水稻苗期耐Cd胁迫的QTL定位分析

为进行水稻苗期耐Cd胁迫的QTL初步定位,以Lemont (美国)和Dular(印度)杂交建立重组自交系(RILs)群体,包括123个家系和亲本在内,用含有0.2 mg/L镉的水培液进行处理,以不加镉培养的水培液作为对照,考察了叶绿素含量、根长、株高、叶长等4个性状,并转换成抗性指数,用于评价水稻对Cd污染的抗性指标.在已构建的以109个引物为基础的遗传图谱上进行复合区间定位.共检测到9个加性QTLs,涉及1,2,3,11等4条染色体,其中,以叶绿素抗性指数为指标,检测到3个与耐Cd有关的QTLs位于第2,3,11染色体上,分别解释了14%,9%,9%的表型变异;以根长抗性指数为评价指标,只定到1个位于第1染色体上控制耐Cd的QTLs,解释了9%的表型变异;用株高抗性指数进行定位,共有3个与耐Cd相关的QTLs位于1,1,11染色体上,分别解释了10%,27%,10%的表型变异;而以叶长抗性指数进行水稻秧苗耐Cd性表现的QTL定位,结果发现也有2个QTLs与其耐Cd反应有关,它们分别位于1,11染色体上,解释了21%.12%的表型变异.分析表明,在采用不同评价指标所检测到的9个与耐Cd相关的QTLs中,有7个集中于第1和第11染色体上,其中第1染色体上有4个,第11染色体上有3个.因此,以株高和叶绿素抗性指数为评价指标,检测到的QTLs最多,根长抗性指数为评价指标的最少.研究还发现在第1和第11染色体上的相同区间内同时检测到以不同抗性指数为评价指标的多个与耐Cd相关的QTLs,推测它们可能是功能相同的几个紧密连锁的非等位基因,也可能就是同一等位基因的不同表现形式,从而也说明了该评价指标用于基因定位的准确性和可行性.     

基于两个相关群体的玉米花期相关性状QTL定位

【目的】利用具有共同亲本黄早四的2个F2﹕3群体,定位控制玉米的抽雄期(DTT)、散粉期(DTP)、吐丝期(DTS)以及散粉-吐丝间隔期(ASI)的QTL,为玉米分子育种与相关基础研究提供参考和依据。【方法】以自交系齐319和掖478分别与黄早四杂交构建的230个和235个F2﹕3家系为定位群体(分别写作Q/H和Y/H),利用完备区间作图方法,对在不同生态环境下(2007-北京、2008-北京、2007-河南、2008-河南、2007-新疆以及2008-新疆)玉米花期相关性状进行QTL定位。同时利用基于混合线性模型的QTL Network-2.0软件进行基因×环境互作及上位性的分析。【结果】尽管4个花期相关性状的表现在2个群体中存在明显差异,但它们之间均呈现高度的相关性。在6个环境下对2个群体的4个性状进行了QTL检测,Q/H群体共定位到了85个QTLs,分布在玉米的10条连锁群上;Y/H群体共检测到了30个QTLs,呈现成簇分布。在Q/H群体中检测到2个重要的与多个性状相关且在不同环境条件下同时表达的QTL区域,分别位于第8染色体的umc1562—bnlg1651和第10染色体的phi062—umc1115区段;在Y/H群体中也检测到了1个与多性状相关且在多环境表达的QTL区域,位于第3染色体的nc030—umc2166区域。进一步分析发现,贡献率较大的QTL同时控制着多个性状。对比2个群体的定位结果,共检测到4个在不同遗传背景下的"一致性"QTLs。【结论】玉米花期相关性状的遗传机制较为复杂,而在不同环境及不同遗传背景下能够稳定存在的QTL可为这类性状的生产应用以及精细定位与图位克隆提供有价值的参考。     

