水、旱稻根基粗和抗旱系数QTL的标记辅助选择及验证

利用水、旱稻杂交、回交所产生的4个分离群体对RIL群体定位到的抗旱相关的根基粗、抗旱系数2个QTL进行了选择验证。结果表明，根基粗、抗旱系数QTL的两侧标记在不同群体、不同的遗传背景中遗传稳定。在旱田种植条件下，YIBC1、JIBC1、JIF2 3个分离群体携带有根基粗QTL brt4.1两侧标记有利等位基因的个体与没有携带brt4.1两侧     

玉米抗旱育种的研究进展

干旱胁迫严重影响我国玉米的产量,抗旱育种是确保产量最有效的手段.在众多的二级目标性状中,根系的数量与重量、株高与叶卷曲、ASI、ABA等是抗旱育种研究的重点目标性状.     

不同水分环境下玉米产量构成因子及籽粒相关性状的QTL分析

干旱胁迫对玉米产量及其相关性状有重要影响。本研究以我国玉米育种骨干亲本齐319和掖478分别和黄早四组配构建的两个F_2:3群体为材料,应用逐步联合分析的QTL定位方法,剖析新疆不同水分环境下(包含水区和旱区)玉米产量构成因子及籽粒相关性状的遗传基础。结果表明,在相同水分处理不同年份间产量构成因子和籽粒相关性状超过70%的QTL可稳定表达,旱区QTL的稳定性明显低于水区,当全部环境联合分析时,各性状QTL稳定性呈现一定程度的降低,但超过60%的QTL仍然稳定表达。两群体中共检测到11个环境钝感的主效QTL(在2个以上环境中检测到,且至少在一个环境下的贡献率大于10%),分布在bin1.10、2.00、4.09、7.02、9.02、10.04和10.07共7个基因组区段上,除bin10.04外所有环境钝感的主效QTL在全部环境下稳定表达。因此,玉米产量构成因子和籽粒相关性状的QTL在新疆相同水分处理不同年份间,甚至不同水分条件下大部分均可稳定表达,这些主效QTL位点可为抗旱分子育种和进一步精细定位提供参考。     

大豆籽粒蛋白质含量相关QTL定位研究进展

籽粒蛋白质含量是大豆品质性状改良的主要目标之一。笔者介绍了大豆遗传图谱的构建与基因组测序发展历程,从基于分离群体的连锁分析和基于自然群体的关联分析两方面阐述了大豆籽粒蛋白质含量QTL定位研究进展,进而讨论了大豆蛋白质含量MAS育种存在的问题,最后展望了大豆蛋白质含量分子遗传改良的研究趋势。以期为大豆高蛋白育种提供参考。     

小麦籽粒产量及穗部相关性状的QTL定位

由小麦品种花培3号和豫麦57杂交获得DH群体168个株系,种植于3个环境中,利用305个SSR标记对籽粒产量和穗部相关性状(穗长、穗粒数、总小穗数、可育小穗数、小穗着生密度、千粒重和粒径)进行了QTL定位。利用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件,共检测到27个加性效应和13对上位效应位点,其中 8个加性效应位点具有环境互作效应。相关性高的性状间有一些共同的QTL位点,表现出一因多效或紧密连锁效应。5D染色体区段Xwmc215–Xgdm63,检测到控制籽粒产量、穗粒数、总小穗数、可育小穗数和小穗着生密度5个性状的QTL位点,各位点的遗传贡献率较大且遗传效应方向相同,增效等位基因均来源于豫麦57,适用于分子标记辅助育种和聚合育种。控制千粒重与穗粒数的QTL位于染色体不同区段,有利于实现穗粒数与粒重的遗传重组。     

