小麦苗期抗氧化酶活性及丙二醛含量QTL定位

本研究以小麦DH群体(花培3号×豫麦57)为材料,在水分胁迫及非胁迫条件下测定SOD、POD、CAT活性及MDA含量并进行QTL分析。结果表明:20%PEG-6000浓度下亲本间抗旱系数差异最大,为最适胁迫浓度;在两种水分条件下,检测到10个QTL,分布在1A、1B、2D、3B、6A、6B和6D染色体,单个QTL贡献率为7.41%~15.57%;其中正常水分条件下检测到6个QTL,渗透胁迫下检测到4个QTL;其中5个主效QTL:QSOD-6D.OS、QPOD-2D.NW、QPOD-1B.OS、QPOD-2D.OS和QCAT-6B.NW,贡献率超过10%,可为小麦抗旱分子标记辅助育种提供理论依据。     

不同水分环境下小麦株高性状QTL定位分析

为了发掘控制小麦抗旱节水相关性状的基因位点,为抗旱节水品种选育提供指导,本研究利用洛旱2号/潍麦8号的F8∶9群体的302份材料,在6个不同水分环境条件下进行试验,对小麦抗旱相关株高性状进行了QTL分析。结果显示,在所有环境中共检测到17个控制株高的加性QTL,主要分布在2B、3A、3B、4A、5A、5D、6B、7A和7B染色体上,加性效应值为1.9196~5.3828 cm,可解释3.3160%~26.9489%的表型变异。在充分灌溉条件下的E1、E2和E3三个环境中共有14个QTL位点,25次被检测到;在干旱胁迫环境下的E4、E5和E6三个环境中共有5个QTL位点,7次被检测到。在所有检测到的17个QTL位点中,有12个位点只在灌溉环境下被检测到,有3个位点只在干旱胁迫环境下被检测到,只有2个位点在灌溉和干旱胁迫环境下同时被检测到。表明基因的表达受环境条件的影响较大,在QTL水平上表明基因与环境之间存在互作。定位在7A染色体上位于Xbarc049和Xgwm273之间的q Ph-WL-7A.3,在三个水分胁迫环境下稳定表达,能增加株高2.4815~3.6972 cm,加性效应贡献率在8.6426%~10.0711%,是一个与水分高效利用密切相关的QTL,可用于小麦抗旱基因改良及分子标记辅助育种。     

2种水分条件下玉米苗期根系性状QTL分析

利用DH1M×T877衍生的180个玉米RIL家系在正常水分和干旱条件下对苗期主胚根长、种子根长、种子根数、节根夹角、节根直径、节根根长和节根数7个根系性状进行QTL分析。结果表明:2种环境下共检测到51个QTL,正常水分条件下检测到31个QTL,干旱条件下检测到20个QTL,单个QTL可解释4.82%～17.14%的表型变异。干旱条件下,在第2和第3染色体上分别检测到1个控制多个性状的QTL;正常水分条件下,在第1和第7染色体上分别检测到1个控制多个性状的QTL;仅在第7染色体上检测到1个控制2种水分条件下种子根长度的QTL,而其余性状均未发现共同的QTL。     

春小麦灌浆期耐热相关QTL定位

为了挖掘小麦灌浆期耐热相关基因,以宁春4号和宁春27号杂交构建的重组自交系(RILs)群体为材料,在34、36、38℃3种高温(热胁迫)和正常环境(对照)下测定小麦旗叶叶绿素含量、相对含水量、穗粒质量和千粒质量,并以复合区间作图法分析耐热相关性状QTL的数量、染色体分布情况。结果表明:亲本宁春4号的耐热性明显优于宁春27号,且杂交后代的耐热性出现超亲分离。控制灌浆期耐热相关性状的QTL在染色体2A、2B、3A、4B、4D、5D、6A、6D、7B上分布较多。在3种高温条件下,分别检测到13、8、14、10个QTL控制叶片叶绿素含量、相对含水量、穗粒质量、千粒质量,其中加性QTL 33个,分布在除1A、1B、4A、7A外的17条染色体上,表型贡献率为5. 16%～61. 13%,其中,表型贡献率较高的QTL是Qtkw-2B. 2和Qtkw-3D. 2,加性效应较大的QTL是Qtkw-2B. 2和Qtkw-7B. 1。叶绿素含量、相对含水量、穗粒质量的遗传主要以加性效应为主。多数QTL只在单一高温胁迫条件下被检测到,说明这些性状受一定温度的影响。     

