大豆抗筛豆龟蝽Megacota cribraria(Fabricius)的QTL分析

筛豆龟蝽是我国南方大豆的主要害虫之一,本研究旨在定位筛豆龟蝽抗性QTL,分析其稳定性,为大豆抗筛豆龟蝽育种提供参考.以科丰1号×南农1138-2组合衍生的含184个重组自交系的群体NJRIKY(简称KY)和皖82-178x通山薄皮黄豆甲组合衍生的含142个重组自交系的群体NJRIWT(简称WT)为材料,2004--2006在田间自然虫源下鉴定了筛豆龟蝽抗性.不同年份内以黑霉程度为指标的方差分析结果表明家系间差异在每年都达极显著水平,遗传变异系数都相当大,遗传率中等偏高.利用Windows QTL Cartographer Version 2.5的复合区间作图法(CIM),KY群体的抗性QTL主要位于D1a和C2连锁群,WT群体的抗性QTL主要位于H和D1b连锁群.KY群体3年均检测出的qRMC-d1a-1位于D1a连锁群,贡献率为7.6%～31.4%;2005和2006两年均检测出的qRMC-c2-1位于C2连锁群,与环境有互作,效应相对较小;抗性等位基因来自南农1138-2;qRMC-dla-1和qRMC-h-1在2005年和2006年存在显著的互作.WT群体连锁群H上的qRMC-h-1在3年中都被检测到,贡献率为16.3%～36.2%;D1b连锁群上的qRMC-dlb-2在2004年和2005年被检测到,效应相对较小;抗性等位基因来自通山薄皮黄豆甲.虽然WT群体Dlb和H连锁群上的这2个QTL在KY群体中也有一年被检测到,但2个群体抗性位点基本上是不同的.QTL在不同环境被重复检出,说明大豆对筛豆龟蝽的抗性由稳定的主效QTL所控制,其2侧邻近标记有希望用于标记辅助选择育种.     

大豆资源的筛豆龟蝽[Megacota cribraria (Fabricius)]抗性鉴定

在观察筛豆龟蝽发生情况及其在大豆上的危害特征基础上,比较了田间自然危害条件下各种抗性鉴定指标，以茎枝黑霉程度结合叶片紫斑数为抗性分级指标鉴定了国内外大批资源，筛选出58份抗、感食叶性害虫的大豆材料，其筛豆龟蝽抗性结果表明，品种间、观察日期间和区组间都有极显著差异，品种×观察日期互作也极显著，最终筛选出PI227687、安陆小黄豆、花柒黄毛豆、沔阳白毛豆等高抗种质，并提出了一套鉴定方法和指标。     

大豆重组自交系群体NJRIKY遗传图谱的加密及其应用效果

作物基因组研究,包括基因或数量性状位点(QTL)定位、图位克隆以及物理图谱构建等,首先必须建立具有丰富标记信息的高密度遗传连锁图谱。由科丰1号和南农1138-2杂交组合衍生的重组自交系群体NJRIKY已经构建了4张大豆遗传连锁图谱,但由于遗传信息和标记数目不够充分,在基因和QTL作图时仍然存在精确度和准确度问题。为增加NJRIKY图谱密度,本研究在967对SSR引物中获得了401个多态性SSR标记。结合其他分子数据,使用作图软件Mapmaker/Exp3.0b,获得一张含有553个遗传标记,25个连锁群,总长2071.6cM,平均图距3.70cM的新遗传连锁图谱,其中SSR标记316个,RFLP标记197个,EST标记39个,形态标记1个。连锁群上大于20cM的标记间隔由原来42个减少到2个。原图谱的3个SMV抗性基因定位于D1b连锁群末端的开放区间上且仅与一个RFLP标记连锁,利用加密图谱对Rsc-3、Rsc-7、Rsc-9、Rsc-13、Rsa、Rn1和Rn3等7个SMV抗性基因重定位,全部位于D1b连锁群,与相邻分子标记距离均小于6cM,其中Rsc-9、Rn1、Rsa的距离小于1cM,Rsc-13与EST标记GMKF168a共分离。对本群体农艺性状进行QTL重定位,获得8个性状相关的42个主效QTL,其中20个QTL遗传贡献率大于10%,与原图谱比较,新定位的各QTL的标记区间明显缩短,与相邻标记的连锁更加紧密。     