水稻第2染色体上抗旱相关性状QTL的精细定位

水资源危机使得水稻抗旱性的遗传与育种研究成为当今的研究热点之一。鉴定与水稻抗旱性直接相关的性状和产量的QTL,可为通过标记辅助选择培育抗旱水稻品种提供标记信息。以从供体IRAT109渗入到珍汕97B背景的269个高代回交渗入系中筛选出覆盖第2染色体目标区段的87个近等基因系为材料,在抗旱鉴定大棚中采用控制式供水,精细定位了水处理(对照)与干旱胁迫条件下影响水稻水分生理及产量相关性状的QTL。共检测到20个影响叶水势(LWP)、冠层温度(CT)、茎基粗(BCT)等性状相关QTL和百粒重(HGW)、每穗颖花数(SN)、着粒密度(SPD)等产量相关QTL。根据在不同环境下的表达情况,将其分为3类,第1类7个QTL,在两种环境下均被检测到;第2类4个,只在对照条件下检测到;第3类2个,分别控制叶水势和颈基粗,受干旱胁迫诱导,只在胁迫条件下被检测到,其中,叶水势定位在RIO02037-RIO02038约8.2 kb的区段上, 其加性效应和贡献率分别为-1.0361和13.03%,增效等位基因来自IRAT109;茎基粗定位在RIO02017-RIO02022约37.7 kb的区段内,加性效应和贡献率分别为0.2682和49.20%,增效等位基因来自珍汕97B。在水、旱2种条件下均检测到的相对稳定的7个QTL及干旱胁迫条件下的2个QTL可能对抗旱性有直接贡献。     

干旱调控下马铃薯抗旱相关性状的遗传变异分析

以敏感型品种大西洋和耐旱型品种定薯1号为亲本构建的185个F1分离群体为材料,研究了正常灌溉和干旱胁迫2种环境条件下,该群体株高、茎粗、主茎数、分枝数、单株结薯数、单株薯重共6个数量性状的遗传特点。结果表明:2种环境条件下,分离群体各性状分离明显,且基本符合正态分布,表现为数量性状遗传特点,是一个较为理想的QTL作图群体。分离群体在干旱胁迫和正常灌溉条件下相关性状的差异主要是由于环境条件引起的。     

冬小麦抗旱生理特性的研究

试验结果表明，干旱胁迫下抗旱性不同的冬小麦品种的抗旱系数为：昌乐5号＞秦麦3号＞山农587＞济南13＞鲁麦5号＞烟农15。五个生育期的叶片渗透调节能力为抗旱性强的品种大于抗旱性弱的品种，抗旱系数和渗透调节能力是反映冬小麦抗旱特性的两个最好指标。拔节、孕穗和开花期抗旱性强的品种气孔阻力比抗旱性弱的品种大，灌浆和     

玉米株型相关性状的QTL定位

玉米株高、穗位高和雄穗分枝数是影响玉米抗倒伏性、耐密性、植株透光率及生产潜力的重要株型性状。因此,本研究以自交系T32和黄C为亲本组配了F₂和F_2:3群体,利用完备区间作图法对株高、穗位高和雄穗分枝数进行QTL检测和效应值分析。结果表明,F_2:3家系在三个环境中共检测到10个QTL位点,单一环境下单个QTL的表型贡献率介于5.84%~11.03%之间。其中,株高受部分加性效应(A)、显性效应(D)、部分显性效应(PD)和超显性效应(OD)的调控;穗位高受到部分显性效应(PD)、显性效应(D)和超显性效应(OD)的调控;雄穗分枝数受到加性效应(A)、部分显性效应(PD)和超显性效应(OD)的调控。两个环境条件下调控株高和穗位高表达的QTL,分别位于Bin3.06(bnlg1350~phi102228)和Bin4.05~Bin4.06(umc2391~umc2283)同时调控株高和穗位高。三个环境条件下调控穗位高和雄穗分枝数表达的QTL,分别位于Bin8.05(umc1121~bnlg1782)调控穗位高、Bin8.07(bnlg1065~bnlg1823)调控雄穗分枝数。通过在不同环境条件下稳定检测到的株高、穗位高和雄穗分枝数QTL位点,以期为玉米相关性状的遗传研究、精细定位及基因克隆提供有益参考。     

玉米抗旱化学调控技术研究进展

干旱是影响玉米生长发育及产量的主要气象因子之一。为了找到有效的减灾保产途径,提高玉米的抗旱性,本研究介绍了玉米抗旱化学调控技术,总结了干旱胁迫对玉米种子萌发及幼苗生理生化的影响,概述了植物的抗旱机制,并归纳了化学调控技术在玉米抗旱性方面的应用。最后指出化学调控技术应用过程中存在的问题,并提出了应注重混合剂型的研发及应用的建议。     

玉米种子休眠性的QTL定位

选用两个种子休眠性差异较大的普通玉米自交系R08与A318组配的F2群体共331个单株,构建了包含137个SSR标记的分子遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组2 076.7 cM,平均图距15.2 cM。采用复合区间作图法对F_2:3家系种子休眠性数据进行分析,共检测到7个QTL,分别位于玉米第1、3、5和10染色体上。7个QTL的贡献率在2.45%~26.     