日本水稻品种越光稻米的外观品质性状的QTL遗传剖析

稻米外观品质是稻米品质的一个重要方面.是消费者选择的重要依据之一,在一定程度上影响稻米市场价格.采用一个日本优质粳稻品种越光(轮回亲本)和一个印度的籼稻品种Kasalath杂交产生的回交重组自交系(backcross recombinant inbred lines,BILs)对7个控制稻米外观品质主要性状(粒长、粒宽、粒厚、粒长宽比、垩白粒率、垩白大小和垩白度)数量性状基因位点(quantitative trait locus,QTL)进行定位分析.共检测到影响7个性状的22个QTLs,分布在8条染色体上,贡献率为5.65%～29.20%.其中在第5染色体上的R2232分子标记附近区域检测到影响4个性状的QTLs;在第3染色体上C1448和第6染色体G200分子标记附近区域分别检测到同时影响3个性状的QTLs,表明了这3个染色体区域对控制稻米外观品质性状中的有着重要作用.研究检测到的QTLs及其两侧的分子标记可以用于改良稻米外观品质的分子辅助育种.     

水稻CMS-WA恢复基因的遗传和分子标记定位研究进展

综述了近25年来水稻野败型细胞质雄性不育（CMS—WA）恢复基因的遗传及其分子标记定位研究进展．有学者认为，CMS—WA育性的恢复受1对基因控制；大多数研究者认为受2对基因控制，2对基因间互作方式有加性、重叠和显隐性上位作用，也有的认为2对基因是相互独立的；还有人认为受多基因控制或是一种质量一数量性状．在恢复基因分子标记定位方面，有学者发现为1对恢复基因，并将其定位在第10染色体上，也有定位在第7染色体上；发现为2对恢复基因的学者，将其定位在第1和第10染色体上，或定位在第7和第10染色体上，也有将2对恢复基因都定位在第10染色体上；发现为多对恢复基因的学者，有人鉴别出8个基因位点，其中2个Rf-3和Rf-4为主效基因，分别定位在第3和第4染色体上，6个微效基因分别定位在第1，2，5，6，10和第12染色体上；也有人将2个主效基因定位在第1和第10染色体上；还有学者发现为4个QTLs，其中一个主效基因Rf-10被定位在第10染色体上，3个微效基因分别定位在第1，第7和第11染色体上．     

小粒野生稻导入系子粒大小和形状的QTL定位

通过AB-QTL分析法,应用Windows QTL Cartographer 2.5软件,于2009~2010年分别在武昌和南宁对一套小粒野生稻(Oryza minuta)导入系的子粒大小、粒长、粒宽与子粒长宽比进行QTL定位。2009年检测到18个QTLs,其中千粒重、粒长、粒宽和子粒长宽比分别检测到6、4、5和3个QTLs,单个QTL可解释表型贡献率的5.18%~21.33%;2010年检测到12个QTLs,其中千粒重、粒长、粒宽和子粒长宽比分别检测到6、2、2和2个QTLs,单个QTL可解释表型贡献率的6.68%~16.55%。两年均检测到的QTLs共有10个,其中4个新鉴定的QTLs的表型贡献率较大,分别为qTGW-9.2、qTGW-12、qGL-9和qGW-12,其增效基因均来自于小粒野生稻。这些携带有利QTL的小粒野生稻导入系是进行水稻(Oryza sativa)产量和品质改良的优良材料。     

