群体材料间遗传相似性系数分布范围为0.42～0.99,平均为0.61,遗传相似系数在0.5～0.7的占90.19%。通过关联分析检测到11个与纤维品质性状显著关联的标记(P0.01),发掘出7个携带特异等位变异的典型材料。【结论】219份新疆早熟陆地棉种质资源遗传多样性低,基于SSR关联分析发掘了一些与纤维品质性状相关的优异等位变异及典型材料。     

利用百农AK58/碧蚂4号重组自交系定位小麦品质性状QTL

为发掘小麦品质性状相关数量性状位点(QTL),以小麦骨干亲本百农AK58和碧蚂4号衍生的包含248个株系的重组自交系群体为材料，利用4个环境获得的蛋白质含量、湿面筋含量、淀粉含量、沉降值和延伸性等品质参数及已构建的单核苷酸多态性(SNP)高密度遗传连锁图谱进行QTL定位。通过完备区间作图法共检测到60个品质性状相关QTL,分布于除6B以外的20对小麦染色体上。有21个QTL可以在2个或2个以上环境中被检测到，其中15个QTL的增效基因来自百农AK58,6个QTL的增效基因来自碧蚂4号。4A染色体上116.4～139.0 cM(629.36～701.53 Mb)是一个QTL簇，该区段同时定位了与蛋白质含量(QGpc.his-4A-2)、湿面筋含量(QWgc.his-4A-2)、沉降值(QSv.his-4A)和延伸性(QEx.his-4A)相关的QTL。分析重组自交系群体中1BL/1RS易位对品质性状的影响，发现1BL/1RS易位有助于提高籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值，对淀粉含量有一定的负效应，推测1BL/1RS易位系对品质性状的作用可能和其遗传背景相关。     

利用黄褐棉染色体片段导入系定位产量和纤维品质性状QTL

陆地棉的遗传基础狭窄,阻碍了棉花的遗传改良进程。为有效拓宽陆地棉的遗传基础,本试验利用野生种黄褐棉(AD4)为供体亲本,以综合性状优良的B0011品系为受体亲本(国审棉华杂棉H318的亲本之一),构建了含71个株系的导入系BC5S5群体。基于SLAF-seq的基因分型和多年多点田间试验的综合分析表明,该导入系在产量和纤维性状方面具有很大的变异,共检测到48个QTL,其中包含19个产量和29个纤维构成因素相关的QTL。在At亚组检测到9个性状的32个QTL,在Dt亚组为16个。进一步对QTL加性效应方向分析显示,其中有30个QTL的加性效应为正,18个QTL的加性效应为负。本研究结果为利用黄褐棉重要农艺性状有利等位基因改良陆地棉产量和品质奠定了基础。     

利用BIL和CSSL群体鉴定外观品质主效QTL

为进一步探究稻米外观品质分子调控机制,挖掘新的环境钝感型主效QTL,本研究以‘屉锦’和‘北陆129’杂交衍生的回交重组自交系(BIL)和染色体片段代换系(CSSL)群体为试验材料,对稻米外观品质进行QTL鉴定。结果显示,双亲外观品质存在明显差异,‘屉锦’整精米率较高、垩白少和粒型短圆,外观品质性状间存在明显的相关性。BIL群体检测到32个调控外观品质的QTL,15个QTL稳定表达;CSSL群体鉴定了16个相关QTL,主效QTL在不同群体中共性表达;QTL成簇分布于第1、2、3、8、9和11染色体上,6个区段包含30个位点,占QTL总数的62.50%,其中主效QTL簇qAQ1、qAQ8和qAQ9在不同群体与环境下效应明显、重演性较好,是进一步深入研究的"热点"区域。这将进一步丰富外观品质性状的分子调控机理,也为主效QTL簇的精细鉴定提供坚实基础。     

玉米籽粒相关性状的QTL定位与候选基因分析

玉米籽粒相关性状作为重要的产量构成因素，也是产量遗传改良的重要指标，对提高玉米产量以及研究产量相关性状遗传基础具有重要意义。本研究以玉米骨干自交系ZNC 442和SCML 0849为亲本构建的131份F_2∶3家系为材料，基于简化基因组测序方法对该群体进行基因型鉴定，同时在两个环境下对该群体的粒长、粒宽和百粒重进行评价，并利用ICIM软件的完备区间作图法对目标性状进行QTL定位。结果表明，共定位到72个籽粒相关性状QTL,其中粒长相关QTL 23个，粒宽相关QTL 29个和百粒重相关QTL 20个。在此基础上，利用基因功能注释共筛选出控制籽粒相关性状的候选基因3个，分别是Zm00001d018839、Zm00001d018863、Zm00001d050868,通过参与苯丙烷生物合成和生长素、油菜素内酯信息传导，影响籽粒生长发育。     

