大麦RIL群体籽粒功能成分含量的遗传分析

为选育出高功能成分含量的大麦新品种,以紫光芒裸二棱×Schooner构建的包含193个株系的RIL群体为材料,在玉溪和白邑2个生态点种植,对总黄酮、生物碱、γ-氨基丁酸和抗性淀粉含量进行测定及遗传分析。结果表明,不同生态条件下,大麦RIL群体籽粒4个被测功能成分的含量差异较大,群体间呈现广泛的遗传变异;总黄酮、生物碱及抗性淀粉含量均呈正态分布,表现为连续变异,由多基因控制;γ-氨基丁酸含量呈偏态分布,受主效基因控制。生态环境对大麦RIL群体籽粒4个被测功能成分含量的影响较大,低海拔高温气候有利于该群体总黄酮、γ-氨基丁酸及抗性淀粉含量的提升,高海拔冷寒气候有助于生物碱含量的增加。     

大麦旗叶长和宽的QTL分析

为解析调控大麦旗叶大小的遗传机制,以1个大麦重组自交系(RIL)群体(由J36528和BMJ89为亲本构建,包含125个F10代)为材料,利用447个DArT和8个SSR标记绘制遗传连锁图谱,结合4年2点共6个生态环境下测得的旗叶长和宽表型数据,鉴定旗叶长和宽相关的QTL。结果表明,所构建的遗传图谱包含7个连锁群,总长1 034.96 cM,平均每条染色体147.85 cM,标记密度为2.27 cM。共检测到7个旗叶长QTL和5个旗叶宽QTL,分布在2H、4H、5H、6H和7H染色体上。其中,有2个旗叶长主效位点 QFll.sicau-JB-5H.2和 QFll.sicau-JB-6H.1,能够在多环境下稳定表达,表型变异解释率范围分别为12.02%~  19.95%和16.69%~16.99%;二者累加对旗叶长具有增加效应,聚合这2个位点对大麦旗叶长的调控和产量提升具有潜在价值。另外,有1个旗叶宽主效位点 QFlw.sicau-JB-4H在多环境下能够稳定表达,表型变异解释率为15.03%~23.99%。将主效QTL锚定到大麦参考基因组后比对发现, QFll.sicau-JB-6H.1可能为新位点,而 QFll.sicau-JB-5H.2可能与小麦第五部分同源群检测到的旗叶长位点具有同源性。本研究鉴定获得的与旗叶长和宽相关的稳定表达的主效QTL对大麦不同旗叶形态基因的精细定位和分子辅助育种提供了依据。     

播种季节和割苗期对大麦苗粉营养成分的影响

为探究不同季节播种和割苗期对大麦苗粉营养成分的影响,以48个云南大麦品种（系）为材料,进行秋、冬、春、夏四季播种和不同时期割苗处理,对大麦苗粉4个营养功能性成分进行测定分析。结果表明,秋播大麦苗粉的总黄酮（156.21 mg·100 g^-1）、生物碱（106.73 mg·100 g^-1）、γ-氨基丁酸（186.40 mg·100 g^-1）、蛋白质（30.79%）含量高于冬、春、夏播,且秋播与冬播、秋播与夏播间4个被测指标差异均显著。相同季节播种,分蘖前期割苗苗粉的总黄酮、生物碱、蛋白质含量均高于主茎抽穗期割苗,以秋播分蘖前期割苗苗粉的总黄酮（161.85 mg·100 g^-1）、生物碱（106.80 mg·100 g^-1）、γ-氨基丁酸（202.44 mg·100 g^-1）、蛋白质（32.66%）含量最高。二棱大麦苗粉的γ-氨基丁酸、总黄酮、蛋白质含量均高于多棱大麦。综上所述,秋播最适于云南大麦生产苗粉;延迟割苗期会降低大麦苗粉营养功能成分含量;二棱大麦品种（系）苗粉的营养成分含量高于多棱大麦;本研究条件下,适于生产麦苗粉的品种有云啤5号、云啤9号、矮思4号。     

