柴达木盆地小麦产量相关性状QTL定位

柴达木盆地特殊的气候条件创造了世界春小麦高产记录,但该地区关于小麦产量相关性状的QTL定位分析未有报道。本研究测定了114个W7984/Opata重组自交系(RIL)在柴达木盆地生态环境下6个年份7个产量相关性状(株高,穗长,穗粒数,小穗数,穗密度,千粒重和产量)的表现型,利用QTL作图软件Ici Mapping 4.1进行了QTL定位。结果表明,在2011-2016年里共鉴定49个与产量相关性状的QTL,其中5个为株高QTL,6个为穗长QTL,2个为小穗数QTL,8个为穗粒数QTL,7个为穗密度QTL,16个为千粒重QTL,5个为产量QTL,分布在染色体1A、1B、1D、2A、2B、2D、3A、3D、4A、4B、5A、5B、5D、6A、6B、6D、7A、7B和7D上。单个QTL可解释表型变异的5.82%~31.53%,特别是位于染色体6A上的千粒重QTL可在多年份(2011年/2013年/2014年)中检测到。这些QTL位点的鉴定为柴达木地区小麦产量相关性状QTL精细定位和分子标记辅助选择育种提供理论基础。     

调控小麦苗期性状的QTL定位

苗期地上部和根系的繁茂性对于小麦生长后期有重要影响,对调控小麦苗期性状的QTL进行定位,能进一步发掘调控小麦苗期性状的基因位点,有利于分子标记辅助选择育种.本试验以一套重组自交系群体为材料,检测了调控小麦苗期性状的QTL位点.共检测到调控4个性状的14个QTL位点,包括4个主效QTLs和10个微效QTLs,分布在3A、3B、4A、4B、5D、6A和6B共7条染色体上,贡献率在5.8％ ～ 18.4％之间.这些位点的发掘,有助于增进对小麦苗期性状的遗传基础的认识,并在小麦育种上具有潜在的应用价值.     

小麦白粉病抗性QTL分析

本研究以国际小麦作图组织提供的(W7984×Opata85)重组近交群体为材料,2001－2002年对其亲本和114个株系进行了人工接种条件下的抗白粉病鉴定,并利用基于混合线性模型的复合区间作图软件QTLMAPER,进行了抗白粉病QTL分析,共检测到3个与小麦白粉病抗性相关的加性QTL,分别位于3B、5D、7D染色体上,可以解释42.8%的表型变异     

冬小麦旗叶大小及籽粒相关性状的QTL分析

为发掘控制小麦旗叶长、宽、面积和千粒质量、穗粒数、穗粒质量的QTL,并阐明旗叶大小与籽粒性状之间的遗传关系,以农大3338和京冬6号构建的包含216个家系的DH群体为材料,于2015年和2016年分别在临汾和运城进行了田间试验,结合含有469个标记的遗传图谱,利用复合区间作图法进行了QTL分析。结果显示,共检测到105个加性QTL,其中,40个为旗叶性状的QTL,65个为籽粒性状的QTL,单个QTL的贡献率为2. 28%～39. 91%。在1B、2A、2B、2D、3A、4A、4B、4D、6A、6D和7A染色体发现了多个QTL富集区,富集区内的QTL或紧密连锁,或一因多效,在QTL水平证实了旗叶长、宽、面积和千粒质量、穗粒质量、穗粒数是紧密关联的。7个QTL (Qflw-4A. 1、Qflw-4B. 1、Qflw-4D. 1、Qfla-4B、Qtgw-4A. 1、Qtgw-4B. 2、Qtgw-4B. 3)能够在3种或4种环境中被重复检测到,具有较高的LOD值,并对表型具有较高的贡献率。对这7个稳定表达的主效QTL进行深入挖掘与精细定位,可能对于MAS育种和基因克隆具有重要的意义。     

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。     

基于DArTseq标记的人工合成小麦农艺性状QTL定位

人工合成小麦拥有丰富的有利遗传变异,可用于普通小麦的遗改良。本研究选用两个人工合成小麦改良品系构建了由284个单株组成的F2群体,基于1 671具有染色体位置信息的多态性DAr Tseq标记构建遗传图谱,并结合该群体农艺性状(株高,穗长,穗颈节长,小穗数,穗粒数,单株有效穗数,千粒重,单株重)的表现型,利用QTL作图软件ICIMapping 4.1进行了QTL定位。结果表明,共检测到20个QTL,其中4个为株高QTL,分布于2A、3B、5B染色体上,可解释表型变异的5.4%~10.8%;4个为穗长QTL,分布于2D、3B、5B染色体上,可解释表型变异的1.4%-8.8%;3个为穗颈节长QTL,分布于1A和5A染色体上,可解释表型变异的4.6%~12.2%;2个为穗粒数QTL,分布于3D和5A染色体上,可解释表型变异的18.9%~29.8%;1个为单株有效穗数QTL,分布于2A染色体上,可解释表型变异10.2%;5个为千粒重QTL,分布于1B、5A、5B、5D和7B染色体上,可解释表型变异的8.9%~10.9%;1个为位于7B染色体上的单株重QTL,可解释表型变异的6.1%。同时,在5B和7B染色体上存在控制多个性状的同一QTL位点。利用生物信息学的方法,筛选到1个千粒重相关的候选基因。以上结果可为人工合成小麦农艺性状QTL精细定位、分子标记辅助选择育种和基因克隆奠定基础。     