水稻生育前期叶绿素含量QTL分析

采用Nipponbare(粳)/Kasalath(籼)//Nipponbare(粳)杂交衍生的98个株系所组成的回交重组自交系群体(backcross recombinant inbred lines,BILs)为试验材料,在生育前期(苗期-孕穗期),对水稻倒1叶和倒2叶的叶绿素含量进行数量性状基因位点(quantitative trait loci,QTL)分析,结果表明:共检测到12个非条件QTL和3个条件QTL,分布在第1,3,4,5,6和12号染色体上,单个QTL贡献率10.62％～34.41％之间.在苗期检测到的QTL位点相对较多,其中在第4号染色体上检测到一个从苗期到拔节期持续表达的QTL聚集区段,该区域的存在有利于提高水稻叶片叶绿素的含量,增强光合作用.比较分析条件与非条件QTL的表达时期和数量发现,控制叶绿素含量的QTL多分段表达,这些QTL将为进一步了解水稻叶绿素含量的遗传机制提供理论依据.     

水稻幼苗耐镉胁迫QTL的定位研究

为进行水稻苗期耐镉胁迫QTL的定位研究,以籼稻品种昌恢121为轮回亲本、粳稻品种越光为供体亲本构建的染色体片段代换系(CSSL)群体,共97个家系为试验材料,利用质量浓度为17 mg/L的CdCl2溶液,采用水培方法进行水稻幼苗镉胁迫处理,以不加CdCl2的水培液作为对照,以苗长、根长、苗鲜重、根鲜重、苗干重、根干重等6个性状的耐镉胁迫指数为耐镉指标,检测到7个LOD2.5的耐镉胁迫相关QTL,分别分布在水稻的第1、4、7、8、10号染色体上,贡献率在9.84%～24.50%。其中包括2个根长耐镉胁迫QTL,3个根鲜重耐镉胁迫QTL,根干重、苗干重QTL各1个。贡献率最大的是位于7号染色体上的根鲜重耐镉胁迫QTL,贡献率为24.50%,LOD值为4.82。不同形态性状间未检测到相同的QTL区域。     

干旱胁迫与正常环境下控制玉米开花期性状的QTL鉴定

利用N87-1(耐旱)×9526(敏感)的F2分离群体,构建了包含103个SSR标记的连锁图谱;在干旱胁迫与正常灌溉两种环境下调查了183个F23家系的抽雄期、吐丝期及抽雄-吐丝间隔等3个开花期性状;然后选用复合区间法对控制这些性状的QTL进行了鉴定.结果表明抽雄期在胁迫环境下检测到1个QTL位于第7连锁群上,单个QTL可解释表型变异的14.89 %;在正常灌溉下检测到4个QTL分别位于第1、4、7和第9连锁群上,累计可解释表型变异的44.3 %.吐丝期在胁迫环境下鉴定出1个QTL,位于第7连锁群上,占表型方差的15.80 %,与胁迫环境下的抽雄期QTL的位置、加性效应方向和基因作用方式一致;在正常环境下检测到2个QTL,分别位于第4和7连锁群上,累计可解释表型变异的20.56 %.ASI在胁迫环境下检测到1个QTL位于第9连锁群上,单个QTL可解释表型变异的8.88 %;在正常环境下检测到了2个QTL,均位于第6连锁群上,累计可解释表型变异的17.2 %.经比较分析,第7连锁群上所与标记umc1015连锁的QTL具有重要的标记辅助选择利用潜力.所鉴定QTL的基因效应以部分显性为主.     

