在干旱和正常水分条件下玉米穗部性状QTL分析

穗部性状与产量密切相关,因此对其进行遗传剖析可为玉米高产育种提供理论基础,尤其是对干旱胁迫下的稳产有重要意义。本研究以玉米骨干亲本黄早四分别与自交系掖478和齐319进行杂交,构建了两套F_2:3群体(分别记为Y/H和Q/H)。在正常水分灌溉和干旱胁迫下对穗长、穗粗、轴粗、穗行数、行粒数、穗粒重和穗重等7个穗部性状进行了表型鉴定,采用基于混合线性模型的单环境分析和相同处理水平的联合分析方法进行了QTL分析。结果表明,在干旱胁迫下,2个群体的亲本及F_2:3家系的各性状值均低于正常水分条件,且穗粒重与穗长、穗重、穗粗呈正相关。在干旱胁迫下和正常水分条件下,通过两种检测方法共定位到75个玉米穗部性状QTL,其中Y/H群体共定位了20个QTL,分布在第1、第2、6、第5、第7、第10染色体上;Q/H群体共定位了55个QTL,分布在第2、第3、第4、第5、第6、第7、第9、第10染色体上;但是在干旱条件下两群体分别只检测到4个和19个QTL,明显低于正常水分条件下检测到的QTL数目。通过联合分析只检测到3个QTL与环境发生显著互作和6对QTL存在上位性互作效应,说明玉米穗部性状的遗传基础较为复杂。同时还发现,Y/H群体在正常灌溉与干旱条件下检测到2个一致性的QTL,分别是qKRE1-5-1和qKRE1-7-1,对表型变异解释的变化范围是6.15%~19.48%;Q/H群体检测到3个一致性QTL,分别是qKRE2-5-1、qGW2-10-1和qKRE2-3-1,对表型变异解释的变化范围是7.14%~16.65%,说明这些QTL受环境影响较小,能够稳定遗传,可以作为分子标记辅助选择的候选区间应用于玉米穗部性状抗旱性改良。     

不同生态环境下玉米产量性状QTL分析

以玉米（Zea mays L.）自交系黄早四和Mo17为亲本得到的191个F₂单株为作图群体,衍生的184个F_2∶3 家系作为性状评价群体,分析了单株穗数、穗行数、行粒数、百粒重和单株籽粒产量在北京和新疆2个生态环境下的表现和数量性状基因位点的定位结果。QTL检测结果表明,2个环境共检测出47个QTL,分布于除第10染色体以外的9条染色体,其中与单株穗数相关的QTL共10个,可解释的表型变异为5.3%~25.6%;与穗行数相关的QTL共13个,可解释的表型变异为4.5%~23.2%;与行粒数相关的QTL有9个,解释的表型变异为5.4%~13.7%;与百粒重相关的QTL达10个,可解释的表型变异为4.9%~13.3%;与单株籽粒产量相关的QTL有5个,可解释的表型变异为6.1%~35.8 %。大部分产量QTL只在单一环境下被检测到,说明产量相关QTL与环境之间存在明显的互作。表型相关显著的产量性状,它们的QTL容易在相同或相邻标记区间检测到。研究还发现了若干个QTL富集区域,可能是发掘通用QTL的候选位点。     

基于玉米BC2F2群体的穗部性状QTL分析

以农系110为受体、农系531为供体材料,采用回交法构建了样本容量为95株的BC2F2回交群体,选取126个均匀分布在10条染色体上的多态性SSR标记进行6个穗部性状QTL分析.结果表明,受体农系110的穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重和穗粒重6个穗部性状表型值分别增加了9.4%,9.6%,4.1%,2.7%,0.35%和4.4%;构建一张含126个SSR标记的玉米分子标记连锁遗传图谱,总长度为2 317.4 cM,平均区间长18.4 cM;采用复合区间作图法,定位了19个与玉米穗部性状有关的QTL,其中穗长QTL 4个,穗粗QTL 2个,行粒数QTL 1个,穗行数QTL 3个,百粒重QTL 4个,穗粒重QTL 5个.     

