小麦转录因子基因W16的功能标记作图和关联分析

【目的】开发小麦DREB转录因子基因W16的功能标记,进行遗传作图,并结合表型性状关联分析,为利用分子标记进行小麦遗传改良提供依据。【方法】以六倍体普通小麦及其野生近缘种的二倍体和四倍体为材料,克隆W16的DNA序列;根据序列多态性设计分子标记;利用中国春缺四体材料对基因进行染色体定位,用DH群体（旱选10号×鲁麦14）进行精细定位并作图;以154份六倍体普通小麦材料构成的自然群体分析表型性状与基因单倍型的关联特性。【结果】利用中国春缺四体材料先将W16定位在1A染色体上。后利用DH群体将W16定位于染色体1A的CWM517和WMC20标记之间,距左、右标记的遗传距离分别为7.8 cM和19.4 cM。在小麦自然群体中共检测到W16的3种单倍型,分别与单株穗数、穗粒数、每穗小穗数和籽粒饱满度关联。【结论】确定了W16所在的染色体位置,鉴定出HapⅡ为增加单株穗数和籽粒饱满度的优良单倍型,HapⅢ为提高穗粒数的优良单倍型,该基因的功能标记和关联分析结果为小麦分子育种提供了重要信息。     

芝麻发芽期耐盐性鉴定方法研究及耐盐候选基因的挖掘

【目的】确定芝麻发芽期耐盐性鉴定适宜的NaCl胁迫浓度和评价指标,发掘耐盐种质和耐盐相关重要基因,为芝麻耐盐性大规模鉴定、遗传改良和耐盐机理研究提供方法借鉴和优异基因资源。【方法】以8份耐盐性差异较大的芝麻种质为材料,在不同浓度的NaCl（0、50、100、150、200和250 mmol·L^-1）胁迫下发芽,测定其发芽势、成苗率、根长、芽长和鲜重等指标,通过对指标值的方差分析、主成分分析、隶属函数和相关性分析等,筛选芝麻发芽期耐盐性鉴定适宜的NaCl处理浓度和评价指标。以100 mmol·L^-1 NaCl溶液为处理浓度,相对成苗率为鉴定指标对71份芝麻核心种质进行发芽期耐盐性鉴定和全基因组关联分析,并对获得的候选基因进行功能注释;通过NaCl胁迫下芝麻幼苗叶片转录组测序和荧光定量PCR分析候选基因的表达模式,筛选耐盐相关候选基因。【结果】对不同浓度NaCl胁迫下8份芝麻材料发芽各指标进行统计和方差分析表明,100 mmol·L^-1的NaCl处理下,除发芽势外,发芽指数、活力指数、成苗率、根长、芽长和苗鲜重的标准偏差值均较大,所有指标在0.05水平上均存在显著差异,100 mmol·L^-1的 NaCl溶液可以作为芝麻发芽期耐盐性鉴定的适宜胁迫浓度;相对成苗率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数、相对芽长、相对根长和相对鲜重7个指标与芝麻发芽期耐盐性关系密切,贡献率较高,可以作为芝麻发芽期耐盐性鉴定的评价指标。71份芝麻核心种质材料的相对成苗率变异比较丰富,符合正态分布;通过对71份芝麻核心种质相对成苗率与SNP标记进行全基因组关联分析,检测到7个与芝麻发芽期耐盐性显著关联的SNP标记（LG5:688003、LG7:9582027、LG10:5274091、LG10:10788493、LG11:11924186、LG14:2128695和LG16:3930301）,SNP标记上、下游各100 kb区间内共有基因67个,其中有功能注释的基因34个;通过耐盐材料S04在盐胁迫下的转录组测序和荧光定量PCR对预测的候选基因进行表达模式分析,共有21个候选基因受到盐胁迫诱导显著差异表达。【结论】芝麻发芽期耐盐性鉴定的适宜NaCl胁迫浓度为100 mmol·L^-1,相对成苗率等7个指标可以作为适宜的评价指标;检测到与芝麻发芽期耐盐性显著关联的SNP标记7个,并鉴定出耐盐候选基因21个。     