不同水分条件对蚬木幼苗生长的影响

[目的]阐明水分条件对蚬木幼苗生长的影响。[方法]通过盆栽控水试验,研究9种水分处理下蚬木苗高、地径生长量和叶绿素含量的变化。[结果]不同控水条件下,蚬木苗高和地径增长量及叶绿素含量均存在显著差异;适宜的水分条件有利于提高幼苗的生长和叶绿素含量,而水分胁迫,如不供水或连续7 d浇水会降低蚬木幼苗生长量和叶绿素含量。[结论]蚬木苗期对水分比较敏感,应加强苗期的水分管理。     

水稻苗期聚乙二醇胁迫与田间抗旱性的遗传分析

运用重组自交系对水稻苗期聚乙二醇（PEG）胁迫处理、复水第1天、复水第10天和水、旱田条件下抗旱系数进行比较发现：这4个性状遗传力较低，受环境条件影响较大QTL定位，共检测到59个QTL位点，其中有29个为加性效应位点，30个为上位性效应位点，加性效应贡献率较上位性效应大，以加性效应为主。苗期PEG胁迫、复水第1天、复水第10天和抗旱系数在基因表达调控方面是不同的，分别受不同基因位点控制。     

小麦灌浆期耐热性QTL定位分析

【目的】以普通小麦加倍单倍体（DH）群体（旱选10号×鲁麦14）的150个株系为材料,鉴定其灌浆期耐热相关生理性状及千粒重耐热指数,并进行QTL定位,以期发掘具有显著效应以及不同环境中稳定表达的主效QTL,为改良小麦耐热性提供理论依据及分子标记。【方法】运用基于混合线性模型的复合区间作图法,以耐热指数为耐热性指标,对DH群体在田间雨养和灌溉2种土壤水分条件下的耐热性进行QTL定位。【结果】2种土壤水分条件下共检测到12个控制不同性状耐热指数的加性效应QTL,对表型变异的贡献率范围为2.64%—11.41%,其中,9个QTL与环境存在互作效应,对耐热指数表型变异的贡献率为1.41%—4.66%;检测到17对上位性效应QTL,对表型变异的贡献率为2.45%—8.84%,其中,仅4对与环境有互作效应,对表型变异的贡献率为0.62%—2.32%。控制耐热性的QTL来自双亲,DH群体中有耐热性超亲的株系存在。【结论】评价小麦灌浆期的耐热性,千粒重耐热指数是最直接的指标,生理性状指标为耐热性鉴定的间接辅助指标,其中,旱地条件下选用旗叶相对含水量耐热指数作为间接指标较好,而灌溉条件下选用气冠温差耐热指数较好。染色体1B、2D、5A、5B、6A、6B和7A对灌浆期耐热性贡献较大。千粒重耐热指数和旗叶叶绿素含量耐热指数的遗传以加性效应为主,叶绿素荧光参数耐热指数和气冠温差耐热指数的遗传以上位性效应为主,而叶片相对含水量耐热指数的遗传加性效应与上位性效应都重要。     

小麦RILs群体叶绿素含量和千粒重相关分析及QTL定位

以京411/红芒春21构建的重组自交系群体（RILs）为实验材料（包括177个家系）,研究花后旗叶叶绿素含量及其与粒重的关系,并进行QTL定位。结果表明,2011和2012年,花后7 d（I期）、14 d（II期）、19 d（III期）旗叶叶绿素含量及总叶绿素含量与千粒重呈显著或极显著正相关。连锁分析及QTL定位结果表明,2AS2存在一新的QTL位点（Barc5~Gwm448）,控制I期和II期的旗叶叶绿素含量,于2011年和2012年均被检测到,可分别解释I、II时期叶绿素含量表型变异的16.38%~20.12%和17.27%~19.35%。而另一位点2AS1（Barc1138~Barc212）只在2011年检测到,可分别解释I、II期叶绿素含量变异的11.43%和9.67%。同时,该新位点（Barc5~Gwm448）也与千粒重变异有关,可分别解释其表型变异的13.35%（2011年）和10.14%（2012年）。未检测到花后其他时期旗叶叶绿素含量的基因位点。     