陆地棉抗黄萎病、纤维品质和产量等农艺性状的QTL定位

用一个高抗黄萎病的陆地棉品系5026和一个高感黄萎病的陆地棉品种李8为材料,构建一个RIL群体.用5 300对SSR引物筛选亲本多态,获得115个多态位点并进行标记间连锁分析,构建了一张包括20个连锁群全长560.1 cM的陆地棉品种间分子标记遗传图谱.RIL家系分两份:一份种于病圃,在苗期和成株期分别考查各家系的发病情况;一份种于大田,调查各家系的产量和纤维品质相关性状.用复合区间作图法对抗病、产量和纤维品质等性状进行QTL定位:在苗期检测到了3个抗病QTL,成株期检测到了1个抗病QTL,解释的变异系数范围是7.4%～11.8%;检测到2个纤维长度、2个纤维强度、1个纤维细度、1个整齐度、1个短纤维指数和2个纤维伸长率等9个与纤维品质相关性状的QTL,解释的变异范围是6.7%～15.7%;检测到了2个皮棉产量、1个籽棉产量、2个单株果枝数、1个单株铃数、2个铃重、1个籽指、1个衣分和1个衣指等11个产量构成因素的QTL,解释的变异方差范围是4.1%～10.6%,这些结果为棉花抗病育种同时兼顾产量和品质育种提供了非常有用的信息.     

大豆荚粒相关性状的QTL分析

利用Harosoy和Clark导入到红丰11为背景的初级回交导入系定位了大豆荚粒相关性状的QTL。在两套导入系群体中,对13个荚粒性状共检测到37个相关的QTL位点,分布在18个连锁群上。根据不同群体QTL检测情况,可将其分为3类：第1类为在两套群体同时检测到的QTL,共有23个,分布在13个连锁群上;第2类为只在Clark为供体亲本的群体中检测到的QTL,共有7个,分布在4个连锁群上;第3类为只在Harosoy为供体亲本的群体中被检测到的QTL,共有7个,分布在7个连锁群上。两套群体均检测到的23个QTL,并且有7个QTL与前人研究结果较一致,这些QTL位点为稳定主效的QTL,对荚粒性状贡献较大。本研究所构建的两套大豆回交导入系群体都是以红丰11作为轮回亲本,由于遗传背景较为一致,减小了其对QTL定位的干扰,排除了由于基因累赘所造成的偏差。因此QTL一致性较高,为标记辅助选择培育高产品种奠定了基础。     

陆地棉种子物理性状QTL定位

定位棉花种子性状的基因对揭示棉花种子性状的遗传规律,以及明确棉花种子、产量、纤维品质等性状间的遗传关系具有重要意义。以(渝棉1号×T586) F_2:7重组近交系群体构建的遗传连锁图谱,在鉴定270个家系3个环境种子物理性状的基础上,利用MQM作图方法,共检测到34个种子物理性状QTL,包括9个种子重(qSW)、5个短绒重(qFW)、3个短绒率(qFP)、8个种仁重(qKW)、6个种子壳重(qHW)和3个种仁率(qKP)QTL,它们可解释4.6%~80.1%的性状表型变异。9个QTL在2个或3个环境中被检测到,其中包括第12染色体显性光子位点的短绒重与短绒率QTL,以及另外7个微效应QTL。34个QTL分布于15条染色体,其中A染色体组20个,D染色体组14个。有12个染色体区段分布有2个或2个以上的QTL,而且同一染色体区域同一亲本所具有的不同性状QTL的方向大多数与性状表型相关系数的正负一致。     

早熟陆地棉主要纤维品质性状的遗传效应及杂种优势研究

通过ADAA模型(加-显-上位性效应)研究了早熟陆地棉2.5%跨长、整齐度、比强度、伸长率、麦克隆值等5项主要纤维品质性状的遗传效应及杂种优势。结果显示,早熟陆地棉纤维品质性状中2.5%跨长、比强度、伸长率和麦克隆值的遗传以加性效应为主,其次为显性效应,其狭义遗传率分别为65.7%、74.2%、39.6%和47.5%,均达到极显著;整齐度以显性效应为主,其次为加性效应;5项性状指标的上位性效应很小或无;F1和F2品质性状无杂种优势,但有一定的群体平均优势。本试验亲本纤维品质性状一般配合力差异较大,为利用新疆早熟棉中优良材料改良其他三类短季棉的品质提供了可能。     

