利用AFLP构建棉花遗传图谱及纤维品质性状QTL分析

利用AFLP分子标记技术,以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种中棉所8号与海岛棉(Gossypium barbadense L.)品种Pima90杂交产生的F2群体为材料,构建了包含11个连锁群和86个标记位点(31个标记位点前人未曾报道)的连锁图谱,图谱总长562.4 c M,约占棉花基因组的12.5%,标记间平均距离为6.5 c M。该图谱有5个连锁群被定位到相应的染色体上,6个连锁群未定位于染色体上。应用复合区间作图法分析F2单株和F2∶3家系的纤维品质性状,检测到11个与纤维品质有关的QTL,包括5个纤维长度(FL)、3个整齐度(FU)、1个马克隆值(FM)、2个伸长率(FE)的QTL,分别解释表型变异的17.7%~38.3%、16.3%~24.2%、24.7%、22.2%~46.5%。     

棉花遗传图谱构建及纤维品质性状的QTLs定位

为进一步增加特异性分子标记,填补棉花遗传图谱密度空隙,挖掘与纤维品质紧密相关的数量性状位点(QTLs)以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)中棉所8号和海岛棉(Gossypium barbadense L.)Pima90杂交产生的F2群体为材料,利用SSR标记对构建棉花遗传图谱及纤维品质性状QTLs定位进行研究。结果表明:构建了包含15个连锁群和102个标记位点(其中25个标记位点前人未曾报道)的连锁图谱,图谱总长642.1cM,约占棉花基因组的14.4%,标记间平均距离为6.3cM。15个连锁群中的6个分别被定位于5条染色体上,9个连锁群未定位于染色体上。应用复合区间作图法分析F2单株和F2∶3家系的纤维品质性状,检测到11个与纤维品质有关的QTLs,包括2个纤维长度(FL),4个马克隆值(FM),3个比强度(FS),2个伸长率(FE),分别解释表型变异的19.1%~24.8%、8.9%~16.9%、11.8%~19.0%和12.2%~34.3%。     

大豆主要产量性状QTL定位分析

【目的】进一步发掘与大豆产量性状紧密连锁且稳定存在的标记位点,为分子标记辅助选择培育高产大豆新品种奠定理论基础.【方法】利用QTL IciMapping v2.2完备区间作图法连续2年对F2及其衍生群体中4个主要产量相关性状进行QTL定位及效应分析.【结果和结论】以LOD=2.5为阈值,在大豆单株粒数、单株粒质量、百粒质量和单株荚数4个主要产量性状上共检测到19个具有明显加性效应的QTLs,其中主效QTLs 15个,即单株粒数QTLs 3个,单株荚数QTLs 2个,单株粒质量QTLs 10个,分布于4(C2)、12(G)、6(A1)和17(M)4个连锁群上;定位到了3个在2年间稳定存在的QTLs,即单株粒数QTL qNSPP-12-1、单株粒质量QTLs qSWPP-12-1和qSWPP-12-2;研究初步确定了1个新的大豆单株粒质量QTL qSWPP-12-5.研究中检测到的稳定存在和主效QTLs对今后大豆遗传育种研究将具有重要的指导意义.     

海岛棉抗黄萎病性状分子标记的研究及QTL的定位

以高抗黄萎病海岛棉品种新海15号和高感陆地棉品种新彩棉1号为材料,通过对其F2分离群体和F2∶3家系进行QTL研究,构建了一个包括11个连锁群、标记间平均间距为8.6 cM、全长547 cM的海陆种间分子标记遗传连锁图。应用WinQTLCartV2.5软件,利用复合区间作图法(CIM)原理对相对病情指数进行了全基因组扫描和基因定位分析,检测到2个跟抗黄萎病性状紧密连锁的QTLs,都位于连锁群1上,并分别解释F2∶3群体的表型变异为46.74%和48.69%,初步认为海岛棉新海15号抗黄萎病性状由两个主效QTLs共同控制。研究所获得的这两个QTLs是主效的,且与抗黄萎病性状紧密连锁,为抗黄萎病育种奠定基础,对加速棉花育种进程具有一定意义。     