利用重组自交系群体定位不同温度条件下玉米种子发芽性状的QTL

以基于豫82×沈137和豫537A×沈137构建的2个重组自交系群体的420个家系为材料,借助SNP分子标记遗传连锁图谱,利用复合区间作图法定位了发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)、活力指数(VI)、苗长(SL)、幼苗干质量(SDW)、根干质量(RDW)7个种子发芽相关性状的QTL。结果表明,基于豫82×沈137的重组自交系群体检测到24个QTLs,分布在1、2、3、5、6、7、10染色体上,单个QTL解释性状遗传变异的5.61%~11.01%;基于豫537A×沈137的重组自交系群体检测到40个QTLs,分布在除第2染色体外的其余9条染色体上,单个QTL解释性状遗传变异的5.39%~11.92%。通过元分析方法将64个原初QTLs中的25个(39.1%)整合进6个mQTLs,分别分布于第3、5、7、10染色体上,每个mQTL平均包含4.17个QTLs,分别参与2~4个性状的调控,其中,mQTL3-2包含了7个QTLs,参与对VI、SDW、RDW、GE等4个性状的调控。确定了位于6个mQTLs对应标记区间的35个候选基因,主要参与种子萌发、氧化还原代谢途径、信号传导、逆境抵御等生物学过程。     

玉米籽粒容重QTL 定位

以优良玉米自交系农系531(NX531)和航天诱变后的农系531(M-NX531)为亲本组配F2∶3群体,2012年在邯郸农科院试验田对亲本和定位群体进行夏播,收获后考种测得籽粒容重性状表型数据,利用SSR标记构建此群体的遗传图谱,采用复完备区间作图法(ICIM),对玉米籽粒容重性状进行QTL定位,并对其加性效应和上位性效应进行分析。研究结果表明,构建的遗传图谱总的遗传长度为1 179.8 c M,约占玉米全基因组的85.76%,标记间的平均距离为11.91 c M。通过定位分析,检测到容重的加性QTLs共3个,分别位于第1、6、8条染色体上,共解释20.29%的表型遗传变异;检测到容重的上位性QTLs共3对,涉及6个位点,分布于第1、3、4、10共4条染色体上,并解释67.08%的表型遗传变异。除了加性效应和显性效应外,上位性效应也是容重的重要遗传基础。     

玉米抗纹枯病QTL定位

为明确玉米对纹枯病的抗病机制,以玉米自交系CML429 (抗)×DM9 (感)的182个F2单株为作图群体,构建了包含82个SSR标记位点的遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组的1530.9cM,标记间平均图距为18.67cM.通过人工接种分析F2∶ 3群体对纹枯病病菌的抗性表现,用复合区间作图法分析抗病QTL及遗传效应,共检测到4个抗性QTLs,分布于第6、7和10条染色体上,在第6染色体上检测到2个QTLs,分别与标记bnlg107、umc1796连锁,其遗传效应分别能解释表型方差的12.63 %和0.27 %;在第7、10染色体上各检测出1个QTL,分别与标记bnlg1161、phi059连锁,其遗传效应能分别能解释表型方差的15.21 %和5.42 %.     

水稻重要农艺性状的QTL定位

以东农422与东农427构建的F2 3群体为试材,通过构建其分子标记遗传连锁图,全基因组定位与水稻农艺性状相关的数量性状位点。结果表明,在水稻的12个连锁群上共检测到28个QTLs,在1、4、5、6、7、8、10、11和12号染色体上都有分布,其中主要集中在第6、7号染色体上。共检测到5个控制水稻株高的QTLs,2个控制有效穗数的QTLs,4个控制千粒重的QTLs,6个控制穗长的QTLs,2个控制一次枝梗数的QTLs,9个影响水稻抽穗期的QTLs。由此可知,第6与第7条染色体是控制水稻重要农艺性状的QTLs的分布密集区。     

利用水稻F2分离群体进行苗期耐冷性数量性状基因定位

利用典型粳稻品种北海289和典型籼稻品种Dular杂交的118个F2分离群体为材料，构建了一张包含79个微卫星标记的水稻分子连锁图谱，以低温下幼苗生长高度、叶绿素含量、致死温度处理后的枯萎和死苗为耐冷性指标，进行了苗期耐冷性数量性状位点(QTLs)分析．以低温下幼苗高度为指标，定位了3个分别位于染色体1，3和9上的3个QTLs；而在染色体2，8，9和11上分别检测到与低温下叶绿素含量有关的4个QTLs；用枯萎和死苗定位的4个QTLs则分别位于染色体5，9和12(两个)上，这些QTLs控制的表型变异最小的仪为3．82％，最大的达34．66％，位于染色体9上的RM160位点是一个同时具有抵御低温下幼苗生长迟钝、缺绿、枯萎和死苗的多效基因位点。     

