基于高效SNP芯片的小麦产量相关性状全基因组关联分析

挖掘小麦产量相关性状的稳定关联位点,为相关基因克隆和分子标记辅助选择提供理论依据。本研究以248个中国北部冬麦区育成品种为材料,利用自主研发的Affymetrix BAAFS Wheat 90K SNP芯片对株高、穗长、小穗数、穗粒数、有效分蘖数、粒长、粒宽和千粒重共8个产量相关性状进行全基因组关联分析。共检测到158个与8个性状显著关联(P≤0.00001)的SNP位点,其中45个位点至少在两个环境中稳定表达,解释平均表型变异的3.60%~10.51%。在这45个位点中,有8个稳定关联位点与以往的研究结果一致;37个为新发现稳定位点,其中3个与株高稳定关联的位点,分布在7D染色体上,解释表型变异的3.60%~4.39%;9个与穗长稳定关联的位点,分别分布在1D、3A、5B和7D染色体上,解释表型变异的5.61%~8.42%;1个与穗粒数稳定关联的位点,分布在7D染色体上,解释表型变异的6.06%~7.22%;8个与有效分蘖数稳定关联的位点,分布在1B染色体上,解释表型变异的6.33%~8.73%;6个与粒长稳定关联的位点,分别分布在2A和5B染色体上,解释表型变异的5.45%~6.62%;7个与粒宽稳定关联的位点,分别分布在4B和5A染色体上,解释表型变异的6.90%~10.51%;3个与千粒重稳定关联的位点,分布在3A染色体上,解释表型变异的7.05%~7.69%;对稳定位点进行候选基因分析,筛选到45个候选基因,其中有功能注释的基因41个,其中4个位于基因内。     

小麦旗叶相关性状全基因组关联分析

为发掘小麦旗叶性状相关基因位点,以384个小麦品种（系）为材料,对2个年份获得的旗叶长、宽、面积、长宽比和55K SNP芯片分型数据进行全基因组关联分析。结果发现,共检测到60个与旗叶性状显著关联的SNP,分布于除了1D、2A、4D和6D外的17对染色体上,解释表型变异的4.11%~9.70%,平均为5.64%。与旗叶长、宽、面积、长宽比相关的位点分别有12、24、18和16个,其中10个SNP为多性状相关位点。旗叶长相关SNP中,7D染色体上的3个SNP（AX-110826147、AX-111061288和AX-111843581）与2个年份旗叶长及其平均值均显著相关,1个SNP（AX-108882010）与2018年旗叶长及2个年份平均值均显著相关,这4个SNP位于7D染色体63.48~67.45 Mb区段,SNP标记间R²的平均值为0.78（P<0.000 1）,呈现较大的连锁不平衡。遗传效应分析发现,该区段存在8种单倍型,其中单倍型III和IV在2个年份的旗叶长基本一致,分别为18.30和18.20 cm,高于其他6种单倍型的旗叶长;这2种单倍型分别占供试材料的40.36%和2.08%,可能是一个新的控制旗叶长的基因位点。     

四川地方小麦品种产量与品质相关性状SSR标记位点的优异等位变异遗传解析

为发掘控制小麦产量及品质相关性状的优异等位变异和携带优异等位变异的基因资源,本研究采用与小麦产量及品质相关性状显著关联的13个SSR标记,利用Breseghello提出的无效等位变异(null allele)方法对64份四川地方小麦品种构成的自然群体的等位变异进行遗传解析。共鉴定出38个控制产量相关性状、18个控制品质相关性状的等位变异。其中,7份四川地方小麦品种携带有较多的等位变异(50个)。优异等位变异分析显示,等位变异产生的表型效应值在方向和大小上均有所不同,在与产量性状关联的5个优异等位变异中,2个具有较大增效效应值(效应值3.00),其余3个则具有较大的减效效应值(效应值3.00);与品质性状关联的12个优异等位变异中,9个具有较大的增效效应值,3个具有较大的减效效应值。SSR标记Xgwm372的4个等位变异与产量和品质相关性状均显著关联。基于上述研究结果,这些与小麦产量与品质相关性状显著关联的SSR等位变异可为小麦育种杂交亲本的选择和分子辅助选择育种提供依据。     