利用陆海杂种BC1群体构建棉花遗传连锁图谱并初步定位产量性状相关的QTL

利用陆地棉推广品种中棉所36和海1配制杂交组合,并用中棉所36为轮回亲本构建回交群体(BC1F1,BC2F1和BC1S1).用亲本和F1对新开发的2102对SSR引物进行多态性筛选,共筛选到317对含有海1显性带的引物,占筛选引物总数的15.08%;最终对其中的275对引物进行了BC1F1群体扩增,获得306个SSR标记差异位点.连锁分析表明(LOD=6.5),有254个标记位点连锁,分布在42个连锁群中,覆盖2252.36 cM,约占棉花基因组的50.05%;平均每个连锁群有6.08个标记,覆盖53.63 cM;标记间平均间距为8.87 cM.利用BC1F1、BC2F1和BC1S1三个不同世代分离群体产量性状数据,共定位16个产量性状QTL,解释表型变异5.77%/～19.86%.其中,衣分6个,铃重6个,籽指4个.有9个增效基因来自陆地棉亲本中棉所36,7个增效基因来自海岛棉亲本海1,说明了表型性状较差的品种同样可能含有可用于性状改良的增效基因.控制衣分的3个QTL可在不同的世代稳定检测到,效应稳定,增效基因均来自高值亲本陆地棉,为进一步分子标记辅助选择奠定了基础.     

陆地棉纤维品质相关QTL定位研究

 【目的】以湘杂棉2号和中棉所28两个具有共同亲本的陆地棉强优势杂交种的F2为作图群体,构建覆盖率较高的遗传图谱,发掘稳定的纤维品质相关QTL,为标记辅助选择提供依据。【方法】利用SSR标记和JoinMap3.0软件构建陆地棉连锁图,利用Win QTLCart 2.5的复合区间作图法分别对2群体6个纤维品质相关性状在F2和F2:3中进行QTL定位。【结果】利用包含245个多态位点、全长1 847.81 cM的遗传图谱检测纤维品质QTL。中棉所28群体在多环境平均值的联合分析中检测到22个QTL,三环境分离分析中检测到39个QTL;湘杂棉2号群体分别检测到18个和51个QTL。在A3、D2、D9等染色体上有QTL成簇分布现象,并在2个群体中发现一些不受环境影响,稳定遗传的QTL。纤维长度、纤维强度、麦克隆值和伸长率4个性状在2个群体中发现有8对共同QTL。【结论】这些稳定遗传的QTL可以用于分子标记辅助纤维品质改良的育种选择。     

温室黄瓜产量相关农艺性状QTLs的定位

【目的】秋冬茬和冬春茬是目前中国日光温室黄瓜栽培的两种重要茬口,对两茬黄瓜产量相关性状的QTLs进行定位,为温室黄瓜产量分子标记辅助选择的研究提供理论依据。【方法】选用欧洲8号×秋棚自交系的113份黄瓜重组自交系(RILs)群体作为试验材料,并利用该群体已经构建的包含182个标记的分子连锁图谱对与产量相关的9个性状进行QTL分析。【结果】共检测到58个QTLs,其中与单株平均产量相关的QTL1个,定位于LG4连锁群上;控制黄瓜日增重量的QTL位点6个,分别位于LG2、LG3、LG6连锁群上;控制平均单瓜重的QTL位点5个,分别位于LG1和LG5连锁群上;控制坐瓜数的QTLs2个,位于LG2和LG4连锁群上;控制化瓜率的QTL1个,位于LG7连锁群上;控制第一雌花节位的QTLs28个,在1-8个连锁群上都有分布;控制总叶片数的QTLs8个,分别位于LG2、LG7和LG4连锁群上;控制叶面积的QTLs2个,分别位于LG1和LG3连锁群上。以上产量相关性状的QTLs仅在一个茬口中被检测到。控制雌花总数的QTLs5个,全部位于LG2连锁群上,其中ffa2a、ffa2b是两个茬口共有的QTLs,并且其遗传效应方向一致。研究还发现若干QTL富集区域和成束分布的QTLs。【结论】本项研究共检测到温室黄瓜与产量相关的9个性状的58个QTLs,其中ffa2a、ffa2b在两个栽培环境中表达稳定。     