QTL Mapping of Chlorophyll Contents in Rice

The objectives of this study were to investigate the genetic factors controlling the chlorophyll content of rice leaf using QTL analysis. A linkage map consisting of 207 DNA markers was constructed by using 247 recombinant inbred lines (RILs) derived from an indica-indica rice cross of Zhenshan97B×Milyang 46. In 2002 and 2003, the contents of chlorophyll a and b of the parents and the 247 RILs were measured on the top first leaf, top second leaf, and top third leaf, respectively. The software QTLMapper 1.6 was used to detect quantitative trait loci (QTLs), additive by environment (AE) interactions, and epistatic by environment (AAE) interactions. A total of eight QTLs in four intervals were detected to have significant additive effects on chlorophyll a and b contents at different leaf positions, with 1.96-9.77% of phenotypic variation explained by a single QTL, and two QTLs with significant AE interactions were detected. Epistasis analysis detected nine significant additive-by-additive interactions on chlorophyll a and b contents, and one pair of QTLs with significant AAE interactions was detected. On comparison with QTLs for yield traits detected in the same population, it was found in many cases that the QTLs for chlorophyll a and b contents and those for yield traits were located in the same chromosome intervals.     

QTL Mapping for Drought Tolerance at Stages of Germination and Seedling in Wheat (Triticum aestivum L.)Using a DH Population

Drought is a major constraint in many wheat(Triticum aestivum L.) production regions. Quantitative trait loci (QTLs) conditioning drought tolerance at stages of germination and seedling in wheat were identified in a double haploid (DH) population derived from the cross, Hanxuan10×Lumai14, using amplified fragment length polymorphism (AFLP) and simple sequence repeat (SSR) markers. Interval mapping analysis revealed that QTLs for drought tolerance at germination stage were located on chromosomes 1B, 2B, 5A, 6B, 7A and 7B, respectively, and the most effective QTL was mapped on chromosome 2B, explaining 27.2% of phenotypic variance. The QTLs for drought tolerance at seedling stage were located on 1B, 3B and 7B, respectively, and the most effective QTL was mapped on chromosome 3B, explaining 21.6% of phenotypic variance. Their positions were different from those of QTLs conferring drought tolerance at germination stage, indicating that drought tolerance at germination stage and seedling stage was controlled by different loci. Most of the identified QTLs explained 18% or more of phenotypic variance for drought tolerance at germination and seedling stage, and would be useful in future for marker assisted selection programs and cultivar improvement.     

小麦重要品质性状的QTL定位

【目的】发掘重要性状的QTL及其分子标记进行小麦品质分子改良。【方法】采用PH82-2/内乡188杂交后代240个F5:6家系,按照Latinized α-lattice设计,2004～2005年度分别种植在河南焦作、安阳和山东泰安。对籽粒蛋白质含量、Zeleny沉降值、和面时间、8分钟带宽、峰值粘度和稀懈值进行测定,利用188个SSR标记和4个蛋白标记构建遗传连锁图谱,采用复合区间作图法（CIM）对上述6个品质性状进行QTL定位。【结果】 籽粒蛋白质含量检测出3个QTL,分布在3A、3B染色体上。在1B、1D和3B染色体上检测到3个控制Zeleny沉降值的QTL,其中位于1B和1D染色体上的QTL在3个地点均检测到,可解释5.5％～17.6％表型变异。发现3个控制和面时间的QTL,分布在1B和1D染色体上,在3个地点均能检测到,贡献率为7.9％～55.3％;检测出8分钟带宽的QTL 5个,其中1B和1D染色体上的QTL在3种环境下均能检测到,贡献率为11.7%～33.9%。发现峰值粘度QTL 4个,分布在1A、1B、3A和7B染色体上;检测出稀懈值QTL 5个,位于1B、4A、5B、6B和7A染色体上。1B染色体上存在同时控制Zeleny沉降值、和面时间、8分钟带宽、峰值粘度和稀懈值的QTL,与最近标记Glu-B3j连锁距离为0.1～0.8cM,说明1BL/1RS易位对这些性状有重要影响;1D染色体上存在同时控制Zeleny沉降值、和面时间和8分钟带宽的QTL,与最近的标记Dx5+Dy10连锁距离为2.5～3.3cM,表明Dx5+Dy10高分子量谷蛋白亚基对这3个性状影响很大。和面时间和8分钟带宽位于1B和1D染色体的QTL以及稀懈值位于1B染色体上的QTL在3个地点均能检测到,具有环境稳定性。【结论】本研究定位的品质性状的标记可作为小麦品质分子育种的工具。     