基于SLAF-seq技术鉴定苹果砧木耐涝候选基因

【背景】苹果（Malus×domestica Borkh）是我国主要栽培果树树种之一,但部分苹果产区由于夏、秋季的大量集中降雨和排水不良等造成果园涝害频繁发生,导致苹果树叶片黄化、脱落,果实品质和产量下降。【目的】鉴定苹果耐涝相关基因,为苹果耐涝分子标记辅助育种和优质高产栽培提供依据。【方法】以耐涝苹果砧木G41和不耐涝苹果砧木新疆野苹果（M. sieverii (Ledeb) Roem.）及其构建的包含495个F₁杂交后代为材料,从F₁杂交群体中挑选出耐涝和不耐涝株系各50株,构建两个极端性状DNA混池,采用简化基因组测序（SLAF-seq）技术,开发SLAF标签和SNP标记,结合苹果基因组信息和遗传关联性分析,对苹果耐涝基因进行定位及候选基因预测,并对候选基因在耐涝差异的株系中进行淹水胁迫下的表达分析。【结果】以‘金冠’苹果为参考基因组,共开发119 072个SLAF标签,其中多态性SLAF有11 133个。通过序列分析和检测SNP位点,共获得6 237 071个SNP,其中高质量SNP有170 617个。通过ED和SNP-index方法关联分析,获得一个与耐涝性状紧密关联的候选区域,位于苹果第10号染色体1.94—3.25 Mb,关联区域大小为1.31 Mb,关联区域内包含120个基因。对该区域内基因进行功能注释,发现一个与呼吸代谢相关的基因—乙醇脱氢酶基因ADH1（MD10G1014500）,在淹水处理后1、2、4和6 d,该基因在耐涝植株中的表达量显著高于不耐涝植株。【结论】将苹果耐涝基因定位于第10号染色体1.94—3.25 Mb处,筛选到可能与苹果耐涝相关的候选基因MD10G1014500,可用于苹果耐涝基因的克隆和功能解析。     

淹水胁迫下不同耐渍性玉米自交系根系中的酶学研究

以4种耐溃性存在差异的玉米自交系为材料，对淹水前后玉米根系中乙醇脱氢酶(ADH)、NAD^ -苹果酸酶(ME)、谷氨酸脱氢酶(GDH)和过氧化物酶(POD)的表达量及其同工酶的变化进行研究，结果表明：淹水3d后的各个自交系根系中，ADH的活性都明显增加，Adh2位点被诱导表达；耐渍性较差的NC286和黄早四根系中ME活性分别增加170％和130％以上，耐渍性较好的自交系ME活性则变化不明显；除NC286外，GDH活性在淹水前后变化不明显，但淹水处理后有一同工酶位点Gdb4被诱导表达；淹水后，凤可1根系POD活性略有上升，其他材料POD活性均有不同程度下降。作者认为，玉米根系在缺氧条件下快速进入乙醇发酵途径和氮代谢等途径，提供生存所需能量和减少代谢有毒中间产物积累，是玉米耐渍性的基本特征。     

Dissecting the genetic basis of maize deep-sowing tolerance by combining association mapping and gene expression analysis