大麦穗长和株高QTL的鉴定

为挖掘大麦穗长和株高的QTL位点,以1个大麦重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体（以J36528和BMJ89为亲本,包含125个F₁₀代）为材料,基于本课题组前期利用DArT标记构建的连锁图谱,结合4年2点共6个不同生态环境测得的穗长和株高表型数据,鉴定大麦穗长和株高QTL。结果表明,共鉴定到3个穗长QTL和2个株高QTL,分别分布在2H、3H、6H和7H染色体上,其中,穗长位点 Qsl.sicau-JB-2H在2个环境中被检测到,能够解释11.38%~14.66%的表型变异; Qsl.sicau-JB-7H在6个环境中均被检测到,能够解释35.10%~46.34%的表型变异;而 Qph.sicau-JB-6H仅在1个环境中被检测到,可解释17.99%的表型变异。株高位点 Qph.sicau-JB-6H在5个环境中均被检测到,能够解释16.36%~21.18%的表型变异;而 Qph.sicau-JB-3H仅在1个环境中被检测到,可解释15.40%的表型变异。本研究为解析大麦植株形态和产量性状遗传机制以及分子辅助育种奠定了基础。     

玉米主要营养品质性状的QTL定位

以LX00-6×E28的278个F_2:3家系为作图群体,通过SSR标记利用MAPMAKER/EXP3.0和Mapdraw 2.0构建遗传连锁图谱.该连锁图覆盖玉米基因组1 508.1 cM,包含124个标记,相邻两标记的平均距离为12.2 cM.利用QTLMaper2.5软件,结合主要品质性状的检测结果,运用复合区间作图法,以LOD=2.0对玉米主要品质性状进行全基因组QTLs扫描,检测到两个与淀粉含量相关的QTL位点,分别位于第1、8条染色体上,表现为部分显性效应和加性效应,并在第1条染色体上检测到1个与油分含量相关的位点,表现为加性效应.     

小麦矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b的降秆效应及株高相关QTL挖掘

株高是决定小麦抗倒伏能力的重要农艺性状,为验证已克隆矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b的降秆效应、并发掘新的株高相关QTL位点,以济麦44×济麦229构建的285份重组自交系（RIL）群体为材料,于2020-2021年（济南）和2021-2022年（济南和济阳）在试验基地种植并调查每个家系的株高。利用已开发的Rht-B1b和Rht-D1b特异性分子标记检测群体内家系基因型,分析不同基因型间株高差异,利用小麦55K SNP芯片进行基因型检测并构建了高密度遗传连锁图谱,对株高进行QTL定位分析。结果表明,285份RIL家系中,82份材料含有Rht-B1b基因,78份材料含有Rht-D1b基因,29份材料同时含有Rht-B1b和Rht-D1b基因。根据基因检测结果,Rht-B1b可降低株高6.76~8.83 cm（8.10%~10.75%）,Rht-D1b可降低株高11.68~16.60 cm（14.68%~17.36%）,Rht-B1b和Rht-D1b基因同时存在可降低株高8.85~35.80 cm（11.05%~34.82%）。2 344个骨架标记用于构建遗传连锁图谱,图谱总长度3 349.95 cM,标记平均密度为1.43/cM。株高性状QTL分析共检测到6个QTL,分布于1A、1B、2B、4B和4D染色体上,单个QTL可以解释0.81%~32.32%的表型变异,检测到2个在3个环境及BLUE值下稳定存在的主效的QTL,为已克隆的Rht-B1b和Rht-D1b基因,分别可以解释10.40%~20.12%和22.25%~32.32%的表型变异。此外,Qph.saas-4D.1和Qph.saas-2B.2可在2个环境下被检测到,其中Qph.saas-4D.1与多个前人的研究得到的QTL位点相近,可能为同一QTL位点,Qph.saas-2B.2未发现与前人研究的结果重合,可能为株高新QTL位点,研究结果将为进一步矮秆基因的精细定位和矮化育种提供理论参考。     

