基于GBS技术构建四倍体杂交冰草超高密度遗传连锁图谱

冰草是优良的牧草,也是小麦等麦类作物抗逆遗传改良的重要基因库。构建冰草超高密度遗传连锁图谱,有利于冰草的标记辅助育种和遗传分析。本研究利用基因分型测序（GBS）技术,对四倍体杂交冰草F₂分离群体的115个单株及其亲本蒙古冰草和航道冰草进行高通量SNP基因分型,经测序获得了超过584 Gb的数据,SNP鉴定以及完整度和偏分离过滤后,最终得到了5 035个高质量的SNP标记;采用Join Map 4.0作图软件构建四倍体冰草超高密度遗传连锁图谱,该遗传图谱包括14个连锁群,各连锁群的长度范围在68.959～280.309 cM之间,平均长度为153.473 cM,覆盖的基因组总长度为  2 148.621 cM,标记间的平均距离为0.427 cM。该图谱是目前冰草中分子标记数目最多、密度最高的遗传连锁图谱,为进一步开展冰草品质、抗性等重要性状的QTL定位、图位克隆及分子标记辅助育种研究等奠定了基础。     

四倍体杂交冰草SRAP和SSR分子标记遗传连锁图谱构建

为了给后期冰草抗旱耐寒基因筛选及QTL图位克隆搭建平台,并为产量及相关性状QTL定位和分子标记辅助育种奠定基础,以航道冰草和蒙古冰草为亲本,杂交加倍后随机选取180个F₂分离单株为作图群体,利用SRAP和SSR分子标记进行四倍体杂交冰草遗传连锁图谱的构建。结果表明,构建的图谱包含475个标记（240个SRAP标记和235个SSR标记）,分布于14个连锁群,图谱全长为1 592.7 cM,标记间平均间距为3.35 cM,各连锁群长度范围为67.6~145.2 cM。该图谱密度较高、标记位点分布均匀且连锁群更加饱满。     

冰草蛋白质含量等4个重要性状的QTL定位研究

为深入开展冰草优异基因的图位克隆、精细定位及标记辅助育种,以四倍体杂交冰草246个F2群体分离单株及其亲本为材料,在前期已构建出的冰草高密度分子遗传连锁图谱基础上进行了粗蛋白质含量、粗脂肪含量、茎叶比及单株产量4个重要性状的QTL定位分析。结果发现,在连锁系数LOD阈值>2.0条件下,4个被测性状共检测到37个QTLs,14个连锁群上均有分布,其遗传贡献率变化范围为6.1%~37.8%。在37个QTLs中,控制粗蛋白质含量性状的有6个,控制粗脂肪含量性状的有9个,控制茎叶比性状的有12个,控制单株产量性状的有10个。     

大豆分子标记遗传图谱的整合及其应用

图谱整合是弥补单个作图群体因分子标记多态性的局限性而难以构建高密度图谱的有效方法.利用具明显农艺性状差异的大豆品种间杂交组合(科丰1号×南农1138-2、南农87-23×NG94-156、苏88-M21×新沂小黑豆和皖82-178×通山薄皮黄豆甲)所衍生的重组自交系群体分别构建了含有560,223,195,133个分子标记的遗传连锁图谱.以各图谱共有SSR标记作为锚定标记,使用JoinMap3.0进行图谱整合,得到一张包含20个连锁群,795个分子标记,总遗传距离2 772.9 cM,平均间距3.49 cM的整合图谱.各连锁群的标记个数在24～69之间,遗传距离在77.1～224.7 cM之间.与Song等的公共图谱比较,标记在连锁群上的分布和位置高度吻合,并增加了5个公共图谱上没有的SSR标记,另有6个SSR标记定位在不同的连锁群上.通过整合图谱可将关联分析所获基因/QTL定位到连锁群区间;便于不同群体定位结果间的比较;并找寻与之连锁更紧密的邻近标记.鉴于本图谱所用作图群体的亲本与国内育种常用材料的遗传来源相近,将更便于国内育种性状的QTL定位研究.     

