鲜食甜玉米籽粒蛋白质含量的QTL定位

【目的】研究鲜食甜玉米籽粒蛋白质含量的QTL定位,为加快高蛋白质含量甜玉米的育种进程及实现分子标记辅助选择提供理论依据。【方法】以籽粒蛋白质含量有极显著差异的超甜玉米自交系T8和T48为亲本配制杂交组合,以232个F2单株为作图群体,构建了包含245个SSR标记位点、全长1 527.76cM的玉米遗传连锁图谱,标记间的平均距离为6.23cM,用复合区间作图法在F2和F2:3家系中检测籽粒蛋白含量相关QTL。【结果】在F2群体和F2:3家系中共检测到10个鲜食甜玉米籽粒蛋白含量QTL,分别位于第2、4、5、6和9号染色体上,其中F2群体、F2:3家系分别定位到4和6个籽粒蛋白含量QTL,单个QTL可解释5.97%～16.52%的表型变异。【结论】有2个主效QTL在F2群体和F2:3家系中均可被检测到,分别位于2号染色体的bnlg1017-umc1823区间和9号染色体上的umc2119两侧,1个主效QTL在F2:3家系的2个重复中均可检测到,位于第4号染色体的umc1808-umc1871区间。这些QTL可以作为利用分子标记辅助育种途径进行玉米遗传改良的依据。     

甜玉米雄穗一级分枝数QTL定位

【目的】为改良玉米雄穗性状.【方法】以雄穗一级分枝数有显著差异的超甜玉米自交系T4和T19为亲本,构建了包含232个单株的F2群体,考察雄穗一级分枝数,利用复合区间作图法进行QTL定位.【结果和结论】结果获得一张包含77个SSR标记的遗传连锁图谱,全长868.7 cM,标记平均间距为11.28 cM,共检测到4个与超甜玉米雄穗一级分枝数相关的QTL位点,分别位于玉米第4、7、8染色体上,可解释5.08%~17.71%的表型变异.主效QTL位点qTBN-4位于第8染色体,可解释17.71%的表型变异.这些QTLs将为雄穗一级分枝数的分子标记辅助选择提供依据.     

超级杂交稻两优培九产量杂种优势标记与QTL分析

【目的】对超级杂交稻两优培九影响产量及其构成因素性状的杂种优势位点进行定位,在此基础上探讨亲本培矮64S和9311的遗传差异与水稻产量性状的杂种优势间的关系,以探明水稻产量杂种优势的分子预测途径。【方法】应用经单粒传法获得后续世代的219个培矮64S×9311 F8重组自交系(RILs)株系材料与亲本培矮64S回交,并选用151个分布于水稻基因组12条染色体上的SSR多态性标记,构建回交群体RILs BCF1;构建基因组总长为1 617.7 cM、标记间平均距离10.93 cM和含151个分子标记的遗传图谱;采用分子标记技术和自由度不等的单向分组方差两组法、三组法分析,用SAS软件ANOVA分析、混合线性模型复合区间作图等方法,对回交RILs BCF1群体的产量性状及其构成因素的F1表型值进行相关分析、优势预测与QTL定位。【结果】本回交杂种群体RILs BCF1具备多种基因型,遗传变异丰富,性状平均值均显著高于亲本群体重组自交系RILs F8,共筛选到影响RILs BCF1群体产量及其构成因素性状杂种优势的阳性、增效位点74个;其中,三组法所筛选的阳性、增效位点数高于两组法,用这些阳性、增效位点所预测的遗传距离与产量F1性状值的相关性也显著提高;三组法所筛选产量性状的增效位点与两组法所筛选的增效位点完全一致;连锁紧密的位点有成簇分布的现象,每穗空粒数、每穗实粒数、结实率有6个杂种优势位点相同,并与3个产量杂种优势位点重叠,且均处在第7染色体上;通过逐步回归建立了对4个产量性状进行预测的回归方程模型;筛选到28个杂合型的特异性标记,它们与产量性状的表型值显著相关,使用特异性标记可使遗传距离与产量F1性状值的相关系数由全部标记的0.335提高到0.617;定位到3个与产量杂种优势相关的QTL和3个影响每穗实粒数杂种优势的QTL。其中,在第7染色体上影响每穗实粒数和产量杂种优势的QTL QGpp7和QHy7与影响每穗实粒数和产量杂种优势的增效位点的结果相符。【结论】通过增加筛选产量杂种优势阳性位点或增效位点数量、筛选影响杂种优势特异性分子标记的方法,可显著提高分子标记遗传距离与产量F1性状值的相关性,有效提高用分子标记遗传距离对杂种优势预测效率。定位了3个影响产量杂种优势的QTL及3个影响每穗总粒数杂种优势的QTL,分别在第2、3、7、11和12染色体上,其中,影响产量杂种优势的数量性状位点QHy7,贡献率为7.48%,可用于杂种优势的预测和杂交组合的选配。定位于第3染色体RM293—RM468的表型贡献率为14.9%的抽穗期QTL可用于早熟高产水稻的选育。     