甜瓜遗传连锁图谱构建及果实相关性状QTL定位

试验以厚皮甜瓜品系M4-5为母本材料,薄皮甜瓜品系M1-15为父本材料,配制杂交组合获得F1、F2代,研究甜瓜果实相关性状遗传规律。对M4-5和M1-15两亲本间存在SNP突变位点序列作CAPS检测,共设计CAPS标记523对,筛选出在亲本间有多态性的CAPS标记223对,多态率43.8%。利用多态性引物标记F2代群体,构建甜瓜遗传连锁图谱,该图谱包含195个标记,12个连锁群,覆盖基因组长度1 702.55 c M,标记间平均距离8.78 c M。检测到果实相关位点共计28个,贡献率介于3.4974%~17.9684%。其中与果实形状相关位点14个,与产量相关位点9个,与可溶性固形物含量相关位点5个。     

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。     

基于不同群体的玉米产量性状QTL分析

定位不同环境和遗传背景下稳定表达的数量性状基因位点是分子标记辅助选择的前提和基础。本研究应用NX531×M531和郑22×丹599分别构建2套F2:3群体(分别以N/M群体和Z/D群体代表),利用SSR标记,在不同环境下对11个产量及相关性状进行QTL检测。N/M群体共定位到QTL 144个,其中环境钝感QTL 42个;Z/D群体定位到QTL 62个,其中环境钝感QTL 4个。2个F2:3群体间共检测到5个遗传背景"一致性"QTLs和7个QTL富集区。这些在不同环境或不同遗传背景下检测到的QTLs,为进一步精细定位和基因克隆奠定了基础,也为分子标记辅助选择的应用提供了借鉴。     

Intron-Targeted Intron-Exon Splice Conjunction （IT-ISJ） Marker and Its Application in Construction of Upland Cotton Linkage Map

To develop a new DNA maker, which could be used in genetic diversity analysis and genetic map construction in plants, IT-ISJ （intron targeted intron-exon splice junction） primer combinations, which were designed according to the intronexon splice junction conserved sequences, were used to construct cotton genetic linkage map in the present study. 49 out of 704 IT-ISJ primer combinations showed polymorphism between upland cotton high quality cultivar Yumian 1 and multiple dominant gene line T586, and the polymorphic primer combinations accounted for 7.0% of total primer combinations. 49 IT-ISJ primer combinations were used to genotype 270 F2：7 recombinant inbred lines developed from （Yumian 1 × T586） F2, and 58 IT-ISJ loci were obtained. 58 IT-ISJ, together with 150 SSR and 8 morphological loci, were used to conduct linkage analysis, and a linkage map including 22 linkage groups and 113 loci （49 IT-ISJ, 62 SSR, and 2 morphological loci） was constructed. The linkage map covered 714.5 cM with an average interval of 6.3 cM between two markers, accounting for 16.1% of cotton genome. The present study demonstrated that the polymorphism of IT-ISJ marker is high, and it could be effectively applied in plant genetic map construction.     