冰草可溶性碳水化合物含量等重要品质性状的QTL定位

冰草是小麦的重要优质基因源,为更好地利用冰草资源进行小麦育种,以四倍体杂交冰草F_2群体的246个分离单株无性系及其亲本为材料,在课题组前期已构建的冰草高密度分子遗传连锁图谱上,利用区间作图法对两年一地环境条件下测定的冰草WSC、淀粉和粗纤维含量的QTL进行了定位分析。结果发现,在LOD2.5的条件下,共检测到85个QTLs位点;在两年一地不同环境条件下均能检测到的稳定QTLs有11个,分布在冰草LG1、LG3、LG8、LG9、LG10和LG14连锁群上,遗传贡献率范围在10.1%～41.4%之间。贡献率20%的主效QTLs有6个,分别是qwsc1-1(2)-1、qwsc10-1(2)-2、qwsc14-1(2)-3、qst3-1(2)-5、qcf1-1(2)-3和qcf8-1(2)-2。本研究明确了各稳定QTLs的分子标记位点和遗传效应,为深入开展冰草3个品质性状QTL的精细定位及分子标记辅助育种等研究奠定了基础。     

高粱分子遗传图谱的构建

以感、抗螟虫高粱自交系ICSV745和PB15881-3杂交获得的252份F5重组自交系为试材,采用SSR分子标记,构建了包含10个连锁群、104个SSR分子标记组成的高粱连锁图谱.该图谱覆盖基因组长度1 656 cM,平均图距15.9 cM.连锁群上有22.1%偏分离,偏分离标记在连锁群上聚集出现.     

基于SRAP分子标记的栽培种花生遗传连锁图谱构建

采用新型分子标记SRAP(sequence-related amplified polymorphism)技术,以杂交组合(豫花4号×郑8903)的F2群体为材料构建花生栽培种的分子遗传连锁图谱。采用238对SRAP引物对豫花4号和郑8903进行多态性筛选,结果表明用SRAP引物能充分反映两亲本之间的多态性,每个引物组合可产生10~30个左右清晰可辨的条带。筛选多态性较好的78对引物对其F2群体进行分析,共得到287条多态性条带,每对引物组合产生的多态性条带从1~9条不等,平均产生3.68个多态性条带。采用Mapmaker/EXP3.0软件对产生的287个标记位点构建连锁群(LOD≥3.0),共223个标记位点进入到22个连锁群中,总长2 129.4cM,标记间平均间距为9.55cM。标记在整个连锁群中分布相对比较均匀,这是目前首张基于SRAP分子标记建立的花生栽培种遗传连锁图谱。     

利用重组近交系群体检测花生青枯病抗性SSR标记

用抗青枯病花生品种远杂9102与感病品种Chico杂交，从F2起用单粒传法构建了花生重组近交系群体（RIL）F6和F7。采用354对SSR引物对重组近交系F6群体的基因组DNA鉴定，获得多态性标记45个。结合重组近交系群体F6和F7青枯病抗性鉴定结果，应用相关软件统计分析，构建了栽培种花生部分遗传连锁图。图谱总长度为603.9cM，含29个标记（28个SSR标记和1个表型标记）的8个连锁群，还有17个独立的SSR标记；获得了与青枯病抗性相关的SSR标记2个（7G02和PM137），位于该图谱的第1连锁群上，与青枯病抗性基因间的遗传距离为10.9cM和13.8cM，并且位于抗性基因的两侧，两标记间的距离为23.7cM。     

红麻SRAP、ISSR遗传连锁图构建的初步研究

应用SRAP、ISSR标记构建红麻分子遗传连锁图,以半野生种Ga42（源自加纳）和栽培种阿联红麻（源自埃及）杂交产生的203株F2代分离群体作为作图群体。筛选出多态性好的27对SRAP引物组合和5个ISSR引物,对F2作图群体进行PCR扩增,共产生108个多态性条带,平均每个引物组合产生3．4个多态性条带。最多的可产生8条多态性条带。应用MAPMAKER／EXP3．0软件对108个多态性条带进行遗传连锁分析,被分为16个连锁群（LOD≥3．0）,初步构建了首张红麻遗传连锁图谱。该图谱总长为1336．6cM,平均两个标记位点间距为17．82cM。本文还讨论了图谱构建存在的偏分离有关问题与对策。可为进一步构建较高密度、分布均匀的遗传图谱及基因定位奠定了良好的基础。     