利用单片段代换系定位水稻粒形QTL

 【目的】水稻谷粒形状（粒长、粒宽和长宽比）是衡量稻米外观品质的重要指标之一，为更好地开展粒形分子育种，对水稻粒形QTL进行分子定位。【方法】以单片段代换系（SSSL）为材料构建分离群体，利用微卫星标记对控制水稻谷粒长和谷粒宽的2个粒形QTL进行分子定位。【结果】粒宽QTL Gw-8被定位于第8染色体长臂末端微卫星标记RM502与RM447之间, 遗传距离均为0.3 cM。在此基础上构建了覆盖Gw-8的物理图谱，RM502与RM447位于同一克隆AP005529，两者之间的物理距离为55.0 kb。粒长QTL gl-3被定位于第3染色体着丝粒附近的微卫星标记RM6146和PSM377之间，遗传距离分别为1.5 cM和11.0 cM。【结论】利用单片段代换系能准确地定位水稻粒形QTL，这两个粒形QTL的定位为其克隆及稻米外观品质的分子育种奠定了基础。     

小麦蛋白磷酸酶2A结构亚基基因TaPP2Aa的功能标记作图

 【目的】开发小麦抗旱相关蛋白磷酸酶结构亚基基因TaPP2Aa的功能标记并作图，为分子标记辅助选择抗逆育种提供依据。【方法】测序得到普通小麦及其野生近缘种TaPP2Aa的基因序列，分析其SNP位点差异，设计3对基因组特异引物和6对基因组内等位基因特异引物，利用中国春缺四体对TaPP2Aa进行染色体定位，利用RIL群体（Opata 85×W7984）和DH群体（旱选10号×鲁麦14）进行该基因的功能标记作图。【结果】TaPP2Aa定位于小麦第5同源染色体群上；TaPP2Aa-B位于RIL群体5B的标记区间Xwg909—Xgwm67，与2个标记的遗传距离分别为4.0 cM和3.6 cM，在DH群体5B染色体的标记区间Xgwm234—WMC363，与WMC363的遗传距离为7.5 cM；在2个遗传群体中与标记Xgwm67的距离分别为3.6 cM和11.4 cM。TaPP2Aa-D位于RIL群体染色体5D的标记区间Xcmwg770—Xbarc205，遗传距离分别为9.8 cM和10.0 cM。【结论】确定了TaPP2Aa所在的染色体位置，通过与DH和RIL 2个遗传作图群体中已有的抗逆主效QTL进行对比分析，明确了TaPP2Aa与小麦抗逆性状QTL具有遗传连锁关系，开发的功能标记可用于小麦抗逆性状的分子标记辅助选择。     

