小麦产量性状的QTL分析

为寻找更多与小麦产量性状相关的数量性状位点（QTL），利用江苏地方品种望水白与墨西哥小麦品种Alondra杂交构建的重组自交系群体（104个家系），在3个试验环境下进行了单株有效穗数、主穗粒数、单穗粒数和千粒重4个性状的QTL分析，结果在5A染色体上检测到与单株有效穗数相关、可以解释10．3％～18．8％表型变异的QTL1个；检测到与主穗粒数相关的QTL8个，分别位于染色体1B、1D、3B、4A、5D、6B上和连锁群4上（未知具体染色体归属），单个QTL可以解释9．9％～19．9％的表型变异；检测到与单穗粒数相关的QTL11个，分别位于染色体1B、1D、2A、2B、3B、4A、5D、6B和7A上，单个QTL可解释7．5％～43．4％的表型变异；检测到与千粒重相关的QTL5个，分别位于2A、2B、3B、4D和7A染色体上，单个QTL可解释9．6％～25．7％的表型变异。获得的QTL可以用于分子标记辅助育种。     

小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL定位

为了发掘更多控制小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL,以兰考906和小偃81创制的133个F6~F7重组自交系为试验材料,在6个环境下利用SSR标记对旗叶大小及穗部相关性状进行QTL定位。结果表明,有202对SSR标记被用于构建遗传连锁图谱,图谱覆盖小麦21条染色体,全长1 678.93cM,标记间平均距离8.30cM。采用完备区间作图法共检测到30个QTL,分布在1B、2A、3D、4A、4B、4D、5D、6A、6B、6D和7D染色体上。其中,旗叶宽QTL有7个,穗长QTL有9个,小穗数QTL有5个,穗粒数QTL有5个,小穗着生密度QTL有4个,不同环境下单个QTL可解释的表型变异率为4.94%~23.14%,有14个QTL的表型贡献率大于10%,有8个QTL可在2个或2个以上环境中被检测到。其中,Qflw-4A在3个环境中被检测到,贡献率为10.13%~20.77%,是控制旗叶宽的稳定主效QTL;Qsl-4D.2在4个环境中被检测到,贡献率为12.58%~23.14%,是控制穗长的稳定主效QTL;Qker-5D在2个环境中被检测到,贡献率为11.44%~14.32%,是控制穗粒数的稳定主效QTL。这3个稳定主效QTL可作为改良叶宽和增加穗粒数的功能QTL作进一步研究。     

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。     

不同种植密度下大豆产量性状的QTL分析

利用大豆重组自交系soy01群体的255个家系为作图群体,在不同年份、不同种植密度下进行了大豆产量性状的QTL分析。结果表明,采用复合区间作图法,2年2种处理组合下检测到单株荚数、单株粒数、每荚粒数等5个产量性状相关QTL共43个,分布于A2、F、I等14个连锁群,其中qNP-15-1等3个QTL在4种环境中均检测到,qNP-19-1等5个QTL在3种环境中均检测到,qNP-1-1等10个QTL在2种环境中均检测到,为较稳定的QTL。每荚粒数QTL qNSP-19-1和qNSP-19-2在多种环境中均检测到,贡献率均超过60%,为稳定主效QTL;百粒重QTL qSW-19-1在4种环境中均检测到,贡献率均超过20%,为稳定主效QTL。这些稳定的主效QTL可应用于精细定位和分子标记辅助育种研究。     

稻田油菜免耕直播栽培施肥技术研究

采用油菜免耕直播栽培方法,研究了不同施肥量及施肥方法对油菜生长及产量的影响.结果表明:油菜一次有效分枝数、主花序有效角果效、分枝有效角果数和单株有效角果数受施肥处理影响较大.不同施肥方法处理对植株株高、每角粒数、千粒重的影响不大.施胶膜复合肥处理的主花序有效角果数分别比习惯施肥、普通复合肥及不施肥处理增加3.2～10.4个,增幅为7.5%～29%,分枝有效角果数分别增加11.3～28.7个,增幅为12.9%～40.8%.在每公顷施用胶膜复合肥450～900 kg的范围内,施肥量的增加均能有效改善油菜的经济性状,提高产量.     