叶片衰老抑制基因PSAG12-IPT在小麦遗传改良中的应用

为了解叶片衰老抑制基因 P_SAG12-IPT在小麦遗传改良中的作用，利用共表达P_SAG12和IPT的转基因小麦材料（T_IPT-XN1376）与推广小麦品种陕麦159、周麦18、远丰175、西农979和郑麦9023杂交，并对其后代进行分子标记辅助选择和叶绿素含量测定，研究 P_SAG12-IPT基因在小麦中的遗传特点及其与衰老和叶片叶绿素含量的关系。结果表明，150个转基因株系中，携带 P_SAG12-IPT植株与不携带 P_SAG12-IPT植株的分离比为110∶40，χ检验表明，符合3∶1的分离特点，说明 P_SAG12-IPT基因以单基因形式在子代中稳定遗传。携带 P_SAG12-IPT的F₂株系平均叶绿素含量（55.4 mg·g^-1）比不携带 P_SAG12-IPT的F₂株系（51.7 mg·g^-1）提高7%，说明 P_SAG12-IPT基因能够降低植株叶片叶绿素的降解速率，使叶片维持较长持绿时间，延缓叶片衰老。     

利用多种SSR引物构建小麦遗传连锁图谱及其多态性分析

为完善小麦遗传图谱并对小麦主要品质性状进行QTL定位,以小麦京771和Pm97034及其173个后代重组自交系(RIL)为作图群体,利用906对SSR引物筛选出RIL群体双亲表现多态性的引物270对,多态性频率为29.8%.利用这270对引物对RIL群体进行分析,共检测到184个多态性标记位点,利用其中的129个标记构建小麦分子的遗传连锁图谱.用Mapmaker 3.0和Mapdraw V2.1软件将129个SSR位点绘在小麦遗传连锁图上,该图谱覆盖小麦基因组全长2 106.2 cM,标记间的平均遗传距离为16.32 cM.     

扬麦13/C615重组自交系籽粒蛋白质含量和硬度性状QTL分析

籽粒蛋白质含量和硬度是评价小麦品质的重要指标,也是小麦品质育种的主要选择指标。为挖掘新的与小麦品质相关的QTL,以扬麦13为父本,以CIMMYT引进种质C615为母本,构建了包含198个家系的重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体,利用小麦90K SNP芯片构建遗传图谱,并结合群体在4个环境下的籽粒蛋白质含量和硬度性状,对这两个性状进行QTL定位。结果表明,后代的品质性状偏向于扬麦13; 94个家系的籽粒蛋白质含量平均值小于12.5%,硬度平均值小于50,符合国家弱筋小麦籽粒品质标准;构建的遗传图谱覆盖小麦 21条染色体,长度为4 853.76 cM,平均图距为5.79 cM;共检测到4个与籽粒蛋白质含量显著相关的QTL,分别位于2D染色体短臂、3D染色体短臂、5B染色体短臂和7A染色体长臂上,除 QGpc.yaas-3DS的增效基因来源于扬麦13外,其余3个QTL的增效基因均来自C615。 QGpc.yaas-2DS在4个环境中均能检测到,单个QTL的表型贡献率为2.80%～  11.79%,其他3个QTL均仅能在1个环境下检测到,表型贡献率为  3.09%～9.79%;共检测到2个与籽粒硬度性状显著相关的QTL,分别位于4A染色体长臂和5D染色体短臂上,硬度增效基因都来自C615, QHA.yaas-4AL在2个环境能检测到,表型贡献率为3.17%～3.84%; QHA.yaas-5DS在4个环境下能检测到,表型贡献率为  26.37%～37.51%。聚合2个硬度增效基因的家系硬度值均达到硬质麦水平（硬度值≥50）。综上,扬麦13可作为优异亲本用于弱筋小麦品质育种,定位到的稳定的QTL/基因可为小麦籽粒蛋白质含量和硬度性状的分子标记辅助育种提供帮助。     

小麦品系91260抗白粉基因的分子标记定位

白粉病是小麦的重要病害之一,可造成小麦严重减产。小麦品系91260具有优良的成株期白粉病抗性并对白粉菌生理小种E09免疫。为给抗白粉病小麦育种提供参考,本研究对抗病品系91260和感病品种豫麦49的杂交F₂代群体进行遗传分析。结果发现,F₂代群体中抗感植株的分离比为9∶7,表明91260含有两对显性互补的抗白粉基因,暂时命名为Ml91260-1和Ml91260-2。SSR分子标记分析表明,Ml91260-1位于2AL染色体上,侧翼分子标记为Xcfa2263和Xwmc170,遗传距离分别是8.3 cM和4.1 cM;Ml91260-2位于2BL染色体上,侧翼分子标记为Xgpw4103和Xwmc332,遗传距离分别是4.1 cM和6.7 cM。其中,Ml91260-2是2BL上新的抗白粉病基因。     