紫花苜蓿秋眠性的SSR标记关联分析

【目的】发掘紫花苜蓿秋眠性关联位点,为揭示紫花苜蓿秋眠性状的遗传规律和分子机制提供理论依据。【方法】紫花苜蓿关联群体由75份321个四倍体紫花苜蓿基因型构成,其中中国紫花苜蓿品种每份材料选取6-8个基因型;其余材料每份选取3-4个基因型。利用紫花苜蓿基因组均匀分布的85对SSR（Simple sequence repeats）标记,对321个紫花苜蓿基因型进行扫描。于2014-2015年连续两年对紫花苜蓿秋眠性开展调查,并利用一般线性模型（GLM）及混合线性模型（MLM）2种方法,开展秋眠性与SSR分子标记的关联分析。【结果】紫花苜蓿秋眠性表现出极显著的基因型、年际及基因型×年际互作效应。2014年,表型变异幅度为5.1-55.1 cm,平均值为22.4 cm,变异系数为45.5%。2015年,变异幅度在3.5-44.9 cm,平均为15.2 cm,变异系数为43.7%。秋季株高两年均呈现接近正态分布特征。广义遗传力为0.71。MLM模型很好的控制了紫花苜蓿秋眠性的假阳性关联。基于MLM模型,在2014年共找到12个显著关联的SSR位点,表型贡献率为2.42%-6.73%。2015年共找到11个,表型贡献率为2.45%-4.81%。在这些关联位点中,分布于Chr 2的m83_157、Chr 3的m525_230和m525_231、及Chr 4的m429_245,在两种模型及两年内均被重复检测到。【结论】通过两种模型发掘到4个与紫花苜蓿秋眠性显著相关的位点,经过验证后可以用于紫花苜蓿秋眠性分子标记辅助选择育种。     

小麦骨干亲本繁6产量相关性状关键基因组区段的遗传效应

繁6是中国小麦育种最重要的骨干亲本之一, 明确其优良特性的遗传机制对小麦育种具有重要意义。本研究鉴定了39个繁6衍生品种的7个产量相关性状, 并利用全基因组SSR标记分析了繁6中控制这些性状重要遗传区段和基因位点在子代中的遗传效应。表型鉴定结果表明, 繁6产量相关性状在不同世代衍生品种中表现无显著差异, 表明这些性状在衍生品种选育过程中受到选择并稳定遗传。利用已获得的控制小麦产量相关“一致性” QTL区段的417个SSR标记进行分子扫描, 发现11个繁6特异SSR标记在其衍生后代中被高频率遗传。性状-标记关联分析表明, 21个来自繁6的特异SSR标记与产量相关性状极显著关联(P < 0.01)。同时鉴定出分别位于2A和5A染色体的Xgdm93.3-Xgwm526.2和Xbarc100-Xgwm156.1区段, 前者控制株高和小穗数, 后者控制千粒重。本研究证实, 上述两个与小麦产量相关性状关联的位点或区段在小麦产量育种进程中受到强烈的人为定向连续选择, 并在四川乃至西南麦区小麦产量育种中发挥了重要作用。     

油菜种子含油量GWAS分析及位点整合系统构建

含油量是油菜最重要的性状之一, 目前已有较多的油菜种子含油量定位研究, 然而各研究系统相对独立, 群体与标记的差别使得难以比较不同研究结果。本研究连续4年种植了一个含308份材料的油菜自然群体, 结合60K SNP芯片数据对种子含油量进行了全基因组关联分析(GWAS), 并将所鉴定的显著位点与早前2个自然群体及10个分离群体鉴定到的位点进行全基因组比较与整合。结果显示, 通过GWAS共检测到8个与种子含油量显著关联的位点, 单个位点解释的表型变异度为3.22%~5.13%; 结合其他12个群体的定位结果, 共获得193个油菜含油量整合位点, 分布于油菜的所有19条染色体, A亚基因组平均每条染色体有13个位点, 显著高于C亚基因组(7个)。对不同群体鉴定结果的比较发现, 7个整合区间能在至少3个群体中被检测到, 均位于A亚基因组染色体(A01、A02、A03、A06、A08、A09和A10)上, 其中有3个与C亚基因组上的区间存在同源性, 在这3个区间中共鉴定到26个已知的油脂代谢相关基因。本研究将193个位点锚定到法国公布的甘蓝型油菜参考基因组, 构建了一个可视的油菜种子含油量位点全基因组整合系统, 可为油菜种子含油量重要位点的确定提供帮助, 并为制定提高油菜种子含油量的育种方案提供参考。     