大豆资源的筛豆龟蝽[Megacopta cribraria (Fabricius) ]抗性鉴定

在观察筛豆龟蝽发生情况及其在大豆上的危害特征基础上,比较了田间自然危害条件下各种抗性鉴定指标,以茎枝黑霉程度结合叶片紫斑数为抗性分级指标鉴定了国内外大批资源,筛选出58份抗、感食叶性害虫的大豆材料,其筛豆龟蝽抗性结果表明,品种间、观察日期间和区组间都有极显著差异,品种×观察日期互作也极显著,最终筛选出PI227687、安陆小黄豆、花柒黄毛豆、沔阳白毛豆等高抗种质,并提出了一套鉴定方法和指标。     

大豆冠层参数的QTL定位及上位性互作分析

本研究采用主基因+多基因混合遗传模型分离分析法对大豆冠层的叶面积指数(leaf area index,LAI)、无截取散射(diffuse none-interceptance,DIFN)、平均叶倾角(mean leaf angle,MTA)3个参数进行遗传分析,并利用Win QTL Cartographer Version 2.5程序的复合区间作图法(CIM)及完备区间作图法QTL Ic IMapping软件进行QTL定位和上位性互作分析。染色体片段置换系(chromosome segment substitution lines,CSSL)群体冠层参数中,LAI最适模型为4MG-AI,DIFN最适模型为4MG-A,MTA两个最适模型为2MG-Duplicate和2MG-Inhibiting,重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体冠层中LAI最适模型为4MG-EEEA,DIFN最适模型为4MG-A,MTA两个最适模型为2MG-Duplicate和2MG-Inhibiting。两套群体共检测到2个LAI相关的QTL位点,分别位于A1、I连锁群上。检测到22个与DIFN相关的QTL位点,分别位于A1、D1b、F、J、L、N、M、A2、K、B2、I、D1a连锁群上。检测到7个MTA相关的QTL位点,分别位于C2、E、I、A1、D1a连锁群上。CSSL群体冠层参数数据分析中发现,q LAI-A1-1和q DIF,N-A1-1同时在A1连锁群上的3 691~34 163 kb处检测到,q DIFN-A1-2和q MTA-A1-1同时在A1连锁群上的38 669~40 501 kb处检测到,两个位点可能为一因多效位点。仅在RIL群体冠层参数中发现6对QTL间存在着互作效应,在J、A1、B1、F、B2、E、D2连锁群上,在J连锁群上的q DIFN-J-1与A1连锁群上的q DIFN-A1-1和B1连锁群上的q DIFN-B1-1同时发生互作。     

大豆光合气体交换参数的QTL分析

光合气体交换参数是用来表示植物光合能力的常用指标。利用来自大豆品种科丰1号和南农1138-2的重组自交系群体NJRIKY(184个家系)及其分子遗传图谱,通过两年盆栽试验定位与光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率有关的QTL。结果表明,4个参数的遗传力中等偏低,在0.48~0.60之间;两两间存在极显著正相关关系,相关系数在0.192~0.686之间;两年共检测到15个QTL,分别位于C1、C2、D2、E、H、I和O连锁群上,LOD值在2.25~6.31之间,贡献率为4.80%~12.30%,;有6个QTL在不同环境下稳定表达,它们分别是控制光合速率的qPnC1.1、控制气孔导度的qSCD2.1和qSCI.1、控制胞间CO₂浓度的qCiI.1和qCiO.1,以及控制蒸腾速率的qTrO.1;检测到4个同时控制两个或两个以上参数的标记区间,它们分别是C1连锁群上控制光合速率和气孔导度的sat_311~sct_191区间,E连锁群上控制光合速率、气孔导度和胞间CO₂浓度的sat_172~satt268区间,I连锁群上控制气孔导度和胞间CO₂浓度的satt726~satt330区间,以及D2连锁群上控制气孔导度和胞间CO₂浓度的sat_296~sat_277区间。     