利用三倍体胚乳遗传模型定位爆裂玉米子粒蛋白含量QTL

在两种环境条件下种植以普通玉米自交系丹232和爆裂玉米自交系N04为亲本构建的259个F23∶家系群体,采用SSR标记构建了包含183个标记的爆裂玉米遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组1762.2cM,标记间平均距离为9.6cM。利用三倍体胚乳遗传模型和区间作图方法对子粒蛋白含量进行了QTL定位和效应分析。在春、夏播条件下均检测到6个QTL,分别位于第1、3、4、6、7和第8染色体上,其中春、夏播条件下都检测到的QTL有3个,可解释的表型总变异分别为42.85%和53.19%,单个QTL可解释的表型变异为4.50%～17.70%。表现为加性、部分显性、显性和超显性的QTL数目分别为2、2、2和6。3个QTL的增效基因均来自丹232,其余QTL的增效基因均来自N04。     

春小麦旗叶长度、宽度及叶绿素含量QTL分析

为了提高高产和理想株型小麦的选育效率,以普通小麦(Triticum aestivum L.)宁春4号和宁春27号杂交得到的128个F9代重组自交系(RILs)为试验材料,利用从1 001个SSR标记中筛选出的307个在亲本之间存在多态性的标记对该群体进行遗传分析和QTL检测.构建了覆盖小麦21对染色体的包含291个SSR标记的遗传连锁图谱,遗传距离总计2 576.09 cM,标记间平均遗传距离为8.85 cM.以复合区间作图法(ICIM)分别对旗叶长度、宽度和叶绿素含量进行加性QTL检测,分别检测到6、8和4个QTL.多数QTL只在单一生态环境下检测到,说明这些性状受一定环境因素的影响.     

西藏青稞产区土壤和籽粒硒含量调查研究

为明确西藏青稞产区土壤和籽粒硒含量及两者之间的关系，对西藏青稞主产区80个地点的青稞籽粒和土壤进行取样调查，研究不同青稞产区土壤全硒含量、有效硒含量和青稞籽粒硒含量及其成因。结果发现，西藏青稞产区土壤全硒含量范围在0.026～0.432 mg·kg^-1，平均值为0.180 mg·kg^-1；根据土壤全硒含量分类标准，缺硒土壤占49%，硒适量土壤占33%，富硒土壤占18%，富硒土壤主要分布在雅鲁藏布江以南地区。土壤有效硒含量范围在0.001～0.059 mg·kg^-1，平均值为0.013 mg·kg^-1。青稞籽粒硒含量范围在0～0.098 mg·kg^-1，平均值为0.011 mg·kg^-1；根据籽粒硒含量分类标准，其中90%属于硒缺乏。青稞主产区土壤全硒含量与土壤有效硒含量之间及二者与青稞籽粒硒含量之间均呈显著正相关关系，说明土壤全硒和有效硒含量可作为衡量青稞富硒潜力的有效指标。土壤有效硒每增加0.01 mg·kg^-1，籽粒硒含量增加0.014 4 mg·kg^-1。本结果有助于西藏富硒土壤资源的合理开发、富硒青稞等农作物生产。     

小麦雄性不育系AL18A育性恢复基因的QTL定位

为加快AL型杂交小麦的发展,以不育系AL18A、恢复系99AR144-1及二者杂交F2代群体为材料,选用SSR标记和分离群体分组分析法进行育性恢复基因的QTL定位。结果表明,育性恢复由主效和微效基因共同控制,采用复合区间作图法分析,在1B染色体上检测到了1个主效恢复基因QTLqRf-1B-1,在5AL染色体上检测到了1个微效QTLqRf-5A-1。qRf-1B-1位于SSR标记Xbarc8与Xgwm413之间,与两标记的遗传距离分别为0.85cM和2.00cM,LOD值为14.06,加性效应为18.87,可解释22.43%的表型变异;qRf-5A-1位于SSR标记Xgwm595与Xgwm410之间,与两标记的遗传距离分别为10.00cM和0.10cM,LOD值为3.18,加性效应为12.32,可解释5.44%的表型变异。     