利用90K基因芯片进行小麦旗叶相关性状的QTL定位

为了发掘影响小麦旗叶相关性状的QTL,以小麦骨干亲本周8425B与优良品种小偃81构建的包含102个家系的重组自交系(Recombinant inbred line,RIL)为材料,采用小麦90KSNP基因芯片技术和SSR标记对其进行分子标记检测,构建含有全基因组SNP和SSR标记的高密度遗传图谱,并在4个环境下对小麦旗叶相关性状QTL进行检测。结果表明,所构建图谱含有6 949对多态性标记,其中,SNP标记6 910对,SSR标记39对,覆盖染色体总长度4 839.9cM,标记间平均距离0.7cM;A、B和D染色体组分别有2 085、4 677和187对标记,分别占总标记数的30.0%、67.5%和2.7%,标记间平均距离分别为1.0、0.6和0.8cM。采用完备复合区间作图法共检测到22个旗叶性状加性效应QTL,10个旗叶长QTL分布于2A、3B、4B、5A、6B和7B染色体上,解释表型变异7.900%~24.098%,除Qfll2A-1能在2个环境中检测到外,其余均为单环境QTL;4个旗叶宽QTL分布于2A、3A和5B染色体上,解释表型变异9.080%~16.540%,其中,Qflw2A-1在3个环境中均能检测到,解释表型变异12.483%~16.540%,为1个稳定的主效QTL;8个旗叶面积QTL分布于2A、3B、4B、5A、6B和7A染色体上,解释表型变异9.310%~30.498%,其中,3个QTL位于5A染色体上。此外,鉴定出3个分布于2A、5A和6B染色体上的QTL富集区段。     

小麦旗叶与幼苗性状的QTL分析

为挖掘控制小麦幼苗性状与旗叶性状的QTL,并探讨两者的遗传基础,以京冬8号和矮抗58构建的RIL群体(207个家系)为材料,田间试验测定旗叶相关性状,水培试验测定幼苗期相关性状,通过完备区间作图对这些性状进行QTL研究。结果共检测到10个控制旗叶性状的QTL,单个QTL可解释1.98%～9.89%的表型变异,其中有6个QTL为主效QTL,分别位于1A、4D和5D染色体上;共检测到22个控制幼苗性状的QTL,单个QTL可解释1.14%～10.52%的表型变异,仅有2个QTL为主效QTL,分别位于1A和4D染色体上。除3D染色体上控制幼苗根长的QTL以及5D染色体上控制旗叶面积和旗叶宽的QTL表现为部分显性效应外,与其他性状有关的QTL均表现为超显性效应。1A、2D、4D、5A、5D和7A染色体上的分子标记存在多效性,其中2D(wmc170)和4D(barc308)染色体上与幼苗性状QTL紧密连锁的分子标记(wmc170和barc308)也与旗叶性状QTL紧密连锁。     

小麦RIL群体苗期抗旱性状的QTL分析

为给小麦抗旱基因克隆以及分子标记辅助育种提供参考,以小麦"泰农18×临麦6号"RIL群体的184个家系为材料,用PEG-6000模拟干旱胁迫对小麦苗期抗旱相关性状进行QTL分析。结果,共检测到43个QTL,位于除1B、3D、4D、5A、5D、6D和7A外的14条染色体上,其中,控制根数的QTL 9个、苗高的QTL 5个、最大根长的QTL 5个、苗鲜重的QTL 3个、根鲜重的QTL 6个、苗干重的QTL 1个、根干重的QTL 3个、鲜重根冠比的QTL 3个、干重根冠比的QTL 3个,控制抗旱系数的QTL为5个。单一QTL可解释3.39%～32.63%的表型变异。28个QTL为正值,表明QTL的增加效应来自于母本泰农18;30个QTL表现为负值,表明其增加效应来自于父本临麦6号。11个QTL为在两个或两个以上环境下检测到的相对高频QTL(RHF-QTL)。在4B染色体上检测到1个QTL簇,包括4个形态性状(苗高、苗鲜重、苗干重、鲜重根冠比)的RHF-QTL( QSh-4B-1、 QSfw-4B-1、 QSdw-4B-1、 QRsfw-4B-1)和1个抗旱系数QTL( QRsfw-D-4B-1),其贡献率均超过10%。该QTL簇的分子标记可以用于标记辅助选择。     

油菜开花期QTL定位和候选基因分析

为辅助选育早熟油菜品种、克隆油菜开花期基因及开发花期分子标记,以已测序的油菜品种中双11 (Z) 和重测序的油菜品系No.73290 (N)为亲本构建的含184个单株的BnaZNF2群体为材料,通过分析该群体的基因型数据和F2:3家系连续三年（2010-2012）在武汉的表型数据,对开花期QTL进行检测和整合,定位到分布在11个连锁群上的14个开花期QTL。其中只有5个QTL能在3年中重复检测到,分别是qDtF.A2-1、qDtF.A6-2、qDtF.C2-1、qDtF. C2-2 和qDtF.C3-1,贡献率在7.1%～21.1%之间。通过查阅文献和在拟南芥、水稻等作物网站上搜索,搜集到442 个与植物开花期有关的基因。基于油菜基因组物理图谱,通过生物信息学分析,在本研究定位的QTL区间上筛选到54个可能的候选基因,可以用于开花期基因的克隆。在5个主要QTL区间内分别定位到8、5、4、2和4个候选基因,其中有15个双亲中存在序列差异,可以开发开花期的功能标记用于分子标记辅助选择育种。     