黄淮麦区部分小麦品种(系)重要产量性状全基因组关联分析

为挖掘与小麦产量性状的相关等位变异及给分子标记辅助育种提供参考,选取SSR与SNP标记对52个黄淮麦区品种(系)材料进行全基因组扫描,对株高、穗长、单株穗数、可育小穗数、穗粒数、千粒重等6个重要产量性状进行标记,并进行遗传多样性、群体遗传结构与全基因组关联定位等分析。结果表明,供试群体可被划分为4个亚群,5种环境间所测产量性状差异均达到0.05显著水平,且穗长和单株穂数的变异系数最大。利用Powermarker进行标记遗传多样性分析,共检测到899个等位变异,平均等位变异丰富度为3.625,遗传多样性指数平均值为0.586,多态性信息含量(PIC)平均值为0.510。利用Tassel的MLM(Q+K)模型关联得到与产量显著关联的分子标记共13个(6个SSRs和7个SNPs),这些与产量相关性状的优异等位变异可为发掘和利用小麦育种优良基因提供依据,并为今后的遗传育种工作提供参考。     

山东省近期育成小麦品种(系)的遗传多样性及其与产量性状的关联分析

为了解山东省近年来育成品种(系)的遗传多样性,并筛选出与产量性状相关的分子标记及其等位变异,选用58对分布于小麦21条染色体上的SSR标记,对109个山东省近年来育成的品种(系)进行遗传多样性和关联分析。SSR标记多态性分析表明,本研究共检测到176个等位位点,各标记等位位点变化范围为2~6个,平均为3.034个;SSR标记多态性信息量(PIC)变化范围为0.111~0.829,平均为0.552。聚类分析显示,同一育种单位育成的或具有共同亲本的品种往往聚为一类。关联分析表明,与产量性状显著关联(P0.01)的标记有18对。对相对稳定的等位变异作进一步分析,发掘了一批与产量性状相关的优异等位变异,如增加产量的等位变异barc187-A240和cfd11-A270,降低株高的等位变异barc21-A110、cfd53-A240和Xwmc765-A190,增加穗粒数的等位变异barc181-A190,增加总茎数的等位变异cfd27-A220和swes247-A200,提高越冬率的等位变异barc177-A110。     

小麦关联RIL群体产量性状与品质性状的相关分析

为给小麦高产优质育种提供参考依据,以潍麦8号/烟农19和潍麦8号/济麦20构建的分别含229和485个家系的两个关联重组自交系（RIL）群体为材料,在三个环境下对12个产量相关性状和品质性状进行了分析评价。结果表明,小麦单株产量与其构成因素、每穗小穗数、株高和加工品质正相关,与蛋白含量等营养品质负相关,与抽穗期和开花期无显著相关性。产量构成因素间呈显著负相关,穗粒数和千粒重与每穗小穗数和株高正相关,而单株穗数与每穗小穗数负相关。穗粒数与蛋白含量和湿面筋含量负相关,与吸水率和硬度正相关。单株穗数与品质性状负相关,但多数未达到显著水平。千粒重与蛋白含量负相关,与湿面筋含量显著正相关。说明增加产量与提高蛋质白含量等营养品质确实存在矛盾,但高产和优良的加工品质不矛盾,二者可以协调。在育种中,可以通过调节产量构成因素实现与营养品质的协调,如千粒重和湿面筋含量可以共同提高。此外,各性状间的相关性在两个群体中略有差异,在不同环境中变化很大甚至相反,说明性状间的相关性受到遗传背景和环境因素（如土壤、气候、前茬等）及其互作的影响较大。     

芝麻产量相关性状与SSR标记的关联分析

为挖掘控制芝麻产量相关性状的基因位点,本研究利用多态性较高的７２个ＳＳＲ标记,对来自国内外９６ 份芝麻品种资源进行遗传多样性和群体遗传结构分析,在此基础上采用ＴＡＳＳＥＬ３．０软件的ＭＬＭ （ＭｉｘｅｄＬｉｎｅａｒ Ｍｏｄｅｌ）方法对株高、株蒴数、每蒴粒数、蒴长、蒴宽、千粒重、始蒴部位、空稍尖８个产量相关性状进行ＳＳＲ标记的关联分析。结果表明：７２个标记共检测出４４６个等位变异,变异范围为２～１４个,平均６．２个;引物的多态性信息含量（ＰＩＣ）变异范围为０．２４２１～０．８２１０,平均为０．５４０７;基因多样性指数的变异范围在０．５５０４～０．９８９７,平均值为 ０．７４７７。群体遗传结构分析将供试材料分为３个亚群。关联分析结果显示,５１个标记位点与株高、蒴长、每蒴粒数、始蒴部位、空稍尖显著关联,各标记对表型变异的解释率在１３．２９％ ～３２．０８％。有５个位点在多个环境或均值 下被重复检测到,是较为稳定等位变异,如与株高相关联的位点Ｈｓ１７７５－Ａ２、ＳＩＭ２０１－Ａ１;与每蒴粒数、始蒴部位和株蒴数分别关联的标记位点Ｈｓ１５１４－Ａ１、ＳＩＭ００４－Ａ３和ＳＩＭ００２－Ａ１。     

