甘蓝型油菜分枝数QTL定位及其候选基因预测

分枝数是影响油菜产量的重要株型性状之一。为了有助于油菜分枝数的分子标记辅助育种,以甘蓝型油菜品系888-5(多分枝)和M083(少分枝)杂交形成的重组自交系(RIL)群体为材料,通过利用第一张油菜60KSNP芯片对群体进行高通量SNP分型,并结合单环境和多环境2种QTL检测方法对RIL群体在4个环境(武汉-2012、武汉-2013、扬州-2012和扬州-2013)下分枝数进行QTL定位。结果表明:共检测出18个分枝数QTL,分布于A2、A6、A7、C1和C4连锁群。其中11个QTL在2个以上环境下可重复检测到;有2个QTL与环境之间存在互作效应。主效QTL 2个(qBN2-3和qBNE2-1),分别在3个、4个环境下重复检测到,可解释的表型变异为13.12%~20.60%,2.80%~30.10%。qBNE2-1与环境存在互作效应。另外,通过利用SNP标记侧翼序列和油菜基因组比对作图,从3个QTL(qBN2-1、qBN7-6和q BN7-8,三者可解释的表型变异分别为19.40%~17.30%、5.70%~12.21%和7.88%~10.32%)的基因组区段内(分别为279kb、165kb和562kb)共筛选出4个与分枝数有关的候选基因,它们的拟南芥同源基因(分别为CUC2、PIN3、F23N20.8和PIN4)均参与拟南芥分枝数的分化或形态建成。     

甘蓝型油菜萌发期耐盐性QTL定位及耐盐种质资源筛选

油菜是修复利用盐碱地的优势大田作物，为解析油菜耐盐性的遗传基础、获得耐盐新种质，本研究利用不同浓度的NaCl溶液（200、250、300 mmol/L）对前期构建的重组自交系群体（RIL）的种子进行处理，分别统计第3 d和第7 d的发芽率，结合高密度SNP遗传图谱，进行QTL定位及候选基因分析。结果表明，RIL群体在不同盐浓度下的发芽率呈连续分布。QTL定位结果显示，6个处理条件下共定位了17个QTL，单个QTL解释的表型变异范围为3.75%～17.57%，其中4个位于C3染色体的QTL(cqST.C3-1、cqST.C3-2、cqST.C3-3和cqST.C3-4)解释的表型变异率大于10%，且能够被重复检测到，是本研究定位的主效QTL。根据RIL群体两个亲本的重测序结果，结合拟南芥同源基因的功能注释，在4个主效QTL置信区间内，筛选获得了5个与耐盐性相关的候选基因。此外，根据发芽率的鉴定结果，认为250 mmol/L NaCl溶液处理7 d的发芽率，可作为油菜种子萌发期耐盐性鉴定的指标，并在此条件下筛选获得了5份耐盐优异种质，发芽率为82.2%～100.0%。     

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。     

利用RIL群体检测与花生高油酸含量连锁的SSR标记

为了获得与花生高油酸基因相连锁的SSR标记,应用于标记辅助选择。本研究选用低油酸品种花育28号和高油酸品种P76配制杂交组合,构建重组自交系(RIL)群体,采用气相色谱法测定亲本和各株系脂肪酸含量,卡方检验结果为RIL群体3个环境下低油酸株系数和高油酸株系数比值均符合3∶1的分离比例,表明P76的高油酸特性由2对隐性基因控制。利用SSR标记和BSA法,对1151对SSR引物进行筛选扩增,筛选出8对差异引物;以这8对引物对RIL群体中的19份低油酸家系(油酸平均含量44.06%)和24份高油酸家系(油酸平均含量80.75%)进行统计分析,获得了2个与花生油酸含量极显著(0.001水平)相关的标记AH1TC5D06和FI298287,其中,标记AH1TC5D06在RIL群体低油酸株系中的检测符合率为84.21%,在RIL群体高油酸株系中的检测符合率为87.50%;标记FI298287在RIL群体低油酸株系中的检测符合率为84.21%,在RIL群体高油酸株系中的检测符合率为75.00%。进而利用AH1TC5D06和FI298287对RIL群体中所有株系进行扩增,检测出AH1TC5D06和FI298287与控制高油酸特性基因的遗传距离为7.4cM和19.8cM。综合分析标记AH1TC5D06和FI298287可用于花生油酸含量的分子标记辅助选择。     