油菜新种质12R1402主花序有效角果数的遗传

为促进耐密植油菜育种,提高主花序有效角果数,分析主花序多角油菜新品系12R1402的遗传规律,用主花序有效角果数差异较大的12R1402和常规油菜品种沪油17杂交,构建4世代遗传体系(P1、P2、F1和F2),应用主基因+多基因混合遗传模型对该组合主花序有效角果数进行遗传分析。结果表明,组合12R1402×沪油17主花序有效角果数遗传受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制(E-1模型),其中第1对主基因加性效应值为40.86,显性效应值为-32.62,第2对主基因的加性效应值为40.58,显性效应值为-0.75,2对主基因都以加性效应为主,都表现为主花序多角部分显性,2对主基因间存在明显的基因互作效应;多基因加性效应值为-29.40;多基因的显性效应值为68.36。12R1402×沪油17组合F2群体中主基因和多基因遗传率分别为60.38%和2.14%,主花序多角性状以主基因遗传为主,宜在早期世代进行选择。组合12R1402×沪油17遗传变异占表型变异的62.52%,环境变异占表型变异的37.48%,环境因素对主花序多角性状影响较大。     

利用永久F_2群体定位小麦穗部性状相关的QTL

为发掘与小麦穗部性状相关的QTL,利用普通小麦BS366与白玉149杂交组合培育的73个DH群体为材料,构建了一套包含232个杂交组合的小麦永久F_2群体,基于90K SNP芯片标记构建了高密度遗传图谱,并利用该图谱对2个环境下的穗长、小穗数、穗粒数和千粒重进行QTL定位。结果发现,所构建的图谱总长19 533 cM,含有8 726个SNP标记,平均标记距离为2.24cM。结合群体基因分型结果,8 726个SNP标记合并为3 078个BIN标记,其中A基因组有1 283个(41.7%),B基因组有1 188个(38.6%),D基因组仅有607个(19.7%);共检测到96个QTL,分布在除3B和6B以外的19条染色体上,其中,控制穗长、小穗数、穗粒数和千粒重的QTL分别有20、59、6和11个,单一QTL可解释0.15%～12.34%的表型变异。51个QTL加性效应为正值,表明其加性效应来自于母本BS366;45个QTL加性效应为负值,表明其加性效应来自于父本白玉149。23个QTL的表型变异解释率大于5%,为主效QTL。     

木薯分子标记遗传连锁图谱的构建及相关性状QTL定位

用木薯推广品种KU50为母本,SC124为父本通过杂交得到包含235个单株的F1分离群体,构建了一张包含150个标记的分子遗传连锁图谱,其中EST-SSR有72个位点,SSR有58个位点,SRAP有20个位点,这些位点分布了21个连锁群,总长度为1434.48cM,标记间距为9.56cM.遗传图谱的连锁群的长度在16.89～139.63 cM,标记的间距是0.2～47.0cM,标记位点比较多的是LG1、LG2、LG4、LG9、LG10,分别是17、18、13、14、15个,而标记数最少的是LG20,只有2个标记.用IciQTLMaping3.2软件在LOD=2.5进行QTL分析,检测了块根产量(WCY)、耐寒性分析(CR11、CR12)、干物质含量(DMC11、DMC12)3个木薯数量性状,总共得到34个QTL位点,分布在12个连锁群上.其中关于WCY的QTL位点总共有17个,贡献率为21.70％～55.23％,平均贡献率为40.74％;CR11相关的QTL位点有4个,贡献率为2.97％～33.29％,平均贡献率为18.20％.与CR12相关的QTL定位有3个,贡献率为5.23％～29.85％,平均贡献率为18.28％;与DMC12性状相关的QTL位点有4个,贡献率为15.87％～38.52％,平均贡献率为26.24％;与DMC11性状相关的位点有6个,贡献率为13.84％～22.15％,平均贡献率为17.56％.     

甘蓝型油菜矮秆新品系DW871在两环境下收获指数及相关性状分析

为打破瓶颈,提高收获指数从而提高油菜籽粒产量,利用甘蓝型油菜矮秆新品系DW871为材料,解析它在2个不同环境下(思南和花溪)收获指数的构成因素,分析在思南和花溪环境下各相关性状的变异,利用相关分析和通径分析研究产量收获指数与农艺性状的关系。结果表明,思南环境下DW871株高、主花序长度、主花序角果数、分枝角果数、单株角果数和收获指数均值显著高于花溪环境,但二次有效分枝数、角果长度和单株生物产量则显著低。思南环境下,油菜收获指数较高的主要原因是相对湿度和温度较高,导致生物产量较低、角果多、单株产量较高,对产量贡献较大,单株角果数和单株生物产量与收获指数呈极显著负相关;而在花溪环境,单株角果数与收获指数呈极显著正相关,单株生物产量无显著相关性。两种环境下,千粒重和单株产量都与收获指数呈极显著正相关。综合分析表明,高温高湿环境下,将角果长度、主序角果数和二次分枝数与单株产量有效结合,且适当控制生物产量才能实现较高的收获指数;多日照、降雨量充足环境下,则可通过提高单株角果数、角果长度和单株产量来提高,同时也需对生物产量进行适当控制。     

