QTL mapping of agronomic and economic traits for four F2populations of upland cotton

Background:Upland cotton(Gossypium hirsutum)accounts for more than 90%of the annual world cotton output because of its high yield potential.However,yield and fiber quality traits often show negative correlations.We constructed four F₂populations of upland cotton,using two normal lines(4133B and SGK9708)with high yield potential but moderate fiber quality and two introgression lines(Suyuan04–3 and J02–247)with superior fiber quality,and used them to investigate the genetic basis underlying complex traits such as yield and fiber quality in upland cotton.We also phenotyped eight agronomic and economic traits and mapped quantitative trait loci(QTLs).Results:Extensive phenotype variations and transgressive segregation were found across the segregation populations.We constructed four genetic maps of 585.97 centiMorgan(cM),752.45 cM,752.45 cM,and 1163.66 cM,one for each of the four F₂populations.Fifty QTLs were identified across the four populations(7 for plant height,27 for fiber quality and 16 for yield).The same QTLs were identified in different populations,including qBW4 and qBW2,which were linked to a common simple sequence repeat(SSR)marker,NAU1255.A QTL cluster containing eight QTLs for six different traits was characterized on linkage group 9 of the 4133B×Suyuan04–3 population.Conclusions:These findings will provide insights into the genetic basis of simultaneous improvement of yield and fiber quality in upland cotton breeding.     

小麦山农4143抗黑胚病遗传分析及抗性遗传位点检测

 黑胚病是小麦生产的重要籽粒病害,麦根腐平脐蠕孢(Bipolaris sorokiniana)是黑胚病的主要致病菌。为分析小麦抗黑胚病遗传规律并检测抗性位点,本研究以抗黑胚病小麦品系山农4143与感病品系宛原白1号的F₇代重组自交系(RIL)群体为材料,于2018~2019年在3个试验点种植,采用“孢子液喷洒、套袋保湿”的方法进行接菌鉴定,用“主基因＋多基因混合遗传模型”进行遗传分析,并挑选极端抗、感自交系构建混池、结合小麦660K SNP芯片进行混合分组分析(BSA)。研究结果显示小麦品系山农4143对黑胚病抗性符合“4对主基因加性-上位性遗传模型”,主基因遗传力为0.88~0.95;通过BSA检测到黑胚病抗性位点36个,分别位于1A、2B(6)、2D(2)、3A、3B(2)、3D、4A(6)、4D、5A(4)、5B(6)、5D(3)、7A、7B和7D共14条染色体上,A、B、D染色组上分别为13、 15和8个,36个位点中有18个为抗黑胚病新鉴定位点。本研究结果为小麦抗黑胚病位点的精细定位和抗性育种中分子标记的开发奠定了基础。     

东乡野生稻苗期耐冷QTL qCTS3.3候选基因LOC_Os03g54970冷胁迫下荧光定量表达分析及克隆

为了验证东乡野生稻苗期耐冷QTL qCTS3.3的功能,结合笔者所在课题组前期完成的转录组分析数据,将落在qCTS3.3 QTL 2个最近侧翼分子标记MK149624和MK137032之间区域的差异表达基因LOC_Os03g54970-DX作为qCTS3.3的候选基因,并通过反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)对不同低温处理时间长度该基因在东乡野生稻叶片中的表达水平进行了相对定量分析,结果表明,该基因在低温胁迫处理前后表达量呈现出低—高—低—高的变化趋势,随后,参照测序水稻品种日本晴对应的该基因位点的序列信息设计引物,通过RT-PCR技术从东乡野生稻中成功扩增到了LOC_Os03g54970-DX基因的全长cDNA,构建了该基因位点的过表达载体。测序分析结果表明,东乡野生稻中的LOC_Os03g54970-DX基因序列与日本晴中的对应位点序列完全一致,进一步利用农杆菌介导法,将东乡野生稻中的LOC_Os03g54970-DX的过表达载体转入水稻受体品种TP309,最终获得了48株转基因植株,研究结果为下一步研究东乡野生稻LOC_Os03g54970-DX基因位点在冷胁迫作用条件下的功能机制奠定了材料基础。     