大麦品种扬农啤5号的黄花叶病抗性QTL定位

为分析大麦黄花叶病抗性基因的位置和效应,以高抗大麦品种扬农啤5号和感病大麦品种日引3号构建的253个RIL群体及亲本为材料,利用在双亲间具有多态性的108对SSR分子标记构建遗传群体连锁图谱,结合大麦黄花叶病抗性表型数据,采用QTL IciMapping 4.0软件进行大麦黄花叶病抗性QTL分析。结果表明,在大麦染色体1H、2H、5H和7H共检测到6个与大麦黄花叶病抗性相关的QTL,这6个QTL对大麦黄花叶病抗性的贡献率为4.39%～14.92%。其中,位于2H染色体的QTL qRYM-2Hb在3年9个时期均能检测到,介于标记区间GBM1309～EBmac0415,可解释5.70%～14.92%的表型变异,与已定位的 Rym16~(Hb)的位置相近,可能是 Rym16~(Hb)的等位基因;位于2H染色体的QTL qRYM-2Ha在2年3个时期均能检测到,介于标记区间EBmac0640～Bmag0744,可解释5.00%～10.88%的表型变异,可能是1个新的抗性位点;其他4个抗性QTL均仅在1年1个时期检测到,是否真实存在尚需进一步验证。同时,所有QTL的加性效应均为负值,表明定位的6个大麦黄花叶病抗性基因均来自母本扬农啤5号。     

高油玉米突变体子粒油分QTL定位

以EMS诱变获得的高油玉米突变体ce03005为材料,对子粒油分含量进行遗传分析,并以B73×ce03005的BC群体构建连锁图谱,考察玉米167个BC1S1家系的油分含量的变化。结果表明,利用101个SSR标记,所构建遗传图谱总长度为1 611.7 c M,标记间平均距离为15.9 c M。用复合区间作图法进行QTL分析,共检测到5个控制子粒油分含量的主效QTL和6个微效QTL,分别位于第1、6、7染色体上;所有QTL位点的含油量正向贡献均来自高油突变体;单个油分QTL的贡献率变幅为4.58%~18.62%。     

小麦穗部性状和株高的QTL定位及T6VS·6AL易位效应分析

为了发掘新的穗部性状和株高QTL,利用扬麦17与扬麦18杂交后代206个单株组成的F2群体,构建了一个由141个SSR标记组成的全长1005.1cM的遗传图谱。该图谱包括26个连锁群,覆盖15条染色体,标记间平均距离为7.03cM。结合F2和F2:3群体的表型数据,对穗部性状和株高进行QTL分析,利用复合区间作图法检测出15个QTL,分布在2B、2D、4B、5A、5B和7A染色体上,其中4个QTL能够同时在两个世代被检测到,表型变异解释率为1.93%~20.78%,穗长QTLQSl-YY-2D、QSl-YY-5A和株高QTLQPh-YY-4B的贡献率超过10%。根据6VS特异性标记鉴定和表型调查结果,推测扬麦18的6VS上携带有增加穗长和穗粒数的基因,且为部分显性。2B染色体上总小穗数和5B染色体上穗粒数、穗基部结实粒数的QTL增效等位基因及2D、4B染色体上降低株高的QTL增效等位基因均来自扬麦18,表明该品种可作为具有高产潜力的小麦育种材料加以利用。     

两种光、氮条件下玉米苗期根冠性状QTL定位

以根、冠性状差异显著的亲本478和Wu312为基础材料,构建了含218个株系的F8重组自交系群体,利用该群体构建了包含184个SSR标记的遗传连锁图谱,图谱总长度为2 084.1 cM,平均图距为11.3 cM。在低光、高氮下和高光、低氮下对玉米苗期地上部干重、根干重、根冠比、最大根长进行了QTL定位分析,两种条件下共定位到21个与苗期根冠性状相关的QTL位点,低光、高氮条件下定位到11个QTL位点,高光、低氮条件下定位到10个QTL位点,分别位于第1、2、3、4、5、6、7、9染色体上。第6染色体上定位到7个位点,其中一个为控制低光、高氮下根干重的主效位点,贡献率为25.3%。在第1染色体上umc1335-bnlg1556区段同时检测到高光、低氮条件下地上部干重和根冠比的QTL位点,这些位点与地上部干物质的形成密切相关。