玉米籽粒深度等穗部性状QTL定位及上位性效应分析

[目的]为从分子水平上解析玉米穗长、穗粗和籽粒深度的遗传基础,[方法]以豫82×豫87-1衍生的一套重组近交系(RIL)群体为材料,通过多点的表型鉴定,采用SNP标记构建的遗传连锁图谱进行QTL定位及上位性效应分析,[结果]结果表明,3个穗部性状共检测到的18个QTL,这些QTL与环境的互作均未达到显著水平,说明所检测到的控制穗长、穗粗和粒深的QTL在三个环境间的遗传是稳定的。在这些QTL中,位于第1染色体调控穗长的qEL1-1和第2染色体调控粒深的qKD2-1、qKD2-2,分别解释表型变异的6.11%和10.22%、8.88%,说明这三个主效QTL是调控穗部性状的重要区域。上位性效应分析结果表明,共检测到三对位点间互作,互作效应为1.23%~6.54%,其中有一对位点属于显著QTL位点对互作。[结论]由此可见,上位性互作效应在穗部性状的遗传中占有一定的比例,但作用比重相对较小。这些研究结果为进一步图位克隆相关关键基因及分子标记辅助育种提供了重要的参考价值。     

玉米穗部性状QTL定位与候选基因分析

本研究以热带玉米骨干自交系T32和QR273为亲本构建的150份F₂、F_2∶3分离家系为材料，利用简化基因组测序技术(GBS)对F₂单株的基因型鉴定，同时分别在甘肃张掖和贵州贵阳两环境条件下对F_2∶3家系的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和秃尖长等5个穗部相关性状进行表型评价，采用完备区间作图法进行QTL定位。结果表明，两个环境下共检测到46个穗部相关性状QTL,分布于10条染色体上，可分别解释表型变异范围为1.89%～17.18%,可解释穗部性状表型变异大于10%的QTL有6个。结合公共数据库，利用生物信息学分析策略，预测出6个控制穗部性状变异的候选基因(Zm00001d041072,Zm00001d053048,Zm00001d011355,Zm00001d041073,Zm00001d030086,Zm00001d030088),这些基因所编码的蛋白具有植物生长发育、激素合成、营养成分转运和其他许多生物学功能，可作为后续基因图位克隆和分子辅助育种的候选靶标。     

玉米穗部性状QTL定位及上位性效应分析

为从分子水平上解析玉米穗长、穗粗和籽粒深度的遗传基础,以豫82×豫87-1衍生的一套重组近交系(RIL)群体为材料,通过多点的表型鉴定,采用SNP标记构建的遗传连锁图谱进行QTL定位及上位性效应分析。结果表明,在穗部3个性状中共检测到的18个相关QTL,并且与环境的互作均不显著。在这些QTL中,位于第1染色体调控穗长的q EL1-1和第2染色体调控粒深的q KD2-1、q KD2-2,分别解释表型变异的6.21%和10.11%、8.90%。上位性效应分析结果表明,共检测到3对位点间互作,互作效应为1.23%~6.49%,其中有1对位点互作达到显著水平。本研究为进一步图位克隆相关关键基因及分子标记辅助育种提供了重要的参考价值。     

玉米数量性状基因定位

以48-2×5003的166个F2:3 家系作为定位群体,采用13×13a-简单格子方设计,在成都、雅安分别调查了株高、穗位高、穗长、秃尖长、穗行数、行粒数、穗粗、轴粗、粒深、300粒重、出籽率、小区产量等12个经济性状,采用区间作图法对其进行QTL定位分析,共检测出59个QTL,每个性状检测出3～8个QTL,单个QTL的作用可解释表型变异     

不同密度下玉米穗部性状与产量的相关性分析

选择当地主推的3个玉米品种为试验对象,在3种不同种植密度下,分析穗部农艺性状和产量的相关性。试验结果表明,随密度增加,产量随之增加;行粒数、穗长、穗行数、秃尖长对产量的影响最明显,百粒重对产量的影响次之。穗粗与产量不相关。说明在适当增加密度的情况下,增加行粒数、穗长等穗部性状提高玉米产量是可行的。     

