氮胁迫和正常条件下玉米穗部性状的QTL分析

 【目的】分析氮胁迫和正常条件下玉米穗部性状的QTL。【方法】以优良玉米杂交种“农大108”的一套203个F2：3 家系为材料，构建了包含189个SSR标记的遗传连锁图谱，在施氮（N+）和不施氮（N-）条件下，通过一年两点的田间试验，利用复合区间作图法对玉米穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒重和百粒重等6个穗部性状进行了QTL分析。【结果】亲本许178对N胁迫的敏感程度远小于黄C；F2:3群体的穗长、穗粗、穗行数和行粒数与单株产量大多呈显著或极显著正相关。在郑州和新郑两地，2种氮处理水平下定位了玉米穗部性状的53个QTL，其中郑州点检测到28个QTL，主要集中在第2、8和9染色体上（占57.14%）；新郑点检测到25个QTL，主要分布在第1、2、6、7和8 染色体上（占60%）；在所检测到的53个QTL中，表现加性、部分显性、显性和超显性效应的QTL依次为13（24.5%）、20（37.7%）、6（11.3%）和14（26.4%）个，单个QTL解释表型变异介于7.1%～23.3%之间。N+条件下6个性状在两个地间检测到的QTL数量明显高于N－条件下检测到的QTL数量，同时在郑州点2种氮处理水平下检测到3个相同的QTL（qED2a, qKW8a, qKW10a），新郑点检测到1个相同的QTL(qEL1a)，推断在缺氮条件下检测到的各性状特异表达的QTL可能与玉米的氮高效利用有关。【结论】在两地、2种供氮水平下所定位的53个穗部性状QTL，主要集中在第1、2、8和9染色体上，部分显性和超显性效应的QTL占60%以上。     

四倍体小麦胚大小性状QTL定位与分析

【目的】挖掘小麦胚大小性状相关的数量性状位点，解析胚大小与其他重要农艺性状之间的相关性，为胚相关性状QTL的精细定位及育种利用奠定基础。【方法】以四倍体小麦矮兰麦（Ailanmai）和野生二粒小麦（LM001）构建的121份F8代重组自交系群体（AM群体）作为研究材料，将其分别种植于成都市崇州试验基地（2018、2019和2020年）、成都市温江区试验基地（2020年）和雅安市试验基地（2020年），调查5个环境下的胚长、胚宽、胚长/胚宽、胚长/粒长、胚宽/粒宽以及胚面积6个性状，结合基于小麦55K SNP芯片构建的遗传连锁图谱对上述6个性状进行QTL定位。【结果】胚大小性状呈近似正态分布，符合数量性状的遗传特征。QTL定位共检测到27个胚大小相关性状的QTL，其中，7个分别控制胚长和胚宽的QTL可解释7.75%—21.74%和7.67%—33.29%的表型变异，共检测到5个在多环境稳定表达的主效QTL:QEL.sicau-AM-3B、QEW.sicau-AM-2B、QEW/KW.sicau-AM-2B、QEL/EW.sicau-AM-2B-1和QEA.sicau-AM-2B，其贡献率...     