抗旱节水小麦分子遗传育种研究进展

干旱缺水等自然灾害会导致小麦产量年度间变幅较大,尤其在小麦主产区黄淮地区更为严重。小麦抗旱节水育种是应对干旱的重大措施。本综述对小麦抗旱节水常规育种、抗旱节水分子遗传育种相关性状QTL定位、抗旱相关功能基因克隆鉴定、转基因等方面的研究进展进行了综述。水旱亲本杂交与异地交叉选择是卓有成效的常规育种方法,通过分子标记鉴定了关于根重、根长、胚芽鞘、高水分利用效率等相关性状的大量QTL;42个抗旱相关基因被克隆并进行基因功能分析和验证,均从不同代谢通路上影响着小麦抗旱性;14个来自不同供体的抗旱相关基因被研究者导入小麦品种后,转基因小麦植株的抗旱能力均得到不同程度的提高,部分植株在产量和其它抗逆性方面也得到提高。以上研究进展为抗旱节水小麦分子设计育种提供了理论依据和发展方向。     

水分和盐胁迫下小麦种子萌发相关性状的QTL定位

小麦萌发期对水分和盐胁迫敏感，对该时期水分和盐胁迫下种子萌发性状进行QTL定位具有重要的意义。本研究以小麦“泰农18×临麦6号” RIL群体为材料，以20%PEG-6000溶液和100 mmol·L^-1 NaCl溶液分别模拟水分和盐胁迫环境，对种子萌发期10个性状进行了QTL定位。结果表明，在正常、水分胁迫和盐胁迫3种不同处理下各性状变异较大。相关分析表明，抗旱和耐盐可能是两个独立遗传的性状，胚芽鞘长可以作为节水抗旱的鉴定指标。3种处理下共检测到10个萌发相关性状的103个QTL，其中，17个为相对高频QTL（RHF-QTL），分布在7条染色体（1A、3A、3B、4B、7A、7B和7D）上，平均贡献率为7.55%~15.97%。这些RHF-QTL形成4个QTL簇（QTL cluster,QC），分布在3A、7A和7D染色体上。其中，7A染色体上的QC2包括3个RHF-QTLs（ QSdw-7A.1、 QGf-7A.1和 QGi-7A.1），均与小麦耐盐性相关；7D染色体上的QC3包括2个RHF-QTLs（ QGi-7D.1、 QGdrc-7D.1），均与小麦节水抗旱性相关。这2个QCs增加效应均来自母本泰农18。本研究获得的RHF-QTLs和QCs，可为小麦萌发期节水抗旱和耐盐分子标记辅助选择提供理论和技术支持。     

姜曲海猪和苏姜猪IGF2、MUC13、PHKG1、RYR1和VRTN基因主效位点的遗传变异分析

IGF2、MUC13、PHKG1、RYR1和VRTN基因是应用于实践生产的影响猪抗病、肉质及生长性能的基因。利用PCR扩增、Sanger测序和RFLP技术在姜曲海猪和苏姜猪核心群中检测了这5个基因的基因型。结果表明:姜曲海猪中的IGF2、VRTN基因和苏姜猪中的VRTN基因的有利等位基因频率相对较低。RYR1基因的检测结果显示姜曲海猪混有外来血缘,需要进行提纯复壮。通过分子标记辅助选择和常规育种技术,苏姜猪需要经过多世代选育才能将这5个基因的有利等位基因纯合。     

