玉米株高和穗位高的全基因组关联分析

以360份具有广泛遗传变异的玉米自交系为试验材料,分别在四川崇州、洪雅、雅安和云南西双版纳4个地点,利用44 569个SNP标记对玉米株高、穗位高进行全基因组关联分析。结果表明,在不同环境下,株高和穗位高的表型均符合正态分布,且二者呈极显著的正相关关系。采用混合线性模型MLM在全基因组范围内对控制株高和穗位高的SNP进行挖掘,共检测到6个与株高显著关联的SNP位点,解释表型变异的14.26%;检测到18个与穗位高显著关联的SNP位点,解释表型变异的12.62%。在四川洪雅和雅安两个环境中检测到1个与株高相关稳定的SNP,该位点关联到的基因与细胞氨酰生物合成有关,推测其可能参与生长素合成,进而调控茎秆节间长。     

三峡库区玉米地方品种产量性状的遗传潜势分析

从三峡库区征集到72份玉米地方品种并分别与改良兰卡斯特和改良瑞德血缘自交系进行测配，利用测交结果对玉米地方品种的遗传潜势进行分析。研究表明，单株粒重、穗长、穗行数、行粒数和百粒重在72份玉米地方品种间存在一定的遗传变异，决定品种间遗传变异的主导因子是加性效应。在72份玉米地方品种中通过选择有可能获得单株粒重和百粒重较高、果穗较长、穗行数和行粒数较多的品种，通过遗传改良获得长穗大粒、穗行数和行粒数多的材料或自交系的可能性也较大。     

利用核心SNP位点鉴别玉米自交系的研究

根据多态性水平、染色体位置等信息从公共数据库上筛选了48个玉米核心SNP位点。利用48重-SNPLex分型系统对105份玉米自交系进行SNP基因分型分析,探索SNP标记在玉米品种鉴定中的应用前景。结果表明,48个SNP位点中有42个位点峰型正常;PIC值在0.019～0.375之间,平均为0.242;任何两份自交系间的遗传距离均在0.015以上,即42个SNP位点的基因分型数据信息可以将105份自交系材料区分开。     

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。     

水稻粒宽基因GS5的功能标记开发和单倍型鉴定

水稻粒宽是影响籽粒粒形的重要因素之一,也是一个与水稻产量和稻米品质密切相关的重要性状。在基因GS5序列分析的基础上,对该基因第2外显子的ACC/CTA和第9外显子A/C的两个变异位点分别开发了功能标记,并将其用于294份水稻微核心种质和2007-2013年江苏省审定的65份粳稻品种的基因型鉴定。研究结果表明,这两个变异位点的等位变异在水稻籽粒的粒长、粒宽和长宽比性状上存在显著或极显著的差异;其在水稻微核心种质中组成的4种单倍型在水稻籼亚种的粒宽、粒厚和长宽比性状上存在极显著的差异,在粳亚种的粒宽和长宽比性状上存在极显著的差异;而江苏省审定的粳稻品种中仅发现Hap1和Hap2两种单倍型,其分别有64个和1个代表性品种。这些研究结果为水稻产量和稻米品质育种中充分利用GS5的优异等位基因或单倍型奠定了基础。     

中国黄淮海地区玉米杂种优势候选位点的鉴定

通过对全基因组重测序数据分析发现120 122个高质量In Del和SNP变异位点,通过这些位点可以将具有不同遗传背景的285份玉米自交系划分为9大类群,包括黄淮海地区两大杂种优势群PA和SPT群。检测PA和SPT群间自交系基因型频率的分布和差异发现,1 251个杂种优势候选位点不均匀分布在玉米10条染色体上,其中,675个位点与42个已报道的杂种优势相关QTLs一致。基于候选位点,对部分黄淮海地区的主栽杂交品种进行杂合性分析,In Del和SNP结果均表明,这些位点的杂合性显著高于其他区域,研究结果验证了本研究获得的候选区域的可靠性,表明这些候选位点的杂合性已被广泛的运用于育种过程中。     