Deep-sowing is an important method for avoiding drought stress in crop species, including maize. Identifying candidate genes is the groundwork for investigating the molecular mechanism underlying maize deep-sowing tolerance. This study evaluated four traits (mesocotyl length at 10 and 20 cm planting depths and seedling emergence rate on days 6 and 12) related to deep-sowing tolerance using a large maize population containing 386 inbred lines genotyped with 0.5 million high-quality single nucleotide polymorphisms (SNPs). The genome-wide association study detected that 273 SNPs were in linkage disequilibrium (LD) with the genetic basis of maize deep-sowing tolerance. The RNA-sequencing analysis identified 1 944 and 2 098 differentially expressed genes (DEGs) in two comparisons, which shared 281 DEGs. By comparing the genomic locations of the 273 SNPs with those of the 281 DEGs, we identified seven candidate genes, of which GRMZM2G119769 encoded a sucrose non-fermenting 1 kinase interactor-like protein. GRMZM2G119769 was selected as the candidate gene because its homologs in other plants were related to organ length, auxin, or light response. Candidate gene association mapping revealed that natural variations in GRMZM2G119769 were related to phenotypic variations in maize mesocotyl length. Gene expression of GRMZM2G119769 was higher in deep-sowing tolerant inbred lines. These results suggest that GRMZM2G119769 is the most likely candidate gene. This study provides information on the deep-sowing tolerance of maize germplasms and identifies candidate genes, which would be useful for further research on maize deep-sowing tolerance.     

不同花生品种幼苗对旱涝胁迫的响应

选择8个存在旱涝耐性差异的花生品种,在幼苗期分别进行旱、涝处理,探讨不同花生品种幼苗生长对旱、涝胁迫的响应。结果表明:花生不同器官对旱、涝的响应有差异,叶片、地上部的干物质高度同步或一致,它们的耐旱与耐涝的机制可能具有某些共性,其次是根系干物质、茎秆干物质、根冠比,而株高、叶长对旱、涝的响应不同步或不一致;不同品种花生对旱、涝的响应有差异,湘花2008对旱、涝胁迫的耐性均最强,其次是W2-15;综合来看,旱促根而植株矮壮,涝抑根而植株徒长。     

晚疫病诱导的番茄叶片cDNA文库构建及序列分析

以番茄抗病品系(CLN2037E)为研究材料,应用SMART技术构建晚疫病诱导的番茄叶片cDNA表达文库,并进行生物信息学分析。成功构建的cDNA文库的克隆数为2.3×109,重组率为96%,通过PCR检测,插入片段范围在0.1~2.0 kb之间。从文库中随机挑取110个克隆进行测序,最终得到107条差异表达ESTs序列。GenBank提交的序列号为GT742146-GT742150;GT865998-GT866099。利用BLAST进行同源性分析:75条ESTs与其他物种同源性较高,视为已知基因,功能涉及能量代谢的占42.7%、细胞内生命活动与信号传导的占10.7%、基因转录和翻译的占9.3%以及与抗性相关的占25.3%;另有32条ESTs无同源序列或同源性较低,预测是一些未知功能基因的占30%。本项研究应用SMART技术成功构建了高质量、信息丰富的晚疫病诱导的番茄叶片cDNA文库,为进一步筛选抗病相关候选基因奠定了基础。     

大田淹水对高产夏玉米抗倒伏性能的影响

【目的】倒伏是玉米高产的重要限制因素之一。本研究旨在探讨大田淹水对夏玉米抗倒伏性能的影响。【方法】以登海605（DH605）和郑单958（ZD958）为试验材料,设置大田淹水时期（三叶期、拔节期、开花后10 d）和淹水持续时间（淹水3 d和6 d）处理,研究淹水对夏玉米茎秆形态、穿刺强度、弯曲性能及其显微结构的影响。【结果】淹水后夏玉米基部第3茎节变细,茎秆穿刺强度降低,三叶期淹水6 d造成的影响最大,DH605和ZD958的穿刺强度分别较CK下降32.53%和42.73%;茎秆的皮层厚度和维管束内部厚壁细胞厚度变薄,维管束数目减少。三叶期和拔节期淹水对其影响大于开花后10 d淹水,淹水持续时间越长,影响越严重。淹水后空秆率增加,穗粒数和千粒重显著降低,产量下降,减产幅度表现为三叶期淹水＞拔节期淹水＞开花后10 d淹水,淹水6 d＞淹水3 d。【结论】淹水胁迫降低了茎秆抗倒伏能力,倒伏风险增加,影响产量形成。三叶期淹水对其影响最大,拔节期淹水次之,开花后10 d淹水的影响较小。淹水持续时间越长,影响越严重。     