燕大1817/北农6号重组自交系群体穗部性状的QTL定位

小麦穗部性状与单株产量密切相关。本研究以小麦骨干亲本燕大1817与优良品系北农6号衍生的269个重组自交系为材料,通过在北京和河北石家庄的2年田间试验数据,利用本实验室已构建的高密度SNP和SSR遗传连锁图谱进行穗长、穗粒数和穗粒重QTL定位。采用完备复合区间作图法共检测到29个穗部性状加性效应QTL,其中10个穗长QTL分布于1B、2D、3A、3B、4A、5A、5B、6A和7D染色体上,解释的表型变异率为2.96%~9.63%,QSl.cau-4A.2在所有5个环境中均能被检测到,解释的表型变异为5.89%~9.62%,另有7个QTL能在2个或2个以上环境中被检测到;8个穗粒数相关QTL分布于1A、3A、3D、4A和5B染色体上,解释的表型变异为4.06%~11.17%,为单个环境QTL。11个与穗粒重相关QTL分布于1A、1B、2A、2D、3A、4D、5A、5B和6B染色体上,解释的表型变异为2.79%~16.12%,其中QGws.cau-1B、QGws.cau-3A和QGws.cau-6B.2在2个或者2个以上环境中能被检测到。另外,鉴定出6个分布于1A、2D、3A、4A和5B染色体上的QTL富集区段。     

利用小麦关联RIL群体定位产量相关性状QTL

为定位控制小麦产量相关性状的QTL位点,获得与重要位点连锁的分子标记和染色体区段,以分别含有229和485个家系的关联重组自交系(RIL)群体WY和WJ为材料,在4个环境中,用完备区间作图法(ICIM)对产量相关性状进行了QTL定位分析。结果表明,产量相关性状QTL分布在小麦21条染色体上。在WY群体中检测到每穗小穗数、主茎穗粒数、单株穗数、千粒重和单株产量的QTL分别有9、9、4、7和5个,其中16个(55.2%)解释大于10%的表型变异;在WJ群体中检测到这5个性状的QTL分别有20、16、11、14和9个,其中只有3个(6.7%)在单个环境中解释超过10%的表型变异。在WY群体中有5个QTL在2个环境中被重复检测到;在WJ群体中,有11个QTL在2个或2个以上环境中被重复检测到。在2个群体中均检测到产量相关性状的QTL在染色体上形成了含有一因多效或紧密连锁QTL的染色体区段,并在2个群体检测到可能相同的9对QTL和2个染色体区段。     

Quantitative trait loci mapping of maize (Zea mays) ear traits under low-phosphorus stress

We constructed an F_2:3 population of 180 individuals from a cross between the maize genotypes 082 (high phosphorus use efficiency) and Ye107 (low phosphorus use efficiency). We used the population to perform quantitative trait loci (QTL) mapping for eight ear traits (ear diameter [ED], ear length [EL], ear weight [EW], ear kernel weight [EKW], row number per ear [ERN], bald tip length [BTL], kernel number per row [RKN] and number of seeds per plant [NSP]) in three low-phosphorus environments. A total of 36 QTL for ear traits were detected in at least one of three single environments and were located on all maize chromosomes except for chromosome 10; the explained phenotypic variation ranged from 5.91% to 12.80%. The QTL JAqEKW5-1, JAqEL3-1, JAqEW1-1, JAqBTL1-1 and JAqNSP5-2 were identified and stably expressed in single-environment and joint-environment analyses. Some novel QTL that have not been reported previously were also detected. Most of the identified QTL had stable effects in all low-phosphorus environments, suggesting that they may be useful for molecular breeding to develop low-phosphorus tolerant maize varieties.     

Identification of genetic factors affecting plant density response through QTL mapping of yield component traits in maize (<Emphasis Type="Italic">Zea mays</Emphasis> L.)

It is generally believed that grain yield per unit area of modern maize hybrids is related to their adaptability to high plant population density. In this study, the effects of two different plant densities (52,500 and 90,000 plants/hm²) on 12 traits associated with yield were evaluated using a set of 231 F_2:3 families derived from two elite inbred lines, Zheng58 and Chang7-2. Evaluation of the phenotypes expressed under the two plant density conditions showed that high plant density condition could decrease the value of 10 measured yield component traits, while the final grain yield per hectare and the rate of kernel production were increased. Twenty-seven quantitative trait loci (QTLs) for 10 traits were detected in both high and low plant density conditions; among them, some QTLs were shown to locate in five clusters. Thirty QTLs were only detected under high plant density. These results suggest that some of the yield component traits perhaps were controlled by a common set of genes, and that kernel number per row, ear length, row number per ear, cob diameter, cob weight, and ear diameter may be influenced by additional genetic mechanisms when grown under high plant density. The QTLs identified in this study provide useful information for marker-assisted selection of varieties targeting increased plant density.     

玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展

为推进分子标记辅助选择在玉米育种中的应用,总结出近30年玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展。表明子粒产量的QTL为5~9个,主要分布在第1、2、5、6、7、8、9染色体上,穗行数、行粒数和百粒重的QTL均为3~6个,主要分布在第1、2、3、4、5、6、7、8染色体上,这些QTL成簇分布在几条主要染色体上,形成QTL富集区域,它们能解释性状表型变异的25%左右;多数性状的QTL主要表现为加性、显性、部分显性或超显性效应,部分性状的QTL存在遗传×环境互作效应。预示子粒产量及其组成性状的QTL存在共同染色体载体,育种选择应在多环境、大样本下进行,在不同环境下均能稳定表达的QTL更适用于育种选择;单株穗数、植株性状和抗逆性的QTL研究有待加强。     

玉米产量及产量相关性状QTL的图谱整合

利用生物信息学方法,借助高密度分子标记遗传图谱IBM2 2008 neighbors,利用图谱映射和元分析的方法,对不同试验中定位的400个玉米产量及产量相关性状QTL进行了图谱整合,构建了玉米产量及产量相关性状QTL的综合图谱和一致性图谱。结果表明,玉米产量及产量相关性状QTL在10条染色体上呈非均匀分布,第1染色体上最多,第10染色体上最少;发掘出96个玉米产量及产量相关性状的“一致性”QTL;关联性较强的产量性状的QTL常集中在相同或相近的座位上。     

玉米出籽率、籽粒深度和百粒重的QTL分析

为研究玉米出籽率、籽粒深度、百粒重的遗传机制,以豫82×沈137组配的229个F_2:3家系为试验材料,采用复合区间作图法进行QTL定位分析。在3个环境下共检测到10个QTL。其中,控制出籽率、籽粒深度、百粒重相关QTL分别为3个、3个和4个,它们的联合贡献率分别为35.5%、28.1%和39.0%。位于第1染色体上介于标记umc1335与umc2236之间控制出籽率的QTL qKR1b和位于第9染色体上介于标记bnlg1209–umc2095之间控制百粒重QTL q100-KW9b,分别解释18.9%和11.7%的表型变异,且作用方式为加性效应,分析表明这些区域可能包含调控玉米籽粒性状关键基因,对剖析玉米产量形成机制具有重要的参考价值。     

QTL for maize grain yield identified by QTL mapping in six environments and consensus loci for grain weight detected by meta‐analysis

Grain yield is the most important and complicated trait in maize. In this study, a total of 498 recombinant inbred lines (RIL) derived from a biparental cross of two elite inbred lines, 178 and P53, were grown in six different environments. Quantitative trait locus (QTL) mapping was conducted for three grain yield component traits (100 grain weight, ear weight and kernel weight per plant). Subsequently, meta‐analysis was performed after a comprehensive review of the research on QTL mapping for grain weight (100, 300 and 1000) using BioMercator V4.2. In total, 62 QTLs were identified for 100 grain weight, ear weight and kernel weight per plant in six environments. Forty‐three meta‐QTLs (MQTLs) were detected by meta‐analysis. A total of 13 candidate genes homologous to eight functionally characterized rice genes were found, and four candidate genes were located in the two hot spot regions of MQTL1.5 and MQTL2.3. Our results suggest that the combination of literature collection, meta‐analysis and homologous blast searches can offer abundant information for further fine mapping, marker‐assisted selection (MAS) breeding and map‐based cloning for maize.     

陆地棉种子物理性状QTL定位

定位棉花种子性状的基因对揭示棉花种子性状的遗传规律,以及明确棉花种子、产量、纤维品质等性状间的遗传关系具有重要意义。以(渝棉1号×T586) F_2:7重组近交系群体构建的遗传连锁图谱,在鉴定270个家系3个环境种子物理性状的基础上,利用MQM作图方法,共检测到34个种子物理性状QTL,包括9个种子重(qSW)、5个短绒重(qFW)、3个短绒率(qFP)、8个种仁重(qKW)、6个种子壳重(qHW)和3个种仁率(qKP)QTL,它们可解释4.6%~80.1%的性状表型变异。9个QTL在2个或3个环境中被检测到,其中包括第12染色体显性光子位点的短绒重与短绒率QTL,以及另外7个微效应QTL。34个QTL分布于15条染色体,其中A染色体组20个,D染色体组14个。有12个染色体区段分布有2个或2个以上的QTL,而且同一染色体区域同一亲本所具有的不同性状QTL的方向大多数与性状表型相关系数的正负一致。