基于SSSL的水稻重要性状QTL的鉴定及稳定性分析

【目的】单片段代换系（SSSL）是通过高代回交和分子标记辅助选择构建的，只含有来自供体亲本的一个染色体片段，遗传背景与受体亲本相同的品系。本研究的目的是利用SSSL检测不同环境条件下水稻重要性状的QTL。【方法】以32个SSSL为材料，随机区组试验设计，在2～4个季节中对水稻22个重要性状的QTL进行分析。【结果】共鉴定出59个QTL，分布于第1、2、3、4、6、7、8、10和11号染色体上。其中的18个QTL能够在2次以上重复检出，稳定性较好的QTL占检出QTL的30.5%，大多数农艺性状的QTL效应较小、稳定性较差。不同的性状，QTL稳定性不同，千粒重、粒长、谷粒长宽比、抽穗天数等性状的QTL较稳定。稳定性好的QTL，不仅具有较大的加性效应，而且受环境影响较小。【结论】利用单片段代换系可以有效地对水稻重要性状的QTL进行多年多季的稳定性分析。水稻大多数重要农艺性状QTL的不稳定性，反映了水稻生长发育过程的可塑性，可能是通过栽培措施使水稻品种获得高产优质的重要遗传基础。     

黄瓜嫩果白色皮色的QTL初步定位

【目的】构建黄瓜分子遗传图谱，对控制黄瓜嫩果白色皮色的QTL进行初步定位。【方法】以嫩果皮色不同的3份黄瓜种质Q8、Q16、Q24为亲本材料，分别配制2个杂交组合Q16×Q8和Q16×Q24及6世代遗传群体。利用色差仪和目测法观测黄瓜嫩果皮色；利用2个组合亲本进行多态引物筛选，进而进行遗传图谱的构建和嫩果白色皮色的QTL定位。【结果】121对SSR引物在Q16×Q8亲本间表现多态，多态引物的比率为12.2%；126对SSR引物在Q16×Q24亲本间表现多态，多态引物的比率为12.7%。在Q16×Q8组合的遗传图谱中，包含了7个连锁群，74个SSR标记覆盖的基因组总长度为2 400.73 cM；在Q16×Q24组合的遗传图谱中，包含7个连锁群，76个SSR标记覆盖的基因组总长度为1 623.37 cM。根据构建的连锁图，对黄瓜嫩果白色皮色的QTL进行了初步定位研究，在Q16×Q8组合的7个连锁群上共定位了2个QTL位点，分别位于第1与第3染色体上，第1染色体上的位点可解释9.276%的表型变异，第3染色体上的位点可解释50.622%的表型变异；在Q16×Q24组合的7个连锁群上共定位了1个QTL位点，位于第3染色体上，可解释68.976%的表型变异。【结论】从Q16×Q8 和Q16×Q24 2个杂交组合中共检测到3个控制黄瓜嫩果皮色的QTL位点。     

水稻RIL群体高密度遗传图谱的构建及苗期耐热性QTL定位

【目的】 随着全球气候变暖,高温严重威胁粮食安全,发掘耐热基因资源是培育耐高温新品种和消除高温危害最直接的绿色生态途径,也是阐明耐热生理生化和分子遗传机理的基础。【方法】 构建苗期耐热性鉴定评价方法,以热敏感品种周南稻和强耐热品种赣早籼58号杂交衍生的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL群体进行全基因组测序;依据171个家系的基因型数据,利用滑动窗口法将SNP信息转换成Bin基因型,预测染色体上的重组断点,构建RIL群体高密度BinMap遗传图谱,结合耐热表型数据,运用QTL IciMapping软件完备复合区间ICIM的作图方法,进行高温胁迫下幼苗存活率和耐热等级QTL分析。【结果】 构建了一张包含3 321个Bin标记高密度遗传图谱,各染色体Bin标记数为159—400个,标记间平均物理距离为106 kb;利用逐步高温胁迫方式鉴定亲本和RIL家系幼苗耐热表型,高温胁迫下,幼苗存活率和耐热等级存在极显著负相关性,且幼苗存活率与籼型基因频率存在显著正相关性,籼型基因频率越高,耐热性越好,RIL群体表型性状呈现双峰连续分布,苗期耐热性可能受少数几个主效QTL调控;共检测到12个苗期耐热性相关的QTL,其中,调控幼苗存活率和耐热等级的QTL分别有8和4个,幼苗存活率和耐热等级相关QTL存在遗传重叠现象,形成调控耐热性的主效QTL簇qHTS2、qHTS7和qHTS8,三者在调控苗期高温抗逆中具有重要作用,其中,qHTS7为新发现主效QTL,对增强苗期耐热性具有较强的功效。【结论】 构建了一张包含3 321个Bin标记的高密度分子遗传图谱,解析了耐热品种赣早籼58号苗期耐热基因,鉴定出3个苗期耐热调控关键QTL簇,发掘了一个新主效QTL簇qHTS7,基于高密度遗传图谱高效获取目标区段及候选基因,筛选出8个苗期耐热性调控的关键目标基因。     