Changes of Antioxidative Enzymes and Lipid Peroxidation in Leaves and Roots of Waterlogging-Tolerant and Waterlogging-Sensitive Maize Genotypes at Seedling Stage

To better understand the physiological and biochemical mechanisms of waterlogging tolerance, waterlogging effects on lipid peroxidation and the activity of antioxidative enzymes were investigated in leaves and roots of two maize genotypes, HZ32 （waterlogging-tolerant） and K12 （waterlogging-sensitive）. Potted maize plants were waterlogged at the second leaf stage under glasshouse conditions. Leaves and roots were harvested 1 d before and 2, 4, 6, 8 and 10 d after the start of waterlogging treatment. Through comparing the activities of superoxide dismutase （SOD）, ascorbate peroxidase （APX）, glutathione reductase （GR）, catalase （CAT） and guaiacol peroxidase （POD） between waterlogging-tolerant and waterloggingsensitive genotype, we deduced that CAT was the most important H2O2 scavenging enzyme in leaves, while APX seemed to play a key role in roots. POD, APX, GR and CAT activities in conjunction with SOD seem to play an essential protective role in the O2^- and H2O2 scavenging process. Lipid peroxidation was enhanced significantly only in K12 （P 〈 0.001） and there was no difference （P 〉 0.05） in HZ32 up to 6 d after waterlogging stress. These results indicated that oxidative stress may play an important role in waterlogging-stressed maize plants and that the greater protection of HZ32 leaves and roots from waterlogging-induced oxidative damage results, at least in part, through the maintenance of increased antioxidant enzyme activity.     

马卡小麦耐湿性的RAPD标记及定位研究

以一个耐湿的马卡小麦(Triticum macha Dek.et Men，普通小麦的变种)种质(编号49)和不耐湿的小麦宁麦3号为亲本，用一粒传法构建成由115个F6代重组自交系组成的遗传群体。对亲本及其重组自交系的耐湿性鉴定表明，群体的耐湿性接近主峰分布。选择极端耐湿和不耐湿的重组自交系组成两个池，利用164个RAPD引物对其进行多态性分析，发现引物S1249在亲本和池间均检测出多态性。群体分析表明，该多态性位点与耐湿性呈极显著相关，它所解释的耐湿性表型变异为13．9％。用中国春缺体—四体初步确定，与马卡小麦耐湿性相关的这个位点定位在5A染色体上。     

玉米SNAC转录因子的基因结构特征与逆境调控预测

NAC蛋白是植物特有的转录因子,在植物发育和各种非生物逆境应答中发挥着重要作用。为更好地揭示玉米SNAC(stress-responsive NAM,ATAF1/2,CUC2)家族的耐逆境胁迫功能,对其基因的结构特征及可能的调控机理进行了预测。利用生物信息学方法,鉴定了玉米16个SNAC家族基因,并对该基因家族各编码蛋白的理化性质、基因结构、潜在的磷酸化位点、蛋白质二级结构、基因进化关系、基因组序列结构和启动子结合元件等信息进行分析。分析结果表明：玉米16个SNACs不具有跨膜结构,且均具有N-末端保守结构域和高度可变的C-末端结构域。系统发育分析表明,同一亚群中密切相关的成员具有相似的基因结构,推测在不同植物中会具有类似的耐逆功能。磷酸化位点分析表明,玉米SNAC家族存在着大量的磷酸化位点。二级结构预测表明,玉米SNAC的转录调控区具有高度的内在灵活性。启动子分析表明,玉米SNAC家族基因启动子区域均含有大量的逆境胁迫应答顺式作用元件。这些结果为玉米耐逆境研究提供了候选基因,对促进玉米SNAC家族功能分析的进展具有重要意义。