基于MAGIC群体的水稻抽穗期和产量相关性状全基因组关联分析

【目的】挖掘水稻抽穗期和产量相关性状新基因,并筛选携带有利等位基因的优良株系,为分子标记辅助育种提供新基因和优异种质。【方法】以多亲本重组自交系群体MAGIC-Hei群体为材料,分别于2017和2018年连续两年种植于湖南长沙开展抽穗期和产量性状表型调查,基于基因分型(genotypingbysequencing,GBS)技术进行全基因组关联分析发掘影响水稻抽穗期、单株有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重和单株产量性状QTL。【结果】在两个环境下共计检测到26个控制抽穗期和产量相关性状的QTL,分布于除第10染色体外的其他染色体上。其中,11个位点为新位点,1个新位点(qNTP9)在两年均被检测到,该位点受环境影响较小,可用于进一步的精细定位和基因克隆。根据抽穗期和产量性状表型数据,结合SNP基因型筛选到5个携带有利等位基因的优良株系,可用于将来的水稻高产育种。【结论】本研究发掘一批新的水稻抽穗期和产量相关性状QTL位点,可有效加速水稻遗传研究和高产育种进程。     

日本不同棱型大麦种质资源农艺性状的差异

为了解引进大麦品种资源的特性并为进一步利用提供依据，以从日本引进的儿9份大麦种质为材料，对不同棱型大麦的株高、穗下节间长、穗长、穗粒数、千粒重和产量等6个农艺性状进行了测定及统计分析。结果表明，不同棱型的材料在这6个性状上有明显的差异，其中株高、穗长、穗粒数、千粒重4个性状差异显著。与四棱和六棱相比较，二棱材料极显著地表现出矮秆、穗下节间长度短、穗子长、穗粒数少、千粒重大的特点；四棱材料株高、穗长、穗粒数、千粒重居中，产量显著高于其它类型；六棱材料穗粒数极明显地高于其它棱型。     

周8425B衍生品种耐旱相关性状的遗传解析

解析小麦耐旱遗传机制,发掘耐旱基因,选育耐旱品种,是减少干旱对中国粮食生产安全威胁最为经济、高效的方式。周8425B是中国黄淮麦区重要的小麦骨干亲本,农艺性状优良,其衍生品种具有较好的耐旱特性。本研究基于68份来自于河南、山东等地的周8425B衍生品种,利用50K SNP芯片对耐旱相关性状进行全基因组关联分析（genome-wide association analysis,GWAS）。结果表明,共检测到252个显著关联的SNP标记,分布于37个位点上,可解释7.9%~21.5%的表型变异。其中,16个位点与已报道的位点位置部分重叠或一致,其余21个为新的位点。周麦16、矮抗58、郑农21、淮麦28、周麦21、郑麦379、浏虎98和偃展4110共8份品种具有较好的耐旱性,且含有较多的优异等位基因,可应用于下一步遗传育种中。本研究对解析小麦耐旱遗传机制,选育耐旱品种具有参考价值。     

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。     

玉米种子耐储性的全基因组关联分析及候选基因预测

以197份玉米自交系为试材,人工加速老化后进行标准发芽试验,检测种子耐储性相关表型性状,结合平均分布于玉米基因组的SNP标记进行关联分析,挖掘关联SNP位点和候选基因。结果表明,共检测出8个与相对发芽势（RGE）、相对发芽指数（RGI）、相对活力指数（RVI）和相对简易活力指数（RSVI）等性状呈显著关联的SNP位点（P<0.000 1）,分布于染色体bin1.08、bin3.08、bin4.03、bin4.05和bin6.05区域;PZE-104063000、PZE-104064763和PZE-106085414这3个SNP位点均与2个性状关联。预测到7个候选基因,分别与纤维素合成酶活性、翻译起始因子、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性、磷酸二酯酶活性、类囊体膜组分、脂肪酸生物合成酰基转运活性和微管有关组分等相关。     