利用SSR标记辅助选择杂交组合亲本

本研究利用60对SSR引物对籼稻品种佳辐占与6个候选亲本品种进行相互之间的多态性分析。结果表明：佳辐占与明恢63之间的多态性程度最高，达到22．7％；其次是与明恢86之间的多态性程度，达19．6％，而与其他品种的多态性程度较低。多态性程度高的品种间的杂交组合，其杂种优势明显高于多态性程度低的品种间的组合。初步表明，根据SSR多态性程度的高低选配亲本，其配制杂交组合可以获得较高的杂种优势。     

基于SNP标记的玉米株高及穗位高QTL定位

为进一步弄清玉米株高和穗位高的遗传机理,为育种生产提供服务,本研究以K22×CI7、K22×Dan3402个F₂群体为作图群体,利用覆盖玉米10条染色体的SNP标记构建了2个连锁图谱。并将这2个F₂群体衍生的分别含237和218个家系的F_2:3群体用于田间性状的鉴定。用复合区间作图模型对2个群体的株高、穗位高表型进行QTL定位分析,结果显示,在武汉和南宁两种环境条件下共定位到21个株高QTL和27个穗位高QTL;单个QTL表型变异贡献率的变幅为4.9%~17.9%;株高和穗位高QTL的作用方式以加性和部分显性为主;第7染色体上可能存在控制株高和穗位高的主效QTL。     

玉米SSR连锁图谱构建与株高及穗位高QTL定位

用玉米自交系组合R15×掖478的F₂群体构建连锁图谱,并通过1年2点随机区组试验设计,考察玉米229个F_2:4家系成株期的株高和穗位高。所建连锁图谱上共拟合146个SSR标记位点,覆盖基因组1 666 cM,标记间平均距离为11.4 cM。用复合区间作图法进行QTL分析,共检测到8个控制株高的QTL,分别位于第2、3、4、5和8染色体;3个控制穗位高的QTL位点,位于第4染色体。单个株高QTL的贡献率变幅为6.67%~11.59%,单个穗位高QTL贡献率变幅为10.46%~12.15%。     

玉米花期性状的全基因组关联分析

花期性状是玉米的重要性状,与熟期、散粉结实率和产量关系密切,对玉米品种选育至关重要。为探究玉米花期性状的遗传基础,本研究以248份遗传多样性丰富的玉米自交系作为关联群体,通过2017年和2018年在河北保定和辛集的田间试验调查抽雄期、散粉期、吐丝期和散粉吐丝间隔期4个花期相关性状,利用分布于全基因组的83057个SNP标记进行关联分析。结果表明,4个花期相关性状的基因型、年份、地点、基因型与地点的互作、基因型与年份的互作均达到极显著水平;抽雄期、散粉期、吐丝期的遗传率分别为71.77%、71.27%、73.93%,并且两两性状间呈极显著正相关,散粉吐丝间隔期遗传率为62.50%,仅与吐丝期呈极显著正相关;4个花期性状共检测到18个SNPs-性状关联(共涉及16个SNP位点),单个位点的表型贡献率范围为5.46%~28.36%,仅1个位点在不同性状中检测到;筛选到81个候选基因,其中36个在GO分析中具有功能注释。潜在候选基因GRMZM5G877647编码early flowering 4蛋白,参与光周期的调节;GRMZM2G173630编码类赤霉素受体蛋白参与植物激素信号转导;GRMZM2G001139、GRMZM2G375707编码与花器官建成的MADS转录因子。这些潜在候选基因为解析玉米花期性状遗传基础和分子辅助选择育种提供参考。     