我国农产品行业协会发展路径研究

农产品行业协会在促进农业产业化经营、推动现代农业发展中起着十分重要的作用,但由于我国农产品行业协会起步较晚,我国对其的研究和管理还在摸索上升阶段。针对农产品行业协会在发展过程中存在规模不足、发展不平衡、独立性不强等问题,分析了其缺乏相关立法、管理体制存在弊端等原因,提出了加强相关立法、改革管理体制及完善自身建设等思路,以推动我国农产品行业协会的有序发展。     

天山北坡不同区域及海拔对天然草地鸭茅群落物种种间关系影响

以天山北坡不同区域与海拔地段鸭茅群落主要物种为研究对象,采用邻接格子样方法测定鸭茅群落物种优势度,通过方差比率计算、χ²检验、联结指数即秩相关分析种间联结性,分析鸭茅群落主要优势物种在群落中的分布及优势物种鸭茅与其他物种之间的关系,探讨区域与海拔梯度变化对鸭茅群落物稳定性的影响。结果表明,1)东、西两段山地鸭茅群落主要物种种间联结性在海拔1800~2200 m间呈现出由正关联逐渐向负关联过渡,群落稳定性有随海拔升高呈逐渐减弱趋势。2)联结系数及联结指数结果均说明不同区域与海拔梯度对的鸭茅群落物种间的联结程度有一定影响,但均表现不强,而处于弱联结的较多或无联结,群落中各物种间较松散。3)鸭茅种群与群落内其他种之间的相关性有时呈正联结,有时呈负联结,这与区域与海拔地段所处的环境因素存在异质性有关。研究结果为揭示影响鸭茅群落物稳定性因素,预测鸭茅种群动态和种间竞争与共存机制提供重要的理论依据。     

盐胁迫下甘蓝型油菜发芽期下胚轴和根长的全基因组关联分析

【目的】解析甘蓝型油菜发芽期根和下胚轴发育及耐盐性的调控位点,筛选油菜耐盐性相关的候选基因,可为油菜耐盐性改良提供依据。【方法】以317份具有代表性的甘蓝型油菜自交系为材料,在正常生长和盐胁迫条件下进行沙培鉴定,利用芸薹属60K SNP芯片和全基因组关联分析鉴定正常生长与盐胁迫下甘蓝型油菜发芽期根和下胚轴长度显著关联的SNP,并确定其连锁不平衡区间。通过区间内基因的功能注释及盐胁迫下油菜幼苗根和叶片转录组差异表达基因筛选连锁不平衡区间内的重要候选基因,并以实时荧光定量PCR分析候选基因的组织特异性和盐胁迫诱导表达模式,提高候选基因筛选的准确性。【结果】正常生长和盐胁迫下甘蓝型油菜发芽期下胚轴和根长在不同材料间变异较大,频次分布表明目标性状均为数量性状,受多基因调控。全基因组关联分析模型比较表明,MLM+P+K模型为最优模型。以此模型对目标性状进行全基因组关联分析,检测到45个显著关联SNP,其中40个与下胚轴长度显著关联,5个与根长显著关联,单个SNP解释的表型变异分别为9.12%—14.46%和7.67%—8.93%。重复检测的显著相关SNP中,值得注意的是C04染色体的rs8970,同时与4个性状显著关联,表型贡献率为7.67%—12.35%,是唯一在下胚轴长和根长间重复检测到的显著关联SNP。11个重要关联SNP中有6个位于10—442 kb的连锁不平衡区块中。转录组分析表明,11个连锁不平衡区间共包含447个基因,其中15个受盐胁迫诱导表达。转录组和基因功能注释综合分析表明,BnaSRO1、BnaPAGR2、BnaNPH3、BnaMYB124、BnaSAM-Mtase、BnaBIN2、BnaUMAMIT11、BnaEXPA7、BnaRPT3、BnaEF-hand和BnaF3H很可能为各自区间的候选基因。实时荧光定量PCR结果证实除BnaNPH3外,其他基因均在根或下胚轴中受盐胁迫诱导上调表达。组织特异性分析还发现BnaUMAMIT11、BnaPAGR2和BnaEXPA7主要在萌发的根和下胚轴中特异表达,BnaRPT3、BnaBIN2和BnaMYB124虽然呈组成型表达,但在萌发阶段的下胚轴中表达量最高,证实这些基因很可能参与油菜发芽期根和下胚轴生长发育及耐盐性的调节。【结论】全基因组关联分析共鉴定出45个控制油菜发芽期根和下胚轴发育及耐盐性的显著关联SNP。连锁不平衡、转录组和基因功能注释综合分析初步鉴定出11个重要候选基因。     