川麦42和川农16抗穗发芽QTL定位及聚合效应分析

【目的】小麦穗发芽严重影响小麦产量和品质,是全球小麦生产面临的重大问题之一。通过鉴定挖掘抗穗发芽QTL,聚合穗发芽抗性位点,选育抗穗发芽小麦品种,为四川小麦穗发芽抗性改良提供技术和材料支撑。【方法】以川麦42/川农16重组自交系（RIL,F₈）为材料,于2016—2018年分别在2个环境下对RIL群体进行籽粒发芽指数（GI,2016和2018）、籽粒发芽率（GR,2016和2018）和整穗发芽率（SGR,2017和2018）3个穗发芽指标测定。利用90K SNP芯片构建的遗传图谱检测全基因组穗发芽相关QTL,并分析抗性QTL聚合效应。【结果】双亲间GI、GR和SGR指标值差异显著,亲本川农16穗发芽抗性明显优于亲本川麦42。共检测到11个与穗发芽抗性有关的QTL,主要分布在2B、2D、3A、3D、4A、5A、5B和6B染色体上。5B染色体上检测到的单个环境表达的整穗发芽QTL解释的表型变异率最大,达到29%;在2D和3A染色体上检测到的整穗发芽主效QTL,以及5A染色体上检测到的与种子休眠相关的籽粒发芽主效QTL,在2个环境下均能表达,其抗穗发芽等位变异均来源于川农16。基因型分析发现,RIL群体中不同株系聚合抗性QTL的数量变幅为1—9个,表现为抗穗发芽的株系均携带4—9个与穗发芽相关的抗性QTL。重组自交系群体中6个株系GI、GR和SGR值均在15%以下,表现出高抗穗发芽特性;这6个优异株系聚合了多个与穗发芽相关的抗性QTL,且均聚合了川麦42在4A染色体上的微效QTL（QGi.saas-4A和QGr.saas-4A）,以及川农16在2D和5B染色体上的主效QTL（QSgr.saas-2D和QSgr.saas-5B）;编号为104和125的优异株系已通过审定,定名为川麦104和川麦64。其中,川麦104于2012年同时通过国家和四川省审定,其抗穗发芽能力强,产量、品质、抗病等优良性状突出,聚合了7个正向穗发芽QTL,包括2B、2D和5B染色体上来源于川农16的4个抗性QTL（QGi.saas-2B、QGr.saas-2B、QSgr.saas-2D和QSgr.saas-5B）,以及4A和6B染色体上来源于川麦42的3个QTL（QGi.saas-4A、QGr.saas-4A和QGr.saas-6B）;近年来,川麦104已成为西南麦区小麦育种的核心亲本,育成小麦品种（系）18个。【结论】共检测到11个抗穗发芽QTL,其中3个来源于川麦42,8个来源于川农16;RIL群体中的抗穗发芽株系均携带4—9个抗性QTL,优异株系川麦104和川麦64高抗穗发芽,均聚合了7个穗发芽抗性QTL。     

江苏地区奶牛场blaNDM阳性大肠杆菌的分子流行病学

为了调查江苏地区奶牛场大肠杆菌中bla_(NDM)基因的分子流行病学特征。从江苏部分地区3个奶牛场采集样品134份,使用PCR和测序的方法筛选bla_(NDM)阳性大肠杆菌,同时对其进行超广谱β-内酰胺酶类基因的检测,采用药敏试验检测bla_(NDM)阳性大肠杆菌对19种常用抗生素的敏感性,通过多位点序列分型(MLST)和脉冲场凝胶电泳(PFGE)对携带NDM基因的大肠杆菌进行亲缘关系分析,通过质粒结合试验验证bla_(NDM)基因的可转移性。结果显示,从134份奶牛场样品中共分离15株bla_(NDM)阳性大肠杆菌,包括NDM-1和NDM-5 2种变体。15株bla_(NDM)阳性大肠杆菌对多种抗生素均呈现不同程度的耐药,奶牛场15株bla_(NDM)阳性大肠杆菌包括7种ST型,分别是ST410、ST846、ST206、ST101、ST1642、ST3076、ST1626,同一种ST型在粪便样品和环境样品中同时存在,表明相同ST型bla_(NDM)阳性大肠杆菌可在动物与环境间相互传播。PFGE试验结果表明,15株bla_(NDM)阳性大肠杆菌可以分为11个簇,同一样品的分离株倾向于相同的簇,在比较小的范围内存在PFGE图谱相同的现象;对15株菌株的结合子进行bla_(NDM)基因的转移性试验结果表明,15株大肠杆菌的bla_(NDM)耐药基因均通过质粒结合转移至受体菌J53。表明,bla_(NDM)阳性大肠杆菌在江苏省部分地区奶牛场中流行相对较为严重,存在多重耐药现象,推测bla_(NDM)基因主要通过质粒结合转移的方式进行水平传播,这为食品源耐药菌的监测及风险评估提供了依据。