大麦DH群体在耐低氮相关遗传连锁图谱初步构建中的运用

为给大麦耐低氮基因的发掘提供参考,以耐低氮品种BI-04和氮敏感品种BI-45为亲本,用通过花药离体培养方法得到的84个单倍加倍体(DH)后代作为作图群体进行耐低氮性遗传图谱的构建。利用376对SSR引物对亲本BI-04和BI-45进行多态性检测,共筛选出76对多态性引物,多态性频率为20.2%。利用Joinmap 4.0作图软件构建BI-04×BI-45 DH群体分子标记连锁图谱,取LOD>3.0进行分子标记连锁分析,构建了含有7个连锁群、27对标记的分子标记连锁图谱,连锁群总长度为303.6 cM,标记之间的平均遗传距离为11.24 cM。这7个连锁群包含了大麦的7条染色体,为大麦耐低氮的QTL分析奠定了一定的基础。     

甘蓝型油菜遗传图谱的构建及开花期的QTL分析

在由两个春性甘蓝型油菜双低品种DH401（早花）和Q2（迟花）的F1代植株通过小孢子培养所获得的DH（doubled haploid）群体中，应用SSR、SRAP及AFLP标记构建了一张遗传连锁图谱，并对开花期性状进行了数量性状座位（QTL）分析。在亲本间共检测到263个有多态性的遗传标记，其中SSR标记有88个、SRAP标记101个及AFLP标记74个。其中248个标记分布于19个连锁群，总遗传距离为1634.7 cM，标记间平均遗传距离为6.6 cM，标记偏分离比例达到27.4% (p<0.01)且主要集中在第4、5连锁群。应用QTLMAPPER 1.6在武汉、和政分别检测到2个和4个控制开花期的主效QTL位点，分别解释了68.63%和75.83的开花期表型变异，其中有2个主效QTL位点在这两地同时被检测到。另外也分析了影响开花期的上位效应并探讨了本研究结果在实际育种中的意义。     

茶树AFLP分子连锁图谱的构建

采用改进的AFLP技术体系,对祁门4号×潮安大乌叶的F1代群体进行连锁图谱的构建。经22对引物组合的选择性扩增,共获得1925条带,平均每对引物产生87.5条带,获得多态性带485条,多态性带的比率为25.19%。共有356(73.40%)个多态性位点符合孟德尔分离比例(P=0.01),其中发生1:1分离的位点为247(69.38%)个,发生3:1分离的位点为109(30.62%)个。采用Mapmaker/Exp3.0软件进行连锁分析,分别构建了祁门4号与潮安大乌叶的AFLP分子连锁图谱,其中母本图谱包括由208个标记组成的17个连锁群,总图距为2457.7cM,标记间平均间距为11.9cM。父本图谱包括由200个标记组成的16个连锁群,总图距为2545.3cM,标记间平均间距为12.8cM。     

大穗材料高麦1号/ 密小穗F2群体穗长性状的QTL初步定

为了解小麦穗长性状的遗传特性,并将其应用于分子标记辅助育种,以大穗材料高麦1号/密小穗的292个植株的F2群体为材料,利用SSR标记对穗长进行了QTL定位分析.结果表明,选用500对SSR引物对高麦1号和密小穗两个亲本进行多态性检测,共获得180对在双亲问有多态性的引物,多态性引物检出率为36.0％.利用这180对引物进一步进行F2群体筛选,有96对引物在群体中表现出多态性,占多态性标记的53.3％.利用QTL_IciMapping软件构建出小麦染色体组的8个连锁群图谱,并将96对SSR引物定位到遗传连锁图谱上.图谱全长1 383.29 cM,标记间的平均遗传距离15.37 cM.平均每个连锁群有11.25个标记,含有标记最多的是4A和6B染色体,各有17个标记,其次是3A和7B染色体,含有9～14个标记,1B和5D染色体含有的标记最少,只有5～7个.共检测出7个与穗长相关的QTL位点,包括6个加性QTL和1个加性+显性QTL.7个QTL的加性效应值均为正值,单个QTL的贡献率为2.04％～15.26％.其中3A染色体上的QTL位点距离其最近标记只有0.58 cM,为连锁最紧密的一个位点,并且其加性效应值最大,可解释表型变异的15.26％.因此,3A染色体上存在控制穗长的主效基因.     