玉米简单重复序列不对等交换的热点区域定位

生物基因组中简单重复序列的多态性是同源染色体不对等交换的结果之一,因此明确不对等交换的热点区域具有重要的理论意义。利用来源于优良玉米杂交种豫玉22的一套重组近交系(RIL)群体,对其遗传组成进行了SSR标记分析,发现40个不对等交换的SSR标记,不对等交换在群体间发生的概率介于0.34%~14.63%之间,每世代发生的频率为10^-2~10^-1,其中(AG)n重复的标记占发生不对等交换总标记的58.3%。有31个不对等交换标记分布于染色体上的11个热点区域,位于第9染色体以外的其它染色体上,其中第3和第5染色体上各分布2个不对等交换的热点区域。     

基于多个相关群体的玉米雄穗相关性状QTL分析

雄穗相关性状对玉米生产至关重要。为了解析玉米雄穗相关性状的遗传机制,利用以黄早四为共同亲本组配的11个重组自交系群体,对玉米雄穗一级分枝数、雄穗主轴长和雄穗干重3个性状进行QTL分析。经过对11个群体及亲本两年三点的田间鉴定,单环境和联合环境下的玉米雄穗相关性状QTL定位,及基因型与环境互作和上位性互作分析,检测到15个在多环境下稳定表达(5个环境以上)的“环境钝感”主效QTL,其中,在染色体bin3.04区域,齐319群体和旅28群体中都定位到1个主效雄穗一级分枝数相关QTL,其平均贡献率分别为17.4%和14.4%,并且2个群体的QTL标记区间高度重叠,在IBM2008 Neighbors图谱上的重叠区间为226.0~230.1。对比不同群体结果发现,在2个群体以上都能检测到的一致性区间21个,其中在第2、第3、第6、第8染色体上的5个一致性区间在3个群体中可稳定表达。这些多环境和多个遗传背景下稳定表达的位点可作为玉米雄穗性状分子标记辅助选择、精细定位及基因克隆的候选位点。     

枳壳EST-SSR标记的开发

GenBank上已公布的枳壳EST序列为开发新的SSR标记提供了宝贵的数据资源。本研究利用在线SSR鉴定软件SSRIT分析来自枳壳EST数据库的11029条Unigene序列。分析结果共发现327条EST序列含有348个SSR位点,占总数的2.96%。其中,三核苷酸重复的SSR类型最多,共有161个,占检索总数的46.26%。Primer 3.0设计合成58对EST-SSR引物,其中36对能扩增出产物,6对引物产生多态性分离,分别占所设计引物总数的62.07%和10.34%。本文研究成果为今后枳壳遗传多样性分析、遗传图谱构建及比较基因组等研究方面奠定了基础。     

Vegetative Performance of Tropical Highland Maize (Zea mays L.) in the Field

An attempt has been made to work out a simple and reliable method of fast frost resistance evaluation of winter oilseed rape using in vitro cultures. In winter rape cv. Górczański, there was investigated cold acclimation ability of hypocotyle sections from 5-days old seedlings and also of callus tissue formed on these sections after subsequent 4 weeks growth on induction medium. It has been found that hypocotyle sections are unable to cold-acclimate. Winter rape calli acclimated well and optimum conditions for acclimation is fortnight's growth at +2°C. Exposure to light during hardening was not necessary for acquiring maximum resistance. On five winter rape cultivars freezing tests were performed using the best cold acclimation conditions. The differences in resistance between hypocotyle sections did not match the differences in field survival or frost resistance of whole plants. As distinct from hypocotyle sections callus tissue appeared to be suitable for evaluation of frost resistance. However, to ensure the objectiveness of assessment in this method is not so easy. The testing temperature must be chosen carefully, because the results can be reliable only at sufficiently low temperature. For correct estimation of the frost resistance level, it is possible to use both the decrease of triphenyltetrazolium chloride reduction rate during freezing and the increase of callus dry weight during 14 days after freezing.
(Abbreviations: BAP — 6-Benzylaminopurine; 2,4-D — 2,4-dichlorophenoxyacetic acid; LT50 — temperature at which 50 % of the plants (or plant material) has been frost killed; MS(0.5;2) — Moorashige and Skoog Basic Medium with addition of 0.5 mg 2.4-D and 2 mg BAP; PPFD — photosynthetic photon flux density; TTC — 2,3,5 triphenyltetrazolium chloride)