不同环境下多个玉米穗部性状的QTL分析

 【目的】探讨穗部性状之间的相互关系及其遗传机制。【方法】以优良玉米自交系黄早四为共同亲本,分别与掖478和齐319杂交,构建两套F2:3群体为研究材料(分别缩写为Y/H和Q/H),在2007年和2008年分别在北京、河南、新疆等3个地点共6个环境下进行了穗长、穗粗、穗行数和穗粒重4个性状的表型鉴定,采用单环境分析和多年多点的联合分析方法对其进行了数量性状位点(QTL)分析。【结果】在单环境分析中,2个群体分别检测到33个QTL和 46个QTL,主要分布在第4、5、6、7、10染色体上。进一步分析发现,在Y/H群体中共定位到4个环境钝感的QTL(即在2或2以上环境下均能被检测到的QTL,且在联合分析中与环境无互作效应),其中以位于第4、5染色体上的qGW1-4-1、qKRE1-5-1对表型的贡献率最大,在不同的环境中对表型的贡献率均大于10%;在Q/H群体中共定位到6个环境钝感的QTL,其中以qKRE2-3-2、qED2-2-1对表型的贡献率最大,分别解释7.23%—18.3%和7.1%—15.6%表型变异。通过多个环境的联合分析,Y/H和Q/H群体分别检测到2个和6个QTL与环境存在显著互作,且以穗粒重与环境互作的QTL最多,而其它性状的大部分QTL与环境的互作效应不显著。上位性分析结果表明,只有少数几个显著QTL位点参与上位性互作,而大部分上位性QTL为非显著位点间的互作,对表型的贡献率较小。比较分析2个群体的QTL定位结果,在2个群体间共检测到4对共有QTL,分别与穗粒重和穗行数相关,位于bin1.10、bin5.05、bin6.05和bin7.02。【结论】这些在不同环境或不同遗传背景下检测到的QTL,可作为穗部性状改良的候选染色体区段,用于分子标记辅助选择或图位克隆,但是同时也要注意上位性和环境对它们的影响。     

玉米出籽率相关性状的QTL初定位分析

为探究玉米出籽率、单穗质量和单穗粒质量性状的QTL,以优良自交系KA105与KB020构建的201个重组自交系（RILs）群体为材料,通过榆林和汉中两地2个重复的田间试验,利用完备区间作图法对玉米出籽率、单穗质量和单穗粒质量性状进行QTL分析。结果表明,3个性状共检测到10个QTL位点,其中出籽率定位到5个QTL,单穗质量定位到2个QTL,单穗粒质量定位到3个QTL,分别位于1、2、5、6、9和10号染色体上,单个QTL可解释5.92%~13.50%的表型变异。位于1号和6号染色体上的QTL在3个性状中均能检测到,可能是一因多效基因,其中位于6号染色体的QTL在3个性状中均能解释大于10.00%的表型变异,因此下一步研究可重点关注该区域。     

饲用高油玉米主要性状的遗传分析

对适于饲用的高油玉米新组合的主要农艺性状进行遗传分析,有利于饲用高油玉米新品种的选育.试验于2007～2008年在天津市静海县良种场进行,利用NCⅡ设计,对25个杂交组合的10个农艺性状进行了遗传分析.一般配合力方差大小依次为:穗粗、单株鲜重、株高、穗行数、百粒重、穗位高、籽粒含油率、单株粒重、穗长和行粒数,特殊配合力方差大小依次为:行粒数、穗长、单株粒重、籽粒含油率、穗位高、百粒重、穗行数、株高、单株鲜重和穗粗.广义遗传率大小依次为:百粒重、穗长、单株粒重、单株鲜重、穗行数、穗位高、穗粗、籽粒含油率、行粒数和株高,狭义遗传率大小依次为:单株鲜重、百粒重、穗粗、穗行数、穗位高、单株粒重、穗长、籽粒含油率、株高、行粒数.单株鲜重与株高、行粒数、穗行数和单株粒重呈显著正相关,但籽粒含油率与各性状没显著相关关系.对单株鲜重正向直接贡献率高低依次为:株高、单株粒重、行粒数、百粒重和穗行数,对籽粒含油率正向直接贡献率高低依次为:单株粒重、穗长和穗粗.ZP201×春油60、ZP201×GY798-x_2、ZP240xGY798-x_2、GY220-x_1×春油60、GY220-x_1×GY798-x_2、ZP202×GY115改是生物产量和籽粒含油率均较高的优良杂交组合.选择单株粒重和籽粒含油率高的性状,有望解决高产与高油的矛盾,能增加组配高油和高产量玉米杂交种的机会.     