13个玉米地方种质的配合力分析

选用5个自交系为测验种,采用不完全双列杂交遗传交配设计,对四川盆地及盆周山区13个玉米地方种质的配合力进行了分析。结果表明：屏山大黄、筠连血丝和筠连大白马牙具有较大的利用潜势;13个地方种质可分为5个初级杂种优势群。根据特殊配合力(SCA)效应及产量表现,确定了旅大红骨×地方种质、热带种质×地方种质和PA亚群×地方种质是利用地方种质组配的强优势组合模式。     

玉米地方品种耐旱种质的苗期筛选指标研究

以10个玉米地方品种为材料,通过盆栽试验设置干旱胁迫、正常供水2个处理,研究干旱胁迫下玉米地方品种的苗期形态和生理指标。结果表明,干旱胁迫对玉米地方品种幼苗植株形态和生理有不同程度的不利影响,不同玉米地方品种的耐旱性存在明显差异。不同地方品种的同一植株性状和同一地方品种的不同植株性状的耐旱胁迫指数存在差异。侧根数、叶面积、根体积和植株干重可作为玉米地方品种耐旱种质筛选的形态指标,硝酸还原酶活性和丙二醛含量可作为耐旱种质筛选的生理指标。     

遮荫胁迫对渍水条件下玉米自交系农艺性状及干物质积累的影响

采用大田试验方法，在大喇叭口期对渍水条件下的36个玉米自交系玉米进行50%遮荫和不遮荫处理，研究遮荫胁迫对自交系农艺性状及干物质积累的影响，对自交系的耐阴性进行评价。结果表明，渍水条件下的玉米自交系遮荫后雌雄间隔期延长，穗位叶叶绿素含量显著增加，地上部干物质显著减少，16个自交系的雄穗主轴长度显著降低，大部分自交系的雄穗分支数无显著变化，株高、穗位高变化不一致。雌雄间隔期延长天数与地上部干物质量减少的百分率呈极显著相关。以雌雄间隔期延长天数与地上部干物质量减少的百分率为主要指标，筛选出11个耐阴性强且具有一定耐涝性的自交系LH01、LH04、LH14、LH17、LH21、LH23、LH24、LH27、LH28、LH32、LH33，可作为豫中南阴雨寡照地区的基础育种材料。     

温热带玉米株高的全基因组关联分析

以365份遗传背景丰富的玉米自交系为材料,采用自主研发的55K芯片,在海南三亚、河南新乡和北京顺义3个环境下对玉米自交系株高进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)。结果表明,株高在3个环境下变异非常丰富,有从低纬度到高纬度逐渐增加的趋势,株高在基因型、环境、基因型与环境互作方面均达极显著差异水平。全基因组关联分析表明,不同环境下均检测到与株高显著关联的位点,在第1、3、5、6、7、8号染色体上均发现了显著关联的SNP。新乡和顺义环境下,在bin5.05区段发现了显著关联的SNP;三亚和顺义环境下,在bin6.05区段发现了显著关联的SNP。对关联分析显著的SNP位点比对到B73参考基因组上,在maizeGDB网站上得到22个最可能的候选基因,为探索玉米株高遗传机制提供参考。     

21个玉米自交系主要性状及杂优类群分析

采用表型性状分析与分子标记方法对21个玉米自交系主要农艺、经济性状及杂优类群进行研究。结果表明,供试自交系主要性状基因型间存在真实的差异,但多数性状同时受播种季节和基因型与播种季节互作的影响较大。供试材料中,中秆中产型自交系所占比例较大,高秆高产型和中秆高产型自交系所占比例较小,矮秆自交系无一属于高产型。综合分析表明,6054、6070、48-2、6057和RP128属主要农艺、经济性状综合表现较优的自交系。SSR标记分析表明,供试自交系间的遗传距离变幅为0.51～0.91,平均遗传距离为0.71±0.0181,按UPGMA法进行聚类可将其划分为5个类群,其中自交系P14可能属于新的杂优类群。     

Diversity among Turkish maize landraces based on protein band analyses and kernel biochemical properties