337份小麦品种籽粒相关性状的全基因组关联分析

小麦籽粒大小和形态是决定产量的主要因素之一,挖掘籽粒相关性状的关联位点,筛选相关候选基因为提高小麦产量奠定了重要基础。本研究以337份小麦品种作为研究对象,利用Q+K混合线性模型(MLM)在3个环境(E1:2020年陕西杨凌;E2:2020年陕西斗口;E3:2021年陕西杨凌)下对小麦的千粒重、粒长、粒宽以及籽粒长宽比4个性状进行了全基因组关联分析(GWAS)。在3种环境中,不同小麦品种的4个籽粒性状都表现出了广泛的表型差异,变异系数为5.31%～14.76%,其中粒长的变异幅度最小,千粒重的变异幅度最大。GWAS结果表明,49个显著SNP位点至少在2个环境中被检测到,分布在除1B、4A和7D外的染色体上,解释了3.36%～12.73%的表型变异。检测到一因多效位点31个,在5A染色体上检测到3个环境下与3个籽粒性状(千粒重、粒长、粒宽)稳定相关的位点,表型贡献率为3.51%～7.74%。对稳定关联的SNP位点上下游各200 kb的物理区间内进行候选基因挖掘,筛选到5个(TraesCS2B01G225400、TraesCS4D01G016900、TraesCS5A01G454100、T...     

小麦茎秆强度关联位点及优异等位变异分析

为发掘与小麦茎秆强度紧密关联标记位点的优异等位变异和携带优异等位变异的载体资源,本研究以126份小麦种质为材料,基于混合线性模型（mixed linear model,MLM）对2011-2012、2012-2013和2013-2014三个年度的茎秆强度进行标记位点关联分析,并对关联住点等位变异的表型效应进行分析。结果表明,wmc83(2B)、gwm539(2D)、barc358(5A)、barc59(5B)和barc134(6B)均与茎秆强度显著关联,且可在3个环境下同时检测到,表型解释率均大于8%;共发掘出11种优异等位变异,分别为wmc83-A110、wmc83-A147、wmc83-A151、gwm539-A120、barc358-A179/161、barc358-A185/161、barc358-A185/179、barc358-A190/161、barc59-A182、barc59-A191和barc134-A194,其中wmc83-A110的增效效应最大。供试材料的茎秆强度随优异等位变异聚合数目的增多而增大,其中黄淮南片麦区、黄淮北片麦区、长江中下游麦区和西南麦区的供试材料中携带2（40.3%）、1（27.8%）、1（35.3%）和4（50.0%）种优异等位变异的分布频率最高。内麦10号等9份材料聚合4种及以上的优异等位变异,且茎秆强度较高,可作为相应麦区小麦茎秆强度遗传改良的种质资源。     

春小麦主要籽粒性状的全基因组关联分析

为挖掘控制春小麦主要籽粒性状的关联SNP及候选基因,以国外引进品种、新疆地方品种、新疆自育品种共298份春小麦品种为材料,利用小麦55K SNP芯片,对5个环境下小麦千粒重、粒长、粒宽3个主要籽粒性状进行基于Q+K混合线性模型(mixed linear model, MLM)的全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。结果表明,供试小麦品种的3个主要籽粒性状在5个环境下的变异系数为3.89%～19.77%,其中粒宽的变异幅度最小,千粒重的变异幅度最大。不同环境中,新疆育成品种的3个主要籽粒性状的平均值均最高,而新疆地方品种的3个籽粒性状的平均值均最低。GWAS结果表明,共检测到84个与小麦主要籽粒性状显著关联的稳定SNP位点,它们分布在小麦的21条染色体上,单个SNP位点可解释3.74%～11.18%的表型变异。在1B、2B、3B、4B、5A、5D染色体上检测到6个同时关联多个籽粒性状的稳定位点。对84个SNP位点进行候选基因筛选,筛选到6个可能与小麦主要籽粒性状相关的候选基因,可作为小麦籽粒研究的重要基因。     