不同密度下玉米DH群体果穗性状的QTL定位分析

试验利用由79个DH系组成的‘农单5号’DH群体,分别在6万株/hm2和13.5万株/hm22个密度、2次重复条件下,调查了玉米穗长、秃尖长、穗粗、穗行数、行粒数、粒长、粒宽和粒厚等穗部性状,利用在双亲间存在差异且均匀分布于玉米10条染色体上的160对SSR标记对该群体进行遗传作图,并采用复合区间作图法对上述性状进行QTL分析。结果表明:在2个密度条件下共检测出30个QTL位点,单个QTL所解释的表型变异在3.26%~31.59%之间,QTL与环境之间存在复杂的互作关系。在2个密度水平下分别检测到的qEL2a(umc1165-umc1261)与qEL2b(umc1165-umc1261)可能是同一位点,qRN4a(umc2135-bnlg292a)、qRN4b(bn-lg292a-bnlg292b)和qED4(bnlg292a-bnlg292b)也很可能是同一位点。在4.08 bin区间存在着控制穗粗或穗行数的重要基因,而该基因位于umc2135-bnlg292b标记区间。     

玉米籽粒构型与产量性状的关系及QTL作图

 【目的】探讨玉米籽粒构型性状（粒长、粒宽、粒厚、粒形等）与产量性状间的相互关系,进行籽粒构型性状相关QTL的检测与定位。【方法】以自交系齐319和黄早四构建的226个F2:3家系为试验材料,利用相关分析、主成分分析、出籽率模拟运算及QTL定位等方法,对在不同生态环境下（北京春播和河南夏播）玉米籽粒构型与产量性状间相关性进行探讨,并初步分析籽粒构型性状遗传基础。【结果】单穗产量与绝大多数籽粒构型性状显著相关,特别是与粒长的相关系数最高。主成分分析结果表明,对单穗产量影响较大的性状有粒长、粒厚、穗长、出籽率和粒长/穗半径。出籽率是影响果穗同化产物分配状况的衡量指标,受到粒长、粒长/穗半径、穗长和粒宽的显著影响。模拟运算亦表明粒长/穗半径与出籽率具有十分紧密的关系。对在两个生态环境下籽粒构型性状和产量性状的相关QTL进行了检测,共检测到了36个QTL。进一步分析发现,在不同生态环境下的部分QTL定位在相同的染色体区域;同时,还有不同性状的QTL定位在相同或临近的染色体区域。【结论】玉米籽粒构型性状与产量性状具有较高的相关关系,籽粒构型QTL与产量相关QTL的重叠区域对剖析玉米产量形成遗传机制可能具有重要的研究价值。     

热带温带玉米群体产量性状遗传力及遗传方差分量的剖析

【目的】评估2个热带群体和7个温带群体的育种价值，并在这些群体之间寻找新的杂种优势模式，为利用这些种质提供有用的科学信息。【方法】采用9个群体的双列杂交设计，得到36个杂交组合；2002～2003年分别在河南省安阳和湖北省十堰进行田间鉴定，获取产量相关性状的试验数据，用混合线性（AD）模型和MINQUE（1）法（minimum norm quadratic unbiased estimation，最小范数二阶无偏估算法）对各性状遗传力、遗传方差分量及其占总表型变异的比率、群体的加性遗传效应和显性遗传效应进行剖析。【结果】联合分析结果显示：各性状的大多数遗传效应值都达到显著（P≤0.05）或极显著水平(P≤0.01)。各遗传方差分量的效应对小区产量贡献大小是显性>显性与环境互作>加性与环境互作>加性；各性状狭义遗传力大小为穗行数>行粒数>穗长>出籽率>百粒重>小区产量，加性效应最好的4个群体是Suwan1（31.69）、Stay green c4（25.44），WBM C4（14.15）和中综4号（10.29）；而显性效应比较好的4个组合为3×6（883.65）、1×3（572.20）、1×2（404.2376）和6×7（384.59）。【结论】在温带玉米育种中Suwan1和Stay green c4是最有利用价值的外来种质，它们都与BSSS C9构成杂种优势模式。在育种实践中，可以把Suwan1和Stay green c4杂交重组，并与BSSS C9构成一对温带和热带种质的杂种优势模式，可以进一步进行相互轮回选择。     