大豆苗期耐淹性的遗传与QTL分析

涝害是世界上许多国家的重大自然灾害。耐涝性可分为耐湿(渍)性和耐淹性。以科丰1号(高度耐淹)×南农1138-2(不耐淹)衍生的RIL群体(NJRIKY)为材料, 以盆栽全淹条件下的存活率为耐淹性指标, 采用主基因+多基因混合遗传模型分离分析法进行遗传分析, 并利用WinQTL Cartographer Version 2.5程序的复合区间作图法(CIM)及多区间作图法(MIM)进行QTL定位。结果表明, 两次试验的耐淹性均存在超亲变异, 试验间、家系间以及试验与家系互作间的差异均极显著; NJRIKY大豆群体的耐淹性为3对等加性主基因遗传模型, 主基因遗传率为42.40%; 在QTL分析中, 用CIM和MIM共同检测到3个耐淹QTL, 分别位于A1、D1a和G连锁群上的Satt648~K418_2V、Satt531~A941V、Satt038~Satt275 (B53B~Satt038)区间, 表型贡献率为4.4%~7.6%。分离分析与QTL定位的结果相对一致, 可相互印证。     

陆地棉高品质品系纤维品质性状QTL的分子标记及定位

为进一步挖掘利用高品质品系NM03102的优异纤维品质性状的基因,利用陆地棉鲁棉研21作为母本、NM03102为父本构建了F2和F2∶3分离群体。通过7892对SSR引物对亲本进行筛选,获得222对多态性引物,进一步对195个F2群体单株分析得到242个标记位点。其中,182个标记位点连锁构建37个连锁群,共覆盖1661.6 cM,每个连锁群平均包含4.9个标记位点,标记间平均相距9.1 cM,其中35个连锁群被定位到了20条染色体上。利用F2和F2∶3纤维品质数据,通过复合区间作图法,共检测到20个纤维品质性状QTL。其中,1个纤维强度的QTL和1个纤维整齐度的QTL与已有的报道一致,1个纤维强度的QTL和1个麦克隆值的QTL在两世代中稳定存在,这为标记辅助选择奠定了基础。     

大豆不同环境下脂肪酸组分含量的QTL分析

大豆油的品质取决于脂肪酸各组分在大豆中的比例, 为发掘控制大豆5种脂肪酸含量的数量性状位点(QTL), 利用冀豆12和黑豆重组自交系群体构建遗传图谱, 采用Windows QTL Cartographer 2.5和QTL Network-2.0软件的CIM和MCIM法对大豆5种脂肪酸组分进行数量性状定位。结果表明,在石家庄和三亚各环境下共检测到16个QTL, 位于连锁群A2、B2、C2、F、G、I、L上。对2个环境联合分析, 检测到13个QTL, 其中9个用2种方法被检测到, 但这13个位点与环境互作的贡献率明显小于加性效应。其中在B2连锁群Satt168~Satt556控制硬脂酸的QTL Ste-1在河北石家庄和海南三亚均能被检测到, 贡献率均为12%, 在双尾群体和间隔挑选群体中也能检测到控制硬脂酸的QTL Ste-1, 说明这一QTL稳定存在于本组合群体中, 为今后大豆硬脂酸的QTL精细定位奠定了基础。     

新疆棉花纤维品质性状的QTL分析

 以自育高品质中长绒棉品种（新陆中9号提高系）9-1696为母本,与主栽品种中棉所35为父本配置单交组合,筛选出12对SSR引物在F₂群体和B1群体进行纤维长度、整齐度、比强度和伸长率4个纤维品质性状的QTL分析,采用区间作图法（LOD>2.0）,在F₂群体中检测到6个与纤维品质性状连锁的QTL位点。其中,检测到纤维长度、纤维整齐度、伸长率各1个QTL位点,比强度检测到3个QTL。在B₁群体中检测到2个QTL,分别与比强度和纤维长度连锁。     