花生近交重组系黄曲霉产毒抗性的变异与相关分析

以不同遗传背景的亲本远杂9102与中花5号杂交构建重组近交系（RIL）群体,进行人工接种和黄曲霉毒素含量测定。结果表明,RIL群体对黄曲霉的产毒抗性存在较大变异,产毒抗性为受亲本加性基因控制的数量性状,而且存在超亲优势,因此利用微效加性基因的累加和互补提高产毒抗性的潜力较大。相关性分析表明,RIL群体中黄曲霉产毒抗性与百果重、含油量、青枯病抗性之间相关性不显著,不存在紧密连锁关系。初步筛选到大果、高油、兼抗青枯病与黄曲霉产毒的优异材料,可以作为进一步育种研究的核心亲本。     

大豆对SMV SC-3株系的抗性遗传和QTL分析

为研究大豆对SMV抗扩展的遗传机制,以中豆29×中豆32构建的重组自交系群体(RIL)为材料,人工接种SC-3株系。以病情指数为抗性指标,应用主基因+多基因混合遗传模型进行遗传分析,利用复合区间作图法进行QTL定位。结果表明:该RIL群体对SC-3株系的抗性遗传符合B-2-3遗传模型,即抗性由2对等加性主基因控制,加性效应为-9.78,主基因遗传率为97.65%。在3个染色体上检测到3个抗性相关QTL,表型贡献率为10.80%～13.41%。     

利用CIMMYT资源创制小麦抗病及农艺新种质的研究

为利用CIMMYT资源创制小麦抗病、农艺性状优良的新材料,以CIMMYT新培育的RL6077与西农979、周麦27等骨干品种进行冬春性杂交和(或)回交,构建RIL群体和有限回交群体;以CIMMYT材料Wheatear与豫农982进行冬春性杂交构建F2:7RIL群体。应用特异性分子标记对这些群体材料进行分子检测,同时进行田间抗病性鉴定和农艺性状选择。结果表明,RL6077后代群体的众多性状都介于两个亲本之间,很好地遗传了双亲的农艺特征;其RIL群体中更易检测到抗病基因,回交群体后代更易选出农艺性状优良的品系,可根据育种目标选用合适的群体;本研究选育出冬性、农艺性状优良且具有抗病基因(抗Ug99)的储备性新品系6份。Wheatear/豫农982的F2:7RIL群体中,1BL/1RS易位系的千粒重和叶宽显著高于非易位系;7DL·7Ag易位对穗下节长和穗粒数具有正向作用;双易位系则综合了上述特性;经田间抗病性鉴定,易位系具有良好的综合抗病性;从此群体中选育出冬性、双易位且农艺性状优良的新品系4份。     

花生种皮颜色及花青素含量的遗传分析

本研究以山花15号×中花12号为杂交组合,自F2经单粒传法(Single-seed descent, SSD)多代自交后获得由302个家系组成的F9代重组自交系(recombinant inbred lines, RIL)群体为研究对象,采用紫光扫描仪对亲本及RIL群体花生种皮颜色进行扫描,采用万深SC-G自动考种分析系统对种皮颜色的RGB值进行量化评价,并对RIL群体进行花青素含量测定,用G3DH软件构建RGB值和花青素的遗传模型,进行种皮颜色遗传分析。结果表明,种皮三原色G值和B值的最适模型均为3对主基因控制的加性—上位性遗传模型,主基因遗传率分别为97.61%和96.46%;R值的最适模型为2对主基因控制具有加性—上位性遗传模型,主基因遗传率为95.06%;花青素含量的最适模型为2对主基因控制的加性—上位性遗传模型,主基因遗传率为96.48%。     

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.     

基于HTP标记对玉米DH、RIL和BC群体遗传规律的比较分析

以先玉335双单倍体(Doubled Haploids,DH)群体、掖107×昌7-2重组自交系(Recombined inbred lines,RIL)群体和京724×京92回交1代(Backcross,BC)群体为试材,采用全基因组覆盖的新型区块标记——单倍型标签多态性(haplotype-tag polymorphisms,HTP)标记,从基因型分离比、亲本遗传片段和重组交换3个角度解析DH、RIL、BC群体的遗传规律。结果表明,DH群体虽然偏分离高于BC群体,平均交换频率低于RIL群体,但该群体样本中不存在杂合和外源片段,均为纯合片段;平均亲本遗传片段长度为384个HTP,高于RIL群体;单代上拥有最高的重组交换次数,相较于其他群体,在群体特点和创制成本等方面具有较多优势。     

Genome-wide association study identifies novel loci and candidate genes for drought stress tolerance in rapeseed