利用四交群体构建陆地棉栽培品种间的SSR标记遗传图谱

作物遗传作图与QTL定位常应用在源于两自交系的单交群体上,是利用2个亲本之间的遗传多态信息;而育种实践中经常用到的四交群体却很少用于遗传作图。本研究将异交物种中F1分离群体的作图方法应用于常异花授粉作物棉花上,以4个陆地棉栽培品种泗棉3号、苏棉12、中4133和8891为亲本,构建陆地棉品种间四交作图群体泗棉3号/苏棉12//中4133/8891,利用JoinMap3.0构建了1张陆地棉栽培品种间的SSR标记遗传图谱。该图谱由56个连锁群组成,总长为2113.3cM,含有286个SSR多态位点,覆盖率达42.3%;单个连锁群的标记数2~24个,平均5.2个;长度为0.37~125cM,平均38.4cM;标记间的平均距离为7.4cM。这是目前报道的第1张覆盖率达40%的陆地棉栽培品种间的分子标记遗传图谱。     

小豆SSR分子标记遗传连锁图谱构建

【目的】以小豆SSR为锚定标记,将公开发表的豇豆SSR、普通菜豆SSR和EST-SSR标记定位整合到小豆遗传连锁群中,构建中国小豆遗传图谱,为小豆基因定位、图位克隆和分子标记辅助选择育种提供更多可用的分子标记。【方法】用1 473对SSR和EST-SSR引物进行PCR扩增,包括906对豇豆SSR、123对普通菜豆和196对小豆SSR引物及248对普通菜豆EST-SSR引物,筛选亲本间多态性标记,验证栽培小豆HB801×AG109及GM892×AG110的F2分离群体。【结果】整合和构建了含有145个SSR和EST-SSR标记小豆遗传连锁图谱,包括59个小豆SSR标记,新增63个豇豆SSR、9个普通菜豆SSR、14个普通菜豆EST-SSR标记和1个茎色标记。紫茎色性状被定位在第9连锁群,离CEDG022和cbess058标记的遗传距离分别为0.9 cM和0.1 cM。图谱全长823 cM,覆盖11个连锁群,每个标记间平均距离为5.64 cM。每个连锁群长度为49.1—125.6 cM,平均长度74.82 cM;每条染色体上的标记数7—26个,平均13.27个。【结论】率先把小豆近缘物种分子标记引入小豆,加密了小豆SSR分子标记遗传连锁图谱。     

裸燕麦SSR标记连锁群图谱的构建及β-葡聚糖含量QTL的定位

【目的】构建裸燕麦分子遗传图谱,发掘燕麦β-葡聚糖基因紧密连锁的分子标记,为高β-葡聚糖含量燕麦种质资源的利用及裸燕麦分子标记辅助育种提供理论和实践依据。【方法】以高β-葡聚糖地方品种夏莜麦为父本,育成品种赤38莜麦为母本构建的包含215个F2:3家系为图谱构建群体,利用SSR分子标记进行遗传分析,构建分子遗传图谱。通过美国谷类化学会（AACC）发表的标准葡聚糖含量测定方法（AACC Method 32-23）测定各家系的β-葡聚糖含量,利用复合区间作图法进行燕麦β-葡聚糖含量性状进行遗传定位与分析。【结果】利用筛选出的231对SSR引物在F2 后代群体上进行检测,共得到261个多态性标记位点,利用JoinMap 4.0软件对上述获得多态性分子标记进行遗传连锁分析,在LOD≥5.0情况下,构建遗传图谱,得到包含26个连锁群、182个标记位点的遗传图谱,覆盖基因组1 869.7 cM,标记间平均距离为10.6 cM,每个连锁群上的标记数在2—14个之间,连锁群长度在10.6—235.1 cM。对亲本及后代群体β-葡聚糖含量的测定结果表明,β-葡聚糖含量在后代群体中表现出明显的分离,且呈现为连续变异,变异系数为18.72%,说明β-葡聚糖含量性状是受多基因控制的数量性状,群体符合QTL定位的要求。利用QTL分析软件WinQTLCart 2.5对SSR数据进行分析,采用复合区间作图法（composite interval mapping,CIM）对全基因组进行QTL扫描,以LOD值5作为阈值对β-葡聚糖含量可能存在的QTL进行定位和效应估计,检测到4个与β-葡聚糖含量相关的QTL位点,其中qBG-1位于连锁群LG20上,与最近的标记AM591的距离10.0 cM。加性效应值为0.21,可以解释的表型变异为10.9%;qBG-2和qBG-3位于连锁群LG23上,其中qBG-2与最近的标记AM1823的距离4.6 cM,qBG-3与最近的标记AM641的距离1.9 cM,加性效应值分别为-0.23和-0.22,可以解释的表型变异分别为3.2%和2.7%;qBG -4位于连锁群LG25上,与最近的标记AM302的距离6.8 cM,加性效应为0.84,可以解释的表型变异为27.6%,其中存在的2个主效QTL qBG-1和qBG -4,都来自于高β-葡聚糖含量的父本夏莜麦。【结论】构建了大粒裸燕麦SSR分子标记连锁群图谱,并定位了4个控制β-葡聚糖含量的QTL位点。     