苏丹草高粱及其杂种的细胞遗传学研究

苏丹草(S. sudanense)与高粱(S. bicolor)均为禾本科高粱属植物, 两者的杂种优势明显, 杂交种品质好, 抗逆性强, 在水产、畜禽养殖及资源利用与环境保护上有着广阔的开发利用前景, 但两者是否属于同一个种至今存在争议。本文采用去壁低渗-火焰干燥法, 分析了2份苏丹草、2份高粱及其3个杂种F₁有丝分裂核型, 观察了3个杂种F₁减数分裂染色体行为和2个杂种F₂体细胞染色体数目。结果表明, 苏丹草、高粱及其杂种F1均为1A核型, 但核型公式不完全相同, 苏丹草Sa为2n=18m+2sm(sat), 高粱3042A和3042A×Sa F₁为2n=20m, 其余材料均为2n=20m(sat)。苏丹草、高粱及其杂种F₁ 3者在10条染色体的绝对长臂、绝对短臂、绝对全长、臂比和相对全长上差异均不显著(P>0.05), 说明苏丹草与高粱在染色体长度上的变化不明显。杂种F₁花粉母细胞减数分裂, 终变期和中期I染色体核型和数目清晰可见(2n=2x=20), 配对行为规则; 棒状和环状二价体的频率因组合不同而异, Tx623A×S722 F₁、3042A×Sa F₁和Tx623A×Sa F₁棒状二价体频率分别为4.887、5.710和5.126, 环状二价体频率分别为5.113、 4.290和4.874; 在后期I, 配对的染色体能够正常分离。杂种F₂体细胞染色体数目为20(2n=20)。因此, 苏丹草与高粱的亲缘关系非常近。     

吉林省大豆品种遗传改良过程中主要农艺性状的变化

以吉林省1923—2005年间育成的30个大豆品种为材料, 两年的研究结果表明, 大豆种子产量随育成年代呈线性增加, 根据回归方程计算, 产量从1923年的1 197.80 kg hm^-2到2005年的2 305.54 kg hm^-2, 82年来增加了 1 107.73 kg hm^-2, 平均每年增加14.60 kg hm^-2。随着产量的提高, 株高降低, 主茎直径增加, 节数增多, 节间缩短, 分枝减少。相关和通径分析表明, 产量与单株荚数、单株粒数、单株叶面积、叶面积指数和单株复叶数目呈显著正相关(P<0.05), 单株荚数和单株粒数对于产量的提高贡献最大; 产量与株高、单株分枝数和倒伏指数呈显著负相关(P<0.05), 表明大豆产量的遗传改良过程中, 植株抗倒伏能力提高, 库容量增加, 源器官叶片的同化能力增强。     

琯溪蜜柚果实汁胞粒化过程中同工酶变化的研究

研究琯溪蜜柚果实粒化过程中过氧化物酶(POD)、超氧物岐化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)同工酶的变化;通过授粉处理,以未授粉的自交果和授粉的杂交果的琯溪蜜柚果实汁胞为材料,采用垂直板聚丙烯酰胺凝胶电泳方法进行同工酶测定;琯溪蜜柚果实粒化过程中汁胞粒化指数随着果实成熟而上升,自交果汁胞粒化指数大于杂交果;自交果汁胞中出现的POD同工酶酶谱共分离出4条,SOD同工酶酶谱分离了6条,CAT同工酶酶谱有3条,相应的杂交果汁胞POD同工酶出现2条谱带、SOD同工酶显示4条谱带,过氧化氢酶同工酶没有观察到谱带;与琯溪蜜柚汁胞粒化关系密切的同工酶为POD、SOD同工酶。     

中国栽培和野生大豆农艺及品质性状与SSR标记的关联分析 II. 优异等位变异的发掘

在前文研究已检出与农艺品质性状显著关联的SSR位点的基础上, 本文进一步对与性状关联位点的等位变异作解析, 通过将携带某等位变异的所有材料表型均值与携带无效等位基因(null allele)材料表型均值做比较, 估计等位变异的潜在表型效应增量(减量), 进一步利用该信息估计位点增效(减效)等位变异的平均效应, 鉴别出一批农艺品质性状优异位点、等位变异及携带优异等位变异的载体材料。发现在栽培及野生种质中检出的优异等位变异有同、有异、有互补性。发现关联位点正、负效应等位变异均值间有差异, 可根据育种目标性状选择要求, 选取适合的位点及相应等位变异。同一标记位点可与多性状关联, 其等位变异在不同性状间各有其表型效应的方向和大小; 等位变异在相关性状效应上方向、大小的异同解释了性状间正、负相关的遗传原因。关联作图得到的信息可以弥补家系连锁法QTL定位信息的不足, 并直接利用等位变异信息进行亲本选拔、组合选配及后代等位条带辅助选择以提高育种成效。     