Rapeseed(Brassica napus)is one of the most important oil crops worldwide;however,drought seriously curtails its growth and productivity.Identifying drought-tolerant germplasm is an efficient strategy for addressing water shortages.Here,we phenotyped a panel of 264 B.napus accessions at full-bloom stage using water loss ratio(WLR)as drought-tolerant index.It identified 8 low-WLR and 6 high-WLR accessions,regarded as droughttolerant and drought-sensitive,respectively.Comparing with drought-sensitive accessions at the seedling stage,drought-tolerant accessions had shown better performance in maintaining fresh and dry weights,and performed the higher expression of drought-induced marker genes under drought stress.Subsequently,a total of 139 SNPs(single nucleotide polymorphisms)were identified associated with the WLR using a genome-wide association study(GWAS)among 264 B.napus accessions,with the largest number SNPs at chromosome A10,and 13 SNPs significantly were associated with the WLR(-log₁₀(p-value)>6).Furthermore,4 putative candidate genes(BnaC09.RPS6,BnaC09.MATE,BnaA10.PPD5 and BnaC09.Histone)were screened involving in drought tolerance in B.napus.Together,our results highlight the WLR's importance in drought tolerance and establish the foundation for improving WLR-associated drought tolerance in rapeseed.     

Nucleotide polymorphisms in OsAGP genes and their possible association with grain weight of rice

ADP-Glucose pyrophosphorylase (AGPase) is a rate-limiting enzyme participating in starch biosynthesis, which may be responsible for the filling rate and starch accumulation in the developing rice kernel. However, it is still unknown whether the naturally occurring variation in the sequence of ADP-Glucose pyrophosphorylase of rice (OsAGP) is related to the grain weight (GW). In this study, we discovered a total of 38 single nucleotide polymorphisms (SNPs) and insertions/deletions (InDels) in the partial sequences of six OsAGP isoform genes from 30 rice accessions with diverse agronomic traits. We then developed ten cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) and derived CAPS (dCAPS) markers for genotyping the SNPs and InDels for an association mapping population consisting of 416 rice accessions. Candidate gene association study indicated that an InDel of OsAGPL4 was associated with GW in two environments and an SNP of OsAGPL2 was associated with GW in one environment. Each gene marker only explained 1% of the variation of GW, thus it could be concluded that both genes contributed little to GW of rice. However, the markers identified in this study could be used for tagging other traits of interests and in molecular breeding.     

甘蓝型油菜全基因组DELLA蛋白基因家族的鉴定和表达分析

DELLA蛋白是参与赤霉素调控途径的关键因子,对调节植物的生长发育具有重要的作用。为了揭示甘蓝型油菜中DELLA蛋白家族的分布和特征,利用生物信息分析了家族成员、序列特征、进化关系和组织表达。结果表明,甘蓝型油菜中有13个DELLA蛋白基因,被定位到8条染色体和2条随机序列（chrC09_random和chrCnn_random）上;系统进化树分析发现,该家族被聚为4个亚家族,第一亚家族含有7个基因,第二、三和四亚家族各包括2个基因; DELLA基因呈组织特异性表达,其中BnaA10g17240D、BnaC09g40420D、BnaCnng68300D和BnaC05g47760D在各组织中表达都相对较高,在茎中BnaA06g34810D、BnaA09g18700D和BnaC09g52270D表达最高。本研究为后续基因的功能研究提供参考。     

水稻子预44和江南香糯基因组比较鉴定稻瘟病抗性相关基因

【目的】子预44是一具有广谱持久稻瘟病抗性的云南地方粳稻品种。为了鉴定子预44中候选稻瘟病抗性相关基因，【方法】本研究利用高通量测序技术（High-throughput sequencing）对子预44和感病水稻江南香糯进行了全基因组测序。而后使用软件GATK(3.4-46)对高质量测序结果进行SNP和InDel的检测和统计，进一步筛选出子预44和江南香糯DNA水平存在SNPs/InDels多态性抗病相关基因。【结果】通过Hiseq X10 PE150平台分别获得了4 118 170 045 bp和2 995 054 509 bp子预44和江南香糯的基因组数据，比对到参考基因组（Ensembl release 31）的比对率分别为98.56％和98.30％。在抗病水稻子预44和感病水稻江南香糯之间鉴定了922个纯合突变的差异抗病相关基因。结合基因定位结果，在子预44中鉴定了一个新的抗稻瘟病候选基因。【结论】研究结果为子预44中抗稻瘟病新基因的克隆提供了参考，对子预44广谱持久抗瘟分子机制的研究奠定了基础。     