一个水稻短根毛突变体的鉴定和基因定位

 【目的】鉴定和克隆水稻根毛突变体新基因，了解水稻根毛发育的分子遗传机理。【方法】通过T-DNA插入获得短根毛突变体。采用溶液培养、形态特征观察、杂交后代的表型分离统计及基于图位克隆技术的基因定位等方法，对突变体Ossrh1的表型、遗传和基因精细定位开展研究。【结果】突变体在苗期表现为根毛长度变短，只有野生型长度的36%左右，遗传分析表明该突变性状受1对隐性基因控制，利用Ossrh1和籼稻品种Kasalath杂交构建的F2群体对OsSRH1进行基因定位, 发现与第6染色体上的SSR（simple sequence repeat）标记RM3183和RM193连锁，OsSRH1距它们的遗传距离分别为0.9 cM和1.0 cM。通过在两标记间发展3个新的STS（sequence-tagged site）标记，将OsSRH1精细定位于标记T1757和T1768之间，物理距离约为115 kb。【结论】水稻短根毛突变体Ossrh1的性状由1对隐性核基因控制，该基因位于第6染色体的STS标记T1757和T1768之间115 kb范围内。     

夏大豆重组自交系群体遗传图谱构建及开花期QTL分析

【背景】开花期是大豆重要的生育期性状,不仅决定了大豆品种的适种范围,而且对大豆的产量和品质有重要影响。江淮地区是中国重要的大豆产区,目前对该地区夏大豆开花期性状遗传基础研究相对较少。【目的】利用2个夏大豆材料杂交衍生的重组自交系群体对开花期进行QTL定位,为分子标记辅助选择育种和基因克隆提供依据。【方法】以科丰35(KF35)和南农1138-2(NN1138-2)为亲本,构建了含91个家系(F2:8)的重组自交系群体(NJK3N-RIL),在6个环境下调查开花期性状数据。利用限制位点相关DNA测序(restriction-site associated DNA sequencing,RAD-seq)技术对群体亲本及家系材料进行SNP标记分型,并利用窗口滑动法进行bin标记划分。利用bin标记构建该群体的遗传图谱,结合多年多点的表型数据,使用QTL Network 2.2软件中的基于混合线性模型的复合区间作图法(mixed-model based composite interval mapping,MCIM)和Windows QTL Cartographer V2.5_011软件中的复合区间作图法(composite interval mapping,CIM)对开花期性状进行QTL分析。【结果】在大豆全基因组范围内共获得36 778个高质量SNP标记,被划分为1 733个bin标记。利用1 733个bin标记构建了一张覆盖大豆20条染色体遗传图谱,图谱长度为2 362.4 cM,标记间平均遗传距离为1.4 cM。利用MCIM法共检测到9个控制开花期的加性QTL、2对上位性QTL和1个环境互作QTL,3种效应累积贡献率分别为63.9%、4.6%和2.1%。利用CIM法共检测到10个控制开花期的QTL,其中qFT-8-1、qFT-11-1、qFT-15-1、qFT-16-1能在3个及以上环境检测到。综合2种分析方法,共检测到12个开花期QTL,其中qFT-8-1、qFT-11-1、qFT-15-1、qFT-16-1、qFT-16-2、qFT-20-1和qFT-20-2等能够被2种方法检测到。同时qFT-5-1、qFT-8-1、qFT-8-2、qFT-13-1、qFT-15-1和qFT-20-2等是本研究新检测到的开花期QTL。【结论】夏大豆开花期遗传构成复杂,但加性QTL效应占绝对优势,上位性互作及环境互作效应对开花期影响较小。qFT-8-1、qFT-11-1、qFT-15-1、qFT-16-1能够被2种方法在多个环境中检测到,是NJK3N-RIL群体中控制开花期的重要位点。