利用重组自交系高密度遗传图谱定位水稻芽期耐冷QTL

为定位水稻芽期耐冷QTL,本实验以双季超级稻品种‘五丰优T025’的双亲‘五丰B’和‘昌恢T025’杂交衍生的重组自交系(recombinant inbred lines, RILs)群体为材料,对10℃低温处理的水稻幼芽的存活率、根数、根长和芽长进行了测定。利用QTL Icimapping v4.2软件,共检测到3个控制芽期耐冷性QTL：qRL1、qRL2和qBL6,分别位于第1、2、6染色体上,LOD值分别为2.98,2.51和5.26,分别解释表型变异的10.54%,8.67%和14.04%,其增效等位基因均来自于亲本‘昌恢T025’。这些QTL定位在6.75k~40.05 kb染色体区间,为后续利用这些QTL进行分子标记辅助,选育芽期耐冷籼稻新品种奠定了基础。此外,检测到13对影响水稻芽期耐冷上位性互作QTL,分布在所有12条染色体,其中第3染色体与第8染色体之间互作位点可解释的表型变异率达到21.77%,表明上位性互作QTL在调控水稻芽期耐冷过程中也发挥了重要作用。     

水稻叶绿素含量的QTL及其与环境互作分析

 研究的主要目的是通过QTL分析对水稻叶片叶绿素含量进行遗传剖析。应用由247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体及其含207个分子标记的连锁图谱。分别在2002年和2003年考察亲本和重组自交系群体剑叶、倒二叶、倒三叶叶绿素a和b的含量，采用QTL Mapper 1.6统计软件进行QTL定位、上位性分析及其与环境的互作效应分析。在4个标记区间共检测到控制不同叶位叶绿素a、b含量的8个QTL，单个QTL的表型变异贡献率为1.96% 9.77%，其中2个QTL与环境之间存在显著互作；检测到9对影响叶绿素a、b含量的加性 加性上位性互作，其中1对具有显著的上位性 环境互作效应。与该群体产量性状QTL的研究结果相比较，发现每个产量性状都有QTL与控制叶绿素含量的QTL位于相同的染色体标记区间。     

不同年份冷水胁迫下水稻抽穗期和产量性状的QTL分析

【目的】水稻抽穗期、结实率、千粒重和单株粒重跟产量密切相关,且受低温影响较大。在冷水胁迫下检测控制水稻抽穗期、结实率、千粒重和单株粒重的QTL,为水稻孕穗期耐冷遗传机制及分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以粳稻优质品种东农422和耐冷品种空育131为亲本构建的190个重组自交系解析表型变异,构建了覆盖12条染色体,155个SSR标记的遗传连锁图。连续3年在水稻孕穗期进行冷水灌溉处理,考察始穗期、齐穗期、结实率、千粒重和单株粒重5个性状,利用SPSS18.0和GGEbiplot进行表型分析,利用QTLnetwork2.0,采用逐步联合分析法定位和性状相关的QTL,用超几何函数评价QTL间的相关性。【结果】冷水胁迫下,亲本和RIL群体抽穗期推迟,结实率明显降低,千粒重和单株粒重相继降低。始穗期、齐穗期和结实率互为正相关,结实率、千粒重和单株粒重也互为正相关。共有71个加性QTL被检测到,37个跟耐冷性有关,其中单环境分析检测到28个,贡献率大于10%以上的QTL有11个,单处理联合分析共检测到10个和耐冷有关的QTL,贡献率大于10%的QTL有6个。这17个贡献率大于10%且和耐冷性有关的QTL对性状具有增效作用。多环境联合分析检测到12个QTL,平均贡献率仅为3.56%,其中5个QTL参与了环境互作。检测到的20对上位性QTL中,有2个主效QTL区间参与了上位性互作,对性状的遗传起到重要作用。QTL相关性分析表明,控制始穗期,齐穗期和结实率的QTL具有相关性,结实率的QTL也同千粒重、单株粒重的QTL相关。经图谱比较分析,研究发现的部分QTL与前人研究处于相同染色体片段上,其中,q IHD7-2、q FHD7-2、q FHD7-1和q IHD7-1是在多环境下检测到的稳定存在的QTL,同时,q IHD7-1、q IHD7-2、q FHD7-1、q SSR7-1和q SSR7-2和耐冷性有关,这些QTL位点可为水稻抗冷分子育种提供依据。【结论】冷水胁迫下,结实率分别同抽穗期、千粒重和单株粒重存在相似的遗传机制,而抽穗期和千粒重、单株穗重的遗传相互独立。相比而言,冷水胁迫下选择结实率高的品种要比选择其余3个性状困难。     