水稻子预44和江南香糯基因组比较鉴定稻瘟病抗性相关基因

【目的】子预44是一具有广谱持久稻瘟病抗性的云南地方粳稻品种。为了鉴定子预44中候选稻瘟病抗性相关基因,【方法】本研究利用高通量测序技术（High-throughput sequencing）对子预44和感病水稻江南香糯进行了全基因组测序。而后使用软件GATK(3.4-46)对高质量测序结果进行SNP和InDel的检测和统计,进一步筛选出子预44和江南香糯DNA水平存在SNPs/InDels多态性抗病相关基因。【结果】通过Hiseq X10 PE150平台分别获得了4 118 170 045 bp和2 995 054 509 bp子预44和江南香糯的基因组数据,比对到参考基因组（Ensembl release 31）的比对率分别为98.56％和98.30％。在抗病水稻子预44和感病水稻江南香糯之间鉴定了922个纯合突变的差异抗病相关基因。结合基因定位结果,在子预44中鉴定了一个新的抗稻瘟病候选基因。【结论】 研究结果为子预44中抗稻瘟病新基因的克隆提供了参考,对子预44广谱持久抗瘟分子机制的研究奠定了基础。     

两份新株型水稻品系的农艺性状与遗传特性分析

[目的]理想株型水稻能提高光合作用效率、经济产量和抗病能力.通过探究两份新株型水稻种质的农艺性状变异和遗传特性,为水稻高产抗病育种提供优异理想株型种质资源.[方法]以两个重组自交系中发现的两份自然重组的新株型种质08yi和RIL60以及由同一自交系选育出来的常规种质08yc和RILc为材料,进行不同生长时期的株型构成因...     

玉米耐盐基因ZmHKT1的序列变异分析

HKT(High-affinity potassium transporter,高亲和性钾转运蛋白)基因所编码的蛋白能起到维持植物体内的Na+/K+平衡的作用。在作物中HKT蛋白主要通过排出叶片中的Na+,从而提高植物耐盐性。对54份玉米自交系材料的Zm HKT1基因及上游序列进行多态性分析。结果表明,在3 784 bp的序列中,共有194个SNP和32个In Del。大部分变异集中在基因上游序列和内含子区,编码区的变异相对较少,说明编码区在进化和人工选择中承受了更大的选择压力。根据序列变异情况可将54份玉米自交系材料划分为15个单倍型,上游序列主要存在3种单倍型,而基因序列存在9种单倍型。遗传重组和连锁不平衡分析发现,全长序列只有3次重组事件发生,上游序列存在着非常强的连锁不平衡。     

甘蓝型油菜SERK基因家族的鉴定与系统进化分析

体细胞胚胎发生类受体激酶（somatic embryogenesis receptor-like kinase，SERK）与植物体细胞胚发生，尤其是与植物非生物逆境胁迫响应有关。为鉴定甘蓝型油菜中BnaSERK基因家族成员、揭示其进化关系及其与油菜盐/旱胁迫的响应，利用生物信息学方法对甘蓝型油菜品种中双11的SERK家族成员、基因结构、进化关系、选择压力等进行系统分析，并初步分析了部分BnaSERK基因在盐/旱胁迫下的表达响应模式。结果表明：在甘蓝型油菜基因组共鉴定到24个BnaSERK基因，它们不均等地分布在15条染色体上，可分为3个亚族，具有相对保守的基因结构和保守基序，且含多种与激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。共线性分析表明，甘蓝型油菜和拟南芥、白菜、甘蓝分别有14对、44对和32对基因表现出共线性。基于比较基因组学研究，甘蓝型油菜BnaSERK基因在经历多倍体化之后，出现了不同程度的丢失现象。分析表明，BnaSERK基因家族在芸薹属物种间的进化相对保守。盐/旱胁迫下的5个BnaSERK基因在叶片中的表达模式分析结果显示，BnaA07g29610D、BnaC01g43240D、BnaCnng07810D基因在盐胁迫下表达量上调，而BnaA01g23070D、BnaA07g23390D基因则表现为下调；BnaA07g23390D、BnaA07g29610D基因在干旱胁迫下表现为上调表达，而BnaC01g43240D、BnaCnng07810D、BnaA01g23070D基因呈下调趋势。表明BnaSERK基因可能在油菜响应盐/旱胁迫的调控机制中发挥着重要作用。     

不同钾效率类型油菜的农艺性状及钾素积累特征比较

为了解甘蓝型油菜不同钾素利用效率的植株所具有的表型特征,以长江流域冬油菜主产区广泛种植的34个甘蓝型油菜品种为试验材料,在田间试验小区以最佳肥料用量（每公顷210kg 氮,45kg五氧化二磷,67.5kg氧化钾）种植油菜,比较不同品种油菜对钾素的吸收利用率。根据平均值法可将材料分为四类：A-高效吸收高效利用型、B-低效吸收高效利用型、C-高效吸收低效利用型、D-低效吸收低效利用型。比较发现：A类的一次分枝数、一次分枝角果数、籽粒产量和茎秆干物质均显著高于B、C、D三类,每角粒数显著大于D类,而分枝节位则显著小于D类。A类籽粒钾含量和钾（氧化钾）积累显著高于其他类型。地上部钾积累总量表现为A（和C）高于B（和D）。