玉米穗粒重与果穗三维几何特征关系的定量研究

【目的】从穗粒重与果穗三维几何关系的角度探索籽粒产量的制约因素,寻找进一步提高玉米产量的途径。【方法】利用图像处理技术采集了10个品种的果穗几何特征,分析了穗粒重对果穗几何特征组合的回归,以及穗粒重与穗大小特征的相关性。矩形度定义为果穗面积占其外接矩形面积的比例,分别与穗长+穗粗、穗面积、穗体积组合建立回归方程。【结果】上述3种组合方程,分别解释了品种间籽粒产量总变异的77.7%、70%和78.7%,矩形度的贡献大于或者约等于穗大小几何特征。同样结构的回归方程在矫正品种产量后,解释了环境间籽粒产量总变异的81.3%—82.0%,矩形度的贡献小于穗大小几何特征。穗大小对籽粒产量的简单决定系数为:在品种间,三种维数的大小特征都不显著;在环境间,穗长、穗粗、穗面积、穗体积分别为0.387、0.167、0.590、0.571。【结论】穗大小单一特征的重要性次序为:穗体积穗面积穗长、穗粗,穗矩形度是反映穗形态的一个重要性状,与穗大小特征相组合,能够高精度预测穗粒重。     

夏玉米主要农艺性状的多元回归与通径分析

采用DPS软件对株高、穗位高、生育期、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、轴粗、穗粒重、出籽率和千粒重等11个主要农艺性状与玉米小区产量关系进行多元回归分析和通径分析。结果表明：株高、穗位高、穗粗、穗行数、行粒数、轴粗、出籽率和千粒重对玉米小区产量有显著效应,它们对小区产量的相对作用大小依次为千粒重〉穗行数〉株高〉穗粗〉轴粗〉穗位高〉行粒数〉出籽率．玉米小区产量与8个农艺性状有显著的线性关系。     

不同类型玉米自交系数量性状配合力及聚类分析

以13个不同类型的玉米自交系为材料,按格林芬方法Ⅱ遗传交配设计,分析了数量性状的遗传效应;采用SSR标记对这13个自交系及5个对照自交系进行了聚类分析。结果表明:自交系CML162、S181、HN06-10、S147、掖478综合性状配合力表现优良;控制轴粗、穗行数、单粒厚度、百粒重、出籽率和秃尖6个性状的遗传以基因加性效应为主;控制株高、穗位高、穗长、穗粗、行粒数、粒长、单穗粒重7个性状的遗传以基因非加性效应为主。根据品种间的分子遗传多态性,将18个自交系划分成7个类群:丹340、渝5、HN06-10为一类;B73、掖478、京甜、CML162为一类;MO17、太191o2、青贮、S147为一类;HZ4(黄早四)单独为一类;齐319、S181、郑爆裂为一类;GY302、GY923为一类;泰甜独立成一类。     

QTL consistency for agronomic traits across three generations and potential applications in popcorn

Favorable agronomic traits are important to improve productivity of popcorn. In this study, a recombinant inbred line(RIL) population consisting of 258 lines was evaluated to identify quantitative trait loci(QTLs) for nine agronomic traits(plant height, ear height, top height(plant height subtracted ear height), top height/plant height, number of leaves above the top ear, leaf area, stalk diameter, number of tassel branches and the length of tassel) under three environments. Meta-analysis was conducted then to integrate QTLs identified across three generations(RIL, F2:3 and BC2F2) developed from the same crosses. In total, 179 QTLs and 36 meta-QTLs(m QTL) were identified. The percentage of phenotypic variation(R2) explained by any single QTL varied from 3.86 to 28.4%, and 24 QTLs with contributions over 15%. Nine common QTLs located in the same or similar chromosome regions were detected across three generations. Five meta-QTLs were identified including QTLs in three independent studies. Seven important m QTLs were composed of 11–26 QTLs for 4–7 traits, respectively. Only 11 m QTLs were commonly identified in the same or similar chromosome regions across agronomic traits, popping characteristics(popping fold, popping volume and popping rate) and grain yield components(ear weight per plant, grain weight per plant, 100-grain weight, ear length, kernel number per row, ear diameter, row number per ear and kernel ratio) by meta-QTL analysis. In conclusion, we identified a list of QTLs, some of which with much higher contributions to agronomic traits should be valuable for further study in improving both popping characteristics and grain yield components in popcorn.     