小麦籽粒蛋白质含量的动态QTL定位

 【目的】检测灌浆过程中控制小麦籽粒蛋白质含量（GPC）的条件及非条件QTL,阐明不同时期及不同时段内QTL的表达方式,揭示籽粒蛋白质积累的分子遗传机理。【方法】以花培3号×豫麦57的168个双单倍体（doubled haploid,DH）群体为材料,于6个不同的环境下种植,在籽粒灌浆的5个时期取样,对小麦GPC进行动态QTL分析。【结果】共检测到影响GPC的9个非条件QTL和10个条件QTL。QGpc3A为整个灌浆过程都能表达的非条件QTL,其余条件和非条件QTL只在几个或单独一个时期表达。花后12 d,控制GPC的基因表达活跃,非条件QTL和条件QTL总共能解释表型变异贡献率的42.62%;花后22 d,条件QTL和非条件QTL总共可解释表型变异的贡献率较低,仅为17.43%,GPC降到“低谷”。 QGpc4A-1对GPC前期积累有重要意义,QGpc1D和QGpc4A-2对GPC灌浆中后期积累有重要意义。【结论】GPC呈现出“高-低-高”的变化规律,控制GPC的基因在灌浆过程中以一定的时空方式表达。     

水稻功能叶相关性状的遗传分析

利用由小穗小粒型水稻Milyang 46和大穗大粒型FJCD建立的一个包含130个家系F10的重组自交系,测定福建省武夷山和莆田环境下籽粒灌浆期功能叶性状,并进行QTL定位及环境互作分析.结果表明,2种环境下共检测到35个加性QTL,位于1、2、5、6、7、11、12号染色体上,表型变异贡献率为0.66%-56.75%;检测到12个位点存在显著的加性×环境互作效应,位于1、2、6、11号染色体上,表型变异贡献率为1.45%-12.05%;莆田环境下,检测到7对加加上位性QTL位点,表型变异贡献率为0-15.64%.     

Genetic Analysis of Cold Tolerance at Seedling Stage and Heat Tolerance atAnthesis in Rice (Oryza sativa L.)

A set of 240 introgression lines derived from the advanced backcross population of a cross between a japonica cultivar,Xiushui 09, and an indica breeding line, IR2061, was developed to dissect QTLs affecting cold tolerance (CT) at seedlingstage and heat tolerance (HT) at anthesis. Survival rate of seedlings (SRS) and spikelet fertility (SF), the index traits of CTand HT, showed significant differences between the two parents under stresses. A total of four QTLs (qSRS1, qSRS7,qSRS11a and qSRS11b) for CT were identified on chromosomes 1, 7, 11, and the Xiushui 09 alleles increased SRS at all lociexcept qSRS7. Four QTLs for SF were identified on chromosomes 4, 5, 6, and 11. These QTLs could be classified into twomajor types based on their behaviors under normal and stress conditions. The first was QTL expressed only under normalcondition; and the second QTL was apparently stress induced and only expressed under stress. Among them, two QTLs(qSF4 and qSF6) which reduced the trait difference between heat stress and normal conditions must have contributed toHT because of their obvious contribution to trait stability, and the IR2061 allele at the qSF6 and the Xiushui 09 allele at the qSF4improved HT, respectively. No similar QTL was found between CT at seedling stage and HT at anthesis. Therefore, it ispossible to breed a new variety with CT and HT by pyramiding the favorable CT- and HT-improved alleles at above locifrom Xiushui 09 and IR2061, respectively, through marker-assisted selection (MAS).