棉花陆海渐渗杂交群体纤维品质性状的QTL定位

【目的】有效发掘利用海岛棉优异性状基因，拓宽陆地棉栽培种遗传基础。【方法】采用新疆主栽早中熟陆地棉品种新陆中60号为母本，与优质海岛棉品种新海41号为父本杂交，并以新陆中60号为轮回亲本构建出由151个BC₁F₁单株组成的回交群体，利用SSR分子标记和Join Map4.0软件构建遗传连锁图谱，采用复合区间作图法(CIM)对BC₁F₂纤维品质性状的进行QTL定位。【结果】构建的遗传连锁图谱包含52个多态性标记、14个连锁群，该图谱总长824 cM,覆盖棉花基因组的18.5%;最长的连锁群为150.3 cM,包含6个标记，最短的为0.3 cM,包含2个标记。检测到1个与纤维上半部平均长度相关的QTL,qFL-Chr14-1,定位在第14号染色体上，解释表型变异8.59%。【结论】筛选的与优质QTL位点相关SSR标记可应用于棉花优质分子标记辅助选择。     

利用SSR和InDel标记构建白菜×芜菁分子遗传图谱

以结球白菜BY和芜菁MM为亲本建立的小孢子培养DH系作为图谱构建群体,利用筛选获得的86对SSR引物和66对InDel引物进行分离分析,并整合已有的55个SSR标记,构建包含10个连锁群、175个标记位点的分子连锁图谱,图谱总长度902.9cM,标记间的平均图距为5.7cM,每个连锁群上的标记数为9～28个,平均图距为3.2～8.8cM,连锁群长度为66.0～113.3cM。     