Genetic dissection of the grain-filling rate and related traits through linkage analysis and genome-wide association study in bread wheat

Wheat grain yield is generally sink-limited during grain filling. The grain-filling rate (GFR) plays a vital role but is poorly studied due to the difficulty of phenotype surveys. This study explored the grain-filling traits in a recombinant inbred population and wheat collection using two highly saturated genetic maps for linkage analysis and genome-wide association study (GWAS). Seventeen stable additive quantitative trait loci (QTLs) were identified on chromosomes 1B, 4B, and 5A. The linkage interval between IWB19555 and IWB56078 showed pleiotropic effects on GFR₁, GFR_max, kernel length (KL), kernel width (KW), kernel thickness (KT), and thousand kernel weight (TKW), with the phenotypic variation explained (PVE) ranging from 13.38% (KW) to 33.69% (TKW). 198 significant marker-trait associations (MTAs) were distributed across most chromosomes except for 3D and 4D. The major associated sites for GFR included IWB44469 (11.27%), IWB8156 (12.56%) and IWB24812 (14.46%). Linkage analysis suggested that IWB35850, identified through GWAS, was located in approximately the same region as QGFRmax2B.3-11, where two high-confidence candidate genes were present. Two important grain weight (GW)-related QTLs colocalized with grain-filling QTLs. The findings contribute to understanding the genetic architecture of the GFR and provide a basic approach to predict candidate genes for grain yield trait QTLs.     

不同氮水平下玉米苗期生长性状及成熟期产量的QTL定位

 【目的】研究玉米苗期氮素利用效率相关性状与成熟期产量之间的遗传关系。【方法】以优良杂交种豫玉22两亲本Z3和87-1为基础构建的一套F8家系的RIL群体为研究材料,在高、低氮两种条件下,通过苗期水培试验和成熟期田间试验,利用复合区间作图法对玉米苗期地上部干重、根干重、总根长、根冠比以及成熟期产量性状进行了QTL定位。【结果】利用Windows QTL Cartographer 2.5 软件,在LOD＞2.5条件下共定位到22个QTL位点,其中高氮下定位到10个QTL,低氮下定位到12个QTL,两种氮水平下共位或紧密连锁的QTL位点很少,表明不同氮水平下的遗传机制不同。在第5和第7染色体上发现了苗期根系相关性状与成熟期产量之间存在连锁关系。【结论】苗期根系性状对成熟期的产量形成具有重要的作用,在氮高效遗传育种中可以把苗期根系性状作为一个重要的选择指标。     

杂交玉米产量相关性状的灰色关联度分析

采用灰色关联度分析法,对杂交玉米产量比较试验中11个参试组合的产量与11个相关性状间的关联度进行了分析。结果表明:各性状对产量的影响顺序为:穗粗>出籽率>穗行数>行粒数>籽长>千粒重>株高>穗长>穗位高>茎粗>秃尖长。因而,在杂交玉米品种选育过程中,应当注重选择果穗比较粗、出籽率高、穗行数较多、行粒数比较多、籽粒比较长的组合,对于秃尖长、茎粗、穗位高等可放宽要求。     