小麦籽粒性状的QTL定位

为了明确小麦籽粒性状的遗传控制基础,以γ射线诱变结合花药培养创制的大粒、高蛋白小麦新种质H307及生产上主栽品种郑麦9023创建的含有310个株系的重组自交系为实验材料,利用QTL-ICIMapping V3.3软件构建了包含133对SSR标记的遗传连锁图谱,对千粒重、粒长、粒宽、籽粒面积、周长、粗蛋白和淀粉含量进行QTL分析,结果在两年环境条件下共检测到47个加性QTL和10个QTL富集区,其中6个千粒重QTL,分别位于1D、2B、3D、6D和7A染色体上,单个QTL可解释4.54%~13.14%的表型变异;31个粒形QTL,位于1B、1D、2B、3B、3D、5A、5D、6B、6D、7A和7D染色体上,单个QTL可解释2.90%~15.86%的表型变异;10个粗蛋白和淀粉含量QTL,分别位于1A、1B、4B和6A染色体上,单个QTL可解释3.64%~12.19%的表型变异。2B染色体上检测到1个贡献率较大且能稳定表达的重要染色体区段,该区段包含控制小麦千粒重、粒长、粒宽、籽粒面积和周长的10个QTL。1BL染色体上检测到1个控制籽粒粗蛋白含量的微效QTL,对表型的贡献率为3.64%,与连锁分子标记gwm818的遗传距离为0.22cM,该位点是一个不同于前人研究结果的新位点。     

醋渣覆盖对盐渍化麦田土壤及小麦产量相关性状的影响

为解决目前江苏省滩涂新垦农田盐渍化、农作物生长受抑制及产量较低的问题。在小麦播种后用45 t·hm~(-2)醋渣覆盖滩涂新垦麦田,分析醋渣覆盖对滩涂新垦麦田土壤电导率、盐度相关矿质元素和氮离子含量以及对小麦产量相关性状的影响。结果表明,在小麦幼苗期、拔节期和灌浆期,醋渣覆盖后的土壤电导率分别为1 199.44、820.00和748.89μS·cm~(-1),较未覆盖醋渣处理分别降低16.9%、36.7%和22.9%;醋渣覆盖后土壤的氯离子含量分别为104.71、63.14和58.40mg·kg~(-1),较未覆盖醋渣处理分别降低23.0%、42.9%和33.1%;醋渣覆盖后宁麦13、扬麦20和扬麦25的产量分别为2 757.69、3 326.69和3 647.13kg·hm~(-2),较未覆盖醋渣处理分别增产259.9%、74.5%和43.2%。说明,醋渣覆盖能显著降低土壤电导率和土壤氯离子含量,显著提高小麦籽粒产量。此外,醋渣覆盖还能显著提高小麦的有效穗数、株高和千粒重,但不同品种间的小麦穗长、穗粒数和小穗数等存在差异。综合来看,醋渣覆盖可降低新垦滩涂农田盐渍土的盐度,促进滩涂新垦麦田小麦生长发育,提高小麦产量。     

外引大麦SSR标记遗传多样性及其与农艺性状的关联分析

为了掌握引进种质资源遗传状况,以55份国外大麦品种为材料,利用SSR分子标记分析了其遗传多样性及性状与标记的关联关系。结果表明,54对SSR标记从55份材料中共检测出154个等位基因、167种基因型。基因多样性变化范围为0.103~0.708,平均值为0.448。PIC变化范围为0.098~0.651,平均值为0.382。不同材料间的遗传相似系数(GS)变化范围为0.533~0.940,平均值为0.722。在GS值约为0.682处可将55份材料分为3类,分别包含49、2、4份材料。群体遗传结构分析将供试材料分成3大亚群,各包含9、24、22份材料。基于GLM模型的关联分析,在P0.01水平下共检测到16对与株高、穗长、穗下茎长、千粒重和全生育期等5个农艺性状相关联的标记,对性状的解释率的变化范围为6.3%~33.1%。其中,5对标记同时与多个农艺性状相关联。