亚麻木质素合成途径中关键酶基因片段的克隆与序列分析

亚麻是一种重要的韧皮纤维作物, 木质素对亚麻纤维的性能和品质具有较大影响。以亚麻(Linum usitatissimum L.)茎秆表皮细胞的mRNA为模板, 利用木质素合成途径中关键酶基因的同源基因保守序列设计简并引物, 通过RT-PCR扩增, 电泳获得13个特异带。分别将这些DNA片段连接到T载体后转化大肠杆菌, 从重组质粒转化菌分别挑取5~8个单菌落测定插入片段序列, 得到关键酶基因新的片段序列8个。生物信息学分析结果表明, 这些新片段分别属于3个基因家族。其中, 2个CCoAOMT基因片段(GenBank登录号为EF214740, EF214741), 3个4CL基因片段(GenBank登录号为EF214737, EF214738, EF214739), 3个F5H基因片段(GenBank登录号为EF214745, EF214746, EF214747), 推测亚麻中这几个木质素代谢关键调控酶基因存在多基因家族。新获得的基因片段序列为进一步克隆全序列和了解调控亚麻木质素的生物合成奠定了基础。     

MADS-box基因GmAGL15在大豆种子发育过程中的表达

以同源序列法克隆了大豆MADS-box基因GmAGL15, 序列分析表明, 该基因编码的氨基酸与拟南芥AGL15蛋白的同源性为61%, 其中在MADS区的同源性为84.3%, K区的同源性为63.2%。半定量RT-PCR分析表明, GmAGL15在幼胚中高度表达, 而没有检测到在根、茎、叶和花中的表达。荧光定量RT-PCR分析发现, GmAGL15在大豆种子发育的不同时期均有不同程度的表达, 其中在开花后15 d的幼胚中表达量较高, 而在开花后30 d的幼胚中表达量最高。以上结果显示, 基因GmAGL15对于大豆种子发育的调控可能有重要作用。     

水稻(Oryza sativa)新型液泡Na+/H+逆向转运蛋白基因的特征分析和表达

以拟南芥AtNHX1 cDNA 片段作为探针，筛查水稻盐胁迫植株叶片cDNA 文库，获得与AtNHX1同源的水稻新型液泡Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因（OsANT1）。序列分析表明，OsANT1 全长cDNA为2 178 bp，包括一个长度为1 608 bp的完整开放阅读框，编码535个氨基酸残基。在DNA水平上，OsANT1基因含有15个外显子和14个内含子，长度为4 835 bp。OsANT1含有12个跨膜域，系统进化树分析结果表明，与来自拟南芥、水稻、小麦、玉米、大麦、马蔺和芦苇等的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白高度同源。盐胁迫条件下，OsANT1的表达具有盐分诱导特征，且随着胁迫的增大而增加。表明该基因可能在水稻抵御盐分胁迫的过程中具有一定作用。     

中国小麦育成品种和农家种中慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测

Lr34/Yr18是重要的慢叶锈和慢条锈基因, 携带该连锁基因的小麦品种被广泛种植于世界许多国家。利用STS标记csLV34对慢叶锈和慢条锈基因Lr34/Yr18进行分子检测的结果表明, 我国231份育成品种(系)中仅有14份材料携带Lr34/Yr18基因, 占6.1%。不同麦区分布频率不同, 其中北部冬麦区为零, 黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区和西北春麦区分别为3.0%、21.4%、16.7%和33.3%。在422份农家种中, 359份含有Lr34/Yr18基因, 占85.1%。Lr34/Yr18基因在不同麦区的分布频率也存在差异, 北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区、南部冬麦区和西北春麦区分别为89.6%、77.4%、93.1%、93.8%、96.6%和61.1%。csLV34标记扩增产物为150 bp和229 bp的片段, 能有效鉴别品种是否携带Lr34/Yr18基因, 是一个重复性好、准确率高的分子标记, 可用于小麦Lr34/Yr18基因的鉴定与选择。