绿豆高密度分子遗传图谱的构建

【目的】在前期研究的基础上,进一步利用绿豆基因组SSR、EST-SSR、STS和普通菜豆基因组SSR等标记构建绿豆遗传连锁图谱,为绿豆重要性状相关基因的定位、克隆及分子标记辅助选育新品种等研究搭建技术平台。【方法】利用澳大利亚引进的Berken（高感豆象绿豆栽培种）× ACC41（高抗豆象绿豆野生种）及其重组自交系（recombinant inbreed line,RIL）群体,对6 686对引物进行PCR扩增及多态性筛选,包括6 100对绿豆基因组SSR、149对EST-SSR、13对STS和424对普通菜豆基因组SSR引物,将亲本间多态性引物,进一步分析重组自交系群体。结合前期研究的分子标记数据,利用Mapmarker/Exp 3.0软件构建遗传图谱,并设置LOD≥3.0,最大图距50.00 cM。用Joinmap 4.0软件进行图谱整合。【结果】用2个亲本共筛选了6 686对SSR引物,共有3 691对引物有稳定的扩增产物,得到有多态的引物有588对。其中,通过磁珠富集法开发的绿豆SSR引物6 100对,有效扩增3 459对,有效扩增率56.7%,得到多态性引物559对;通过转录组测序开发的绿豆MGCP引物149对,有效扩增126对,有效扩增率84.6%,得到多态性引物21对;通过磁珠富集法开发的菜豆SSR引物424对,有效扩增97对,有效扩增率22.9%,得到多态性引物6对;绿豆STS引物13对,有效扩增9对,有效扩增率69.2%,得到多态性引物2对。表明不同来源和种类的SSR引物在RIL群体亲本中的有效扩增率有明显差别,绿豆EST-SSR引物（84.6%）最高,绿豆STS引物（69.2%）和SSR引物（55.7%）次之,菜豆SSR引物（22.9%）最低。获得一张含有585个标记（499个SSR标记、74个RFLP标记、9个STS标记和3个RAPD标记）的绿豆遗传图谱,图谱总长732.9 cM,包括11个连锁群,每个标记间的平均距离为1.25 cM,平均长度为66.63 cM。每个连锁群长度为45.2—112.8 cM,每条染色体上面的标记数为35—92个,平均53.18个。标记位点数最多的连锁群LG1含92个标记,长度为112.8 cM;标记位点数最少的连锁群LG11仅含有35个标记,长度为48.7 cM。对图谱的585个标记位点进行χ2测验,在P＜0.05和P＜0.01条件下,分别有79个和151个标记表现为偏分离,占总标记位点数的39.3%。【结论】构建了一张目前国内外发表的标记数最多、密度最高的绿豆遗传连锁图谱。     

陆地棉分子遗传图谱的构建

利用SSR引物对具有抗黄萎病性状的F2群体进行分子遗传图谱构建研究。结果表明:2 000对SSR引物在对新陆中10号和军棉1号的多态性筛选中,共筛选到73个稳定的SSR多态性位点。对73个多态性位点在F2群体中进行了验证,χ2测验表明有6标记位点明显偏分离,67个标记符合χ2测验,其中共显性标记为61个,显性标记6个;利用Mapmaker/EXP(version 3.0 b)对67个标记构建了连锁群,其中47个标记位点被分配到14个不同的连锁群上,20个标记位点没有分配到连锁群上;14个连锁群总的长度542.7 cM,覆盖棉花基因组的12.2%。首次N1211标记定位在A01染色体上,将N1187标记定位在D08染色体上。     

应用Charleston×东农594重组自交系群体构建SSR大豆遗传图谱

 以美国半矮杆大豆品种Charleston为母本，东北农业大学高蛋白大豆品系东农594为父本及其F2:10代重组自交系的154个株系为试验材料，利用164个在亲本之间表现多态的SSR引物对群体进行了分析，构建了一张大豆遗传图谱。该大豆遗传图谱总长度1 913.5 cM，标记间平均距离为11.89 cM。每个连锁群长度变动在0.4～309.5 cM之间，连锁群上的标记数在2～28个之间。各连锁群上的SSR标记并不是均匀分布的，其中A1、C2、D1a三个连锁群存在标记密集区。与国内外已构建完成的5张大豆遗传图谱比较表明，该图谱与国外的大豆公共遗传图谱对应性较好。     

棉花Ligon lintless纤维突变体SSR的分子标记定位

陆地棉Ligon lintless是单基因显性突变体,其性状表现为成熟的长纤维极度缩短,一般在4~6 mm,植株的叶片和茎呈扭曲状。本研究用陆地棉遗传标准系TM-1与棉花纤维突变体Ligon lintless的杂交一代(由于材料的特殊性即相当于回交一代BC1,后文称为BC1)的246个单株为作图群体,利用4000对SSR引物筛选出在双亲间表现多态性的引物28对,多态频率为0.7%。江利用这28对引物对BC1群体进行分析,共检测到23个多态性位点。用Joinmap3.0软件绘制连锁图,该图谱共覆盖168 cM,相当于棉花总基因组的3.74%,标记间的平均遗传距离为7.3 cM,将棉花纤维突变体Ligon lintless的L i基因连锁定位在22号染色体上。