新疆褐牛基因外显子多态性及其与SCS和泌乳性状关联性分析

【目的】探索ERAP2,Cwc27,PPFIBP2,THADA,ZNF804B和AMHR2基因多态性与新疆褐牛体细胞评分及泌乳性状的相关性,旨在寻找与新疆褐牛体细胞评分及泌乳性状相关的分子标记。【方法】以新疆乌鲁木齐种牛场、新疆天山畜牧生物工程股份有限公司共169头新疆褐牛母牛为试验对象,以2008—2015年间的生产性能测定记录(包括乳脂率、乳蛋白率、总固体含量、乳糖率和体细胞计数等)和305 d产奶量为试验数据,基于课题组前期15头中国荷斯坦牛DNA混池重测序的结果筛选外显子区域10个SNPs,采用基质辅助激光电离飞行时间质谱法(sequenom mass Array genotype)分型技术验证10个SNP位点的遗传多态性,运用SAS8.1软件GLM过程对这10个SNP突变与新疆褐牛体细胞评分(SCS)、305 d产奶量、乳脂率、乳蛋白率、乳糖率和总固体的关联程度进行统计分析。【结果】10个SNP位点均具有多态性,χ~2检验表明群体中9个SNP位点符合Hardy-Weinberg平衡状态。关联分析结果表明ERAP2基因两个位点(T98741711C和G98736141A)均与新疆褐牛305 d产奶量达到极显著关联(P0.001),其中TT型和GG型个体的产奶量最高;PPFIBP2(C45667492G)位点与新疆褐牛乳糖率达到显著关联(P0.005),其中GG型个体的乳糖率最高;Cwc27(T14533269A)位点与新疆褐牛乳脂率和总固体含量达到显著关联(P0.005),与SCS达到极显著关联(P0.001),其中TT型个体的乳脂率和总固体含量均最高,AA型个体的SCS极显著高于AT和TT型;AMHR2(C26758055G)位点与新疆褐牛乳蛋白率和总固体含量达到极显著关联(P0.001),其中GG型个体显著高于CC和GC型个体。连锁不平衡分析与单倍型构建的结果发现10个SNPs构建了两个单倍型模块,其中SNP1和SNP2位点之间处于连锁不平衡状态(r20.3),SNP4和SNP10位点之间处于强连锁不平衡状态(r20.6),随后分析了单倍型与SCS和泌乳性状之间的相关性,发现单倍型与新疆褐牛SCS和泌乳性状无显著关联(P0.001)。【结论】初步发现了ERAP2,Cwc27,PPFIBP2和AMHR2与新疆褐牛SCS和泌乳性能相关,结果可为新疆褐牛产奶性状的分子标记辅助选育提供参考和依据。