甘蓝型油菜（Brassica napus L.）RIL群体抗倒伏及其相关性状的QTL分析

油菜倒伏严重影响了油菜的产量和品质,为了定位甘蓝型油菜（Brassica napus L.）与抗倒伏性状相关的QTL,用抗倒伏品系浙平1号和易倒伏品系高芥1号组合重组自交系（RIL）家系为材料,通过两年两点试验,对该RIL群体的F2:6和F2:7家系抗压力性状进行了QTL分析,并应用一年两点数据对该群体F2:6家系结角层性状进行了QTL分析。结果表明,在4个试验中共检测到11个家系抗压力QTL,可解释4.41%～52.64%的表型变异,LOD值范围是2.68～26.58。其中qRP16-1可以在3个不同的试验中（南京-2012、溧水-2012和南京-2013）重复检测到,qRP1、qRP4和qRP8-1同时在2个不同的试验中（溧水-2012和溧水-2013）重复检测到。qRP2-1、qRP2-2、qRP8-2、qRP8-3、qRP16-2、qRP3和qRP8-4等7个QTL只能在特定的试验中检测到。同一地点不同年份间家系抗压力性状QTL相对同一年份不同地点间易被重复检测到。在2个试验中共检测到2个结角层厚度QTL,位于第15连锁群的qTPL15在2个试验中重复检测到。     

QTLs for malting flavour component associated with pre-harvest sprouting susceptibility in barley (Hordeum vulgare L.)

Lipoxygenase (LOX) is a key factor affecting quality of beer in terms of foam stability and flavour. Low LOX content is a desirable trait for malting quality. A doubled haploid (DH) population was made from a cross of Australian malting barley Stirling and Canadian malting barley Harrington and mapped with 513 molecular markers. The 120 DH lines with their parents were planted in field trials and the harvested grains were micro-malted for analysis of LOX content in two consecutive years. LOX content was controlled by both genetic effects and environment conditions. Three QTLs were consistently detected. One QTL flanked by the markers E6216 and SCssr03907 at the telomere region of chromosome 5HL contributed 39% of genetic variation in LOX content. The second QTL close to the centromere region of chromosome 5H accounted for 17% of genetic variation. A minor QTL on chromosome 2H explained 6% of genetic variation but was significant in both years. The Australian variety Stirling contributed to higher LOX content for the three QTLs. The two QTLs mapped at chromosome 5H for LOX content coincided with the QTLs for seed dormancy/pre-harvest sprouting from the same population. The pre-harvest sprouting susceptible alleles were associated with low LOX content, which indicated that the low LOX QTL from the Canadian malting barleys are only useful in the barley growing areas where the pre-harvest sprouting risk is low. New genetic sources for low LOX should be exploited in different germplasm with different mechanisms.     

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。     

水稻苗期抗旱性的QTL分析

利用251个株系组成的Maybelle/白叶秋的加倍单倍体群体,构建了由226个SSR分子标记组成的遗传图谱。通过两年抗旱棚苗期抗旱性鉴定,应用复合区间作图法和QTLNetwork2.0对水稻苗期抗旱性进行QTL定位及互作效应分析。利用前者在两年共检测到5个抗旱性相关QTL,分别位于第2、3、5、6和8染色体;而通过后者在第2、3、5和6染色体上也找到了抗旱性相关的QTL,并且通过两种方法检测到的第3、5、6染色体上的3个QTL所在区间吻合;还发现4个具有上位性的QTL。所有抗旱性QTL的加性效应均为正值,表明来自父本白叶秋的这些抗旱性位点可以提高水稻的抗旱性。     

水稻苗期发根力的QTL和上位性分析

以典型籼粳交(窄叶青8号/京系17)F[sub]1[/sub]花培加倍的DH群体为材料,采取水上栽培方法,考察苗期根系发根力。利用已构建的分子连锁图谱,采用基于混合的线性模型复合区间作图法对水稻苗期发根力进行QTL和上位性分析。在第3染色体的C63-CT125之间检测到1个发根力的主效QTL,同时也检测到影响发根力的5对上位性效应基因座,分别位于第2、3、5、6、7、12染色体上,其中影响根长、根数上位性效应各有两对区间,有一对既影响根长,又影响根数。