Maize (Zea mays L.) landraces are considered to be important genetic resources for improving maize. To use these sources effectively, the extent of genetic diversity among them needs to be determined. While maize landraces from different countries have been evaluated, there is only limited information available on Turkish maize landraces. Thus, our objective was to investigate the genetic relations among 35 different landraces, along with inbred lines B73 and Mo17, using the sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). We also measured seven kernel-quality traits, viz., protein content, oil content, zein content, lysine content, tryptophan content, and amylose/amylopectin content. Cluster analysis was performed to classify the Turkish maize landraces relative to protein-band variation. Results of protein-band analyses showed there was significant diversity among maize landraces. There was also considerable variation for the kernel-quality traits of the landraces. Kernel oil varied from 2.83% to 6.27%, protein from 6.67% to 11.34%, zein from 1.87% to 8.88%, tryptophan from 0.017% to 0.053%, lysine from 0.14% to 0.81%, amylose from 5.9% 37.6%, and amylopectin from 62.4% to 94.1% among the landraces. A total of 25 protein subunits, with molecular weight ranging from 10 to 110 kDa, were determined, and all of them, except for three bands, were polymorphic. Polymorphism information content (PIC) of the subunits ranged between 0.00 and 0.50. Maize landraces were classified into two main clusters; the first cluster included 18 landraces and inbred lines B73 and Mo17, whereas the second cluster comprised 17 maize landraces. Overall, results revealed that Turkish maize landraces having similar geographical origins were classified in the same clusters and exhibited a high level of diversity relative to protein subunits.     

玉米子粒脂肪含量的全基因组关联分析

利用分子标记对控制玉米脂肪合成的关键基因进行定位,从分子水平上阐明其遗传机理,提高高油玉米的育种效率。以吉林省80份核心玉米自交系为关联群体,2014年和2015年分别在吉林农业大学试验地进行田间试验,将自交收获的果穗晾晒脱粒后用NIRFlex N-500近红外光谱仪测定其子粒脂肪含量。同时使用Illumina PE150测序仪对80份玉米自交系进行全基因组重测序,共获得1 490 007个高质量的SNP用于后续的关联分析。结果表明,玉米子粒脂肪含量的变异范围为2.83%~6.81%,广义遗传力为63.3%。经过两年1点的全基因组关联分析共筛选得到10个SNP位点与子粒的脂肪含量显著关联(P0.000 001),解释的表型贡献率为0.65%~34.5%,其中位于染色体框4.01的SNP标记表型贡献率最高为34.5%。在显著性SNP位点(P0.000 001)的连锁不平衡区域(5.2 kb)内共挖掘出6个候选基因,分别预测编码MYB转录因子、果胶酯酶、谷氨酰胺合成酶和3种无特征功能的假定蛋白,可能与脂肪的合成代谢密切相关,可为高油玉米材料的分子标记辅助选择及克隆调控玉米子粒脂肪含量的关键基因提供参考。     

利用核心SNP标记划分辽宁省常用玉米自交系杂种优势群的研究

利用3个密度的SNP标记对44份玉米自交系进行杂种优势群划分,包括8份对照自交系和36份辽宁省常用育种自交系。利用56k玉米芯片共筛选得到了46 899个高质量的SNP标记,作为高密度SNP标记划分杂种优势群,然后筛选1 008、101个SNP标记分别作为中密度和低密度SNP标记用于分群。结果表明,部分自交系的遗传相似度达到90%以上,不宜作为不同自交系进行育种应用。3个密度下的SNP标记都有效地将待测玉米自交系划分为4个杂种优势群,分别为瑞德群、兰卡斯特群、旅大红骨与塘四平头混合群以及类PH4CV群。对比高密度SNP标记,利用中低密度SNP标记划分的杂种优势群内部分自交系间的遗传距离发生变化,不能精确解析杂种优势群群内自交系的亲缘关系。划分杂种优势群可以采用中低密度的SNP育种芯片;群内自交系亲缘关系的区分应该采用高密度SNP芯片。