玉米果穗DUS性状测试的图像处理应用研究

 【目的】评价图像处理法采集和数量化玉米果穗特异性、一致性和稳定性测试（DUS）性状的技术适用性。【方法】以4个品种各50个果穗及8个品种93～107个穗轴为材料,通过图像处理采集玉米DUS测试指南规定的7个性状（穗长、穗粗、穗形、粒顶色、穗轴色、穗行数和籽粒排列形式）,应用多性状整体控制单一比较法分析品种特异性。【结果】穗长、穗粗和穗行数的图像处理误差分别为6.2%、1.6%和0.66%。果穗的穗缘角（穗形）在0～2.22°之间变化,各品种穗行角（籽粒排列形式）均值在89.4°～90.7°之间。穗形等4个质量或假质量性状成功转换为数量性状,信息量随之增加。籽粒顶端颜色在果穗间和果穗侧面间的差异都极其微小,其它性状的果穗侧面间差异与果穗间差异相当或者更小。图像处理容易获得同源样品的更多形态性状,可能导致品种伪差异的风险升高。【结论】图像处理具有客观、高效、低成本地采集和数量化玉米果穗DUS性状和其它更多性状的能力,结合多性状整体控制单一比较法等适当的统计分析技术,将在中国的新品种DUS测试中发挥越来越重要的作用。     

玉米杂交种产量相关性状灰色关联度分析及品种评价筛选探讨

采用灰色系统理论中的品种灰色关联度多维综合评估分析法,对35个参试杂交种的9个主要性状指标进行了综合分析和评价,排出了各参试品种的优劣,旨在为鉴定和选育玉米新品种提供依据和方法。结果表明,玉米杂交种产量与其相关性状关联度大小顺序为:穗长>行粒数>千粒质量>穗行数>粒深>穗位高/株高>穗位高>株高>轴粗/穗粗;与产量密切相关的性状是穗长、行粒数、千粒质量、穗行数、粒深等。     

普通玉米与高油玉米杂交产量性状配合力分析

按Griffing双列杂交方法Ⅳ对5个高油玉米与5个普通玉米自交系进行组配,将获得的45个杂交组合进行鉴定,对自交系的穗粗、穗长、单穗粒重、出籽率、行粒数、穗行数、秃尖、百粒重进行配合力分析。结果表明：高油玉米的一般配合力和普通玉米相比,尤其在单穗粒重和百粒重等产量决定因素方面多表现为负值,明显低于普通玉米;综合看来自交系熊掌和苏80—1一般配合力较高,普通玉米和高油玉米杂交组合熊掌×GY101、熊掌×GY246单穗粒重的总配合力效应居二、三位,是可以加以利用的杂交组合,展示了普通×高油组合形式的应用价值。     

两种轮回选择方法对沈综C0群体的产量及植株性状的遗传改良效果的研究

应用两种轮回选择方法对玉米(ZeamaysL.)基础群体C0及SC1实施轮回选择.根据调查和考种结果,对各群体的产量及植株性状进行比较分析.结果表明,在选择强度为30%的条件下,FC2群体比基础群体提高了25.93%,FC3群体比基础群体提高了35.38%.单株粒重、穗重、穗粗、穗行数、行粒数和百粒重分别获得了12.57、13.06、1.23、6.77、1.54和2.71的遗传增益,这些性状基本上是朝着对产量有利的方向发展,而今后的选择必须注意穗长、行粒数和植株性状的选择.     

西南地区玉米高产稳定性与主要农艺性状的回归及相关分析

[目的]了解玉米各农艺性状与其高产稳产性之间的关系,为优良玉米品种的选育提供理论依据.[方法]对52个玉米品种的农艺性状与平均产量建立回归分析模型,运用DPS软件计算相关系数、稳定性参数及灰色关联度.[结果]玉米各主要农艺性状与其平均产量的关联顺序为：穗长＞行粒数＞穗行数＞株高＞穗位高＞秃尖长;与稳定性的关联顺序为：穗长＞株高＞行粒数＞穗行数＞穗位高＞秃尖长.从相关系数的计算结果来看,穗长与平均产量相关性最大,相关系数为0.58227,达极显著水平;秃尖长与平均产量相关性最小,相关系数仅为0.04689;穗长与稳定性相关性最大,相关系数为0.44698,达极显著;穗位高与稳定性的相关性最小,相关系数仅为0.04567.[结论]穗长、行粒数、穗行数、株高、穗位高、秃尖长6个主要农艺性状中,穗长对平均产量、稳定性系数影响最大且为极显著正相关,在育种实践中,加大对穗长性状的选择力度,有可能选育出具丰产性与稳产性的优良品种.