基于吉846/掖3189重组近交系群体的玉米丝黑穗抗性的QTL分析

基于实验室前期构建的吉846(高抗)/掖3189(感病)含273个家系的F7重组自交系(RIL)群体的连锁图谱,进一步筛选多态性的SSR标记加密图谱,结合3年抗病鉴定结果对玉米抗丝黑穗病进行QTL定位。结果表明,将亲本间存在差异的66个新SSR标记加密到遗传图谱中,构建含160个SSR标记和49个AFLP标记的遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组3302.8 cM,平均图距15.8 cM。应用完备区间作图法共检测到3个抗丝黑穗病相关QTL,分别位于染色体bin2.09、bin3.04和bin9.04区域。利用混合线性模型法检测到7个未报道的抗病相关QTL,分别位于染色体bin2.05、bin6.02、bin8.05、bin9.01、bin10.03和bin10.07区域。     

甘蓝型油菜pol CMS育性恢复基因的分子标记

以甘蓝型油菜pol CMS不育系1141A及其恢复系花叶恢为亲本构建F2分离群体，并进一步构建可育和不育分离群体集团。利用RAPD、SSR、AFLP等技术进行标记筛选，获得与Rfp基因连锁的2个分子标记，这2个标记分布于Rfp的两侧，其中，AFLP标记E7P16230与Rfp遗传图距最近，为4.3cM；另一侧的RAPD标记S1-500与Rfp遗传图距为10.8cM。     

玉米产量及相关性状的QTL分析

以玉米自交系吉846和掖3189为亲本,组建含有280个F7家系的RILs群体为试验材料,构建含117个SSR位点和50个AFLP位点的遗传连锁图谱,图谱总长度2 638.3cM,标记间平均距离15.8cM。采用复合区间作图法对10个产量及相关性状进行QTL分析,共检测到108个QTL,其中4个QTL相对稳定表达。结果表明,第1染色体上控制株高的qPh-2-1,位于标记P66M89315-P37M70169之间,可提供的表型贡献率为5.72%～8.40%;第3染色体上控制穗位高的qEh-3-1,位于标记P66M47273-umc1400之间,可提供的表型贡献率为17.01%～21.06%,为主效QTL;第4染色体上控制穗长的qEl-4-2,位于标记umc1058-umc2289之间,可提供的表型贡献率为4.42%～6.72%;第8染色体上控制穗粗的qEd-8-1,位于标记bnlg240-umc1268之间,可提供的表型贡献率为5.33%～9.57%。Bin2.00-2.01、Bin2.04-2.05、Bin3.05-3.09、Bin7.01-7.02和Bin8.05-8.07这5个区域可能是产量及相关性状QTL的密集区域。     

冰草10个主要农艺性状的QTL定位研究

为了给冰草分子标记辅助育种提供依据,以蒙古冰草、航道冰草及其F2群体为试验材料,在已构建的冰草分子连锁遗传图谱的基础上采用多QTL模型法对茎粗、叶长、叶宽、分蘖数、茎叶比、叶片数、小穗长、单株鲜重、单株干重等10个主要农艺性状进行了QTL定位分析.试验共检测到13个QTL,分布在1、2、3、4、5、7共6个连锁群上,其加性效应各不相同,遗传贡献率变化范围为10.1％～33.9％.在13个QTL中,有1个与株高相关QTL、1个叶长相关QTL,1个单株鲜重相关QTL,2个单株干重相关QTL,1个叶宽相关QTL,1个分蘖数相关QTL,2个茎粗相关QTL,1个叶片数相关QTL,2个茎叶比相关QTL,1个穗长相关QTL.