不同水分环境下玉米产量构成因子及籽粒相关性状的QTL分析

干旱胁迫对玉米产量及其相关性状有重要影响。本研究以我国玉米育种骨干亲本齐319和掖478分别和黄早四组配构建的两个F_2:3群体为材料,应用逐步联合分析的QTL定位方法,剖析新疆不同水分环境下(包含水区和旱区)玉米产量构成因子及籽粒相关性状的遗传基础。结果表明,在相同水分处理不同年份间产量构成因子和籽粒相关性状超过70%的QTL可稳定表达,旱区QTL的稳定性明显低于水区,当全部环境联合分析时,各性状QTL稳定性呈现一定程度的降低,但超过60%的QTL仍然稳定表达。两群体中共检测到11个环境钝感的主效QTL(在2个以上环境中检测到,且至少在一个环境下的贡献率大于10%),分布在bin1.10、2.00、4.09、7.02、9.02、10.04和10.07共7个基因组区段上,除bin10.04外所有环境钝感的主效QTL在全部环境下稳定表达。因此,玉米产量构成因子和籽粒相关性状的QTL在新疆相同水分处理不同年份间,甚至不同水分条件下大部分均可稳定表达,这些主效QTL位点可为抗旱分子育种和进一步精细定位提供参考。     

玉米开花期性状的QTL及杂种优势位点定位

开花期是玉米进化和适应过程中的重要性状,明确开花期杂种优势的遗传机制对培育适应不同生态区的优良玉米品种具有重要的意义。本研究利用以许178为受体,综3为供体构建的包含203个SSSL的单片段代换系群体及其与许178的测交群体,通过2年3个试点玉米开花期性状(散粉期、吐丝期和散粉至吐丝间隔)QTL和杂种优势位点(HL)分析,分别鉴定出40个开花期相关性状的QTL和37个开花期相关性状的HL。其中6个QTL和4个HL在3个地点被同时检测到。在所检测到的染色体区段中,11个区段同时包含调控开花期的QTL和HL。该研究为进一步解析玉米开花期遗传机制和开花期杂种优势的遗传机制提供了基础。     

水稻第2染色体上抗旱相关性状QTL的精细定位

水资源危机使得水稻抗旱性的遗传与育种研究成为当今的研究热点之一。鉴定与水稻抗旱性直接相关的性状和产量的QTL,可为通过标记辅助选择培育抗旱水稻品种提供标记信息。以从供体IRAT109渗入到珍汕97B背景的269个高代回交渗入系中筛选出覆盖第2染色体目标区段的87个近等基因系为材料,在抗旱鉴定大棚中采用控制式供水,精细定位了水处理(对照)与干旱胁迫条件下影响水稻水分生理及产量相关性状的QTL。共检测到20个影响叶水势(LWP)、冠层温度(CT)、茎基粗(BCT)等性状相关QTL和百粒重(HGW)、每穗颖花数(SN)、着粒密度(SPD)等产量相关QTL。根据在不同环境下的表达情况,将其分为3类,第1类7个QTL,在两种环境下均被检测到;第2类4个,只在对照条件下检测到;第3类2个,分别控制叶水势和颈基粗,受干旱胁迫诱导,只在胁迫条件下被检测到,其中,叶水势定位在RIO02037-RIO02038约8.2 kb的区段上, 其加性效应和贡献率分别为-1.0361和13.03%,增效等位基因来自IRAT109;茎基粗定位在RIO02017-RIO02022约37.7 kb的区段内,加性效应和贡献率分别为0.2682和49.20%,增效等位基因来自珍汕97B。在水、旱2种条件下均检测到的相对稳定的7个QTL及干旱胁迫条件下的2个QTL可能对抗旱性有直接贡献。     

海岛棉CSSLs分子评价及纤维品质、产量性状QTL定位

本课题组前期以陆地棉中棉所8号(CCRI8)为轮回亲本, 海岛棉Pima 90-53为供体亲本培育了一套陆地棉中棉所8号为背景的海岛棉染色体片段置换系(CSSLs), 本研究利用SSR标记对该置换系群体BC₃F₅进行基因型检测, 在3个不同环境下(河北保定、青县和新疆轮台)鉴定其纤维品质和产量相关性状并进行QTL定位。该置换系群体包含182个家系, 置换片段数在1~15个之间, 平均为6.6个; 导入片段长度在0.7~83.2 cM之间, 平均长度为16.8 cM; 置换片段总长度20 249.6 cM; 背景回复率在92.3%~99.6%之间, 平均为96.2%。共检测出59个相关的QTL, 其中与纤维品质性状相关的41个, 单个QTL的贡献率为1.27%~26.66%; 与产量性状相关的18个, 单个QTL的贡献率为2.03%~19.38%; 检测到14个稳定的QTL, 其中4个马克隆值和2个纤维伸长率相关的稳定QTL增效基因均来自高值亲本海岛棉Pima 90-53, 2个铃重相关的稳定QTL增效基因来自高值亲本陆地棉中棉所8号。研究结果为深入开展纤维品质和产量性状的QTL精细定位、QTL间互作和分子育种提供了理论依据。