小麦种子根结构及胚芽鞘长度的QTL分析

为探讨小麦种子根结构及胚芽鞘长度的遗传基础,以小麦DH群体(旱选10号×鲁麦14)的150个株系为材料,利用凝胶室培养幼苗,测定种子根的数目和最大根长、胚芽鞘长度、根苗干重比等性状,并通过扫描仪测定幼苗种子根的总长度、根直径及角度。利用已经构建的DH群体遗传连锁图谱,采用基于混合线性模型的复合区间作图法分析上述性状的QTL。在1A、1B、2B、2D、3B、4A、4D、5A、5B、6A、7A和7B共12条染色体上检测到12个加性效应QTL和7对加性×加性互作效应QTL。QTL的加性效应值在0.02~8.45之间,对表型变异的贡献率为5.64%~12.37%。7对加性×加性互作效应QTL分布在1A–2B(2)、1A–6A、1B–2D、5B–6A、6A–7A和6A–7B等6对染色体之间,其互作效应值为0.20~7.45,对表型变异的贡献率为8.70%~15.90%。在染色体3B和7A上各检测到1个种子根结构相关性状的QTL簇。     

调控小麦重要农艺性状基因的染色体定位

为了研究调控小麦重要农艺性状基因的染色体分布,进一步解析控制小麦重要农艺性状基因的遗传基础,本研究以一套“中国春-人工合成小麦”染色体代换系为材料,在大田条件下,对不同株系小麦的株高、穗长和穗数等重要农艺性状进行调查。通过同一性状不同株系间的差异显著性分析,对调控株高、穗长和穗数的基因进行了染色体定位。研究结果表明:1 B、2 B、 3 A、4 A、6 A、6 D和7 D染色体上可能携带有调控小麦株高的位点;1 B、1 D、2 B、2 D、5 A、6 A、6 D和7 D染色体上可能携带有调控小麦穗长的基因位点;3 A和6 D染色体上可能携带有调控小麦成穗数的位点。本研究有利于进一步理解调控小麦农艺性状的遗传基础,并对小麦分子育种实践具有一定的指导意义。     

不同生态环境条件下小麦籽粒灌浆速率及千粒重QTL分析

以142个和尚麦/豫8679的F7:8重组自交系及其亲本为试验材料, 分析了籽粒平均灌浆速率、最高灌浆速率及千粒重在北京(2006, 2007)、安徽合肥(2007)和四川成都(2007)4个生态环境下的性状表现, 并利用已构建的含有170个SSR标记和2个EST标记的遗传图谱, 对这3个性状进行了QTL定位分析。共检测到54个QTLs, 涉及小麦1A、1B、2A、2D、3A、3B、3D、4A、4D、5A、5B、6D 和7D染色体。其中, 17个与平均灌浆速率相关, 可解释表型变异的7.17%~20.83%; 16个与最高灌浆速率相关, 可解释表型变异的6.31%~15.95%; 21个与千粒重相关, 可解释表型变异的4.36%~16.80%。另外, 在1A、1B、2A、3B、4D、6D和7D染色体上发现10个涉及“一因多效”或紧密连锁位点的基因组区段, 有助于了解籽粒灌浆和籽粒产量相关性状的遗传基础。     

小麦茎秆实心度对茎秆强度的影响及相关性状QTL分析

在QTL水平上研究茎秆实心度与强度的遗传关系及实心度对茎秆强度的影响,为小麦抗倒伏育种提供依据。利用普通小麦宁麦18与实秆小麦种质"武云实秆"的F2群体和F2:3家系,对小麦茎秆强度、实心度及影响实心度的相关性状包括厚径比、壁厚、茎粗和髓腔直径进行了相关分析,并对茎秆强度相关性状QTL进行分子标记定位及遗传效应分析。结果表明小麦茎秆强度与厚径比、壁厚均呈极显著正相关,与髓腔直径呈极显著负相关。基于复合区间作图法进行QTL定位,检测到与茎秆强度、厚径比、壁厚、茎粗和髓腔直径相关QTL共23个,分布在1B、3B、4A、4B、5A上,表型贡献率3.5%~44.0%。在染色体3B、4A和5A上的标记区间gwm547–gwm247、wmc718–wmc468和gwm156–gwm443均检测到贡献率很高的茎秆实心度相关QTL,说明在这3条染色体上可能存在控制茎秆强度的主效QTL。用普通小麦宁麦13(N13)×武云实秆的24个F7家系检验分子标记gwm247的可靠性表明利用标记gwm247选育茎秆实心度优于宁麦13的概率较大。研究结果为进一步精细定位相关主效QTL以及分子标记辅助改良小麦茎秆强度奠定了基础。     

小麦白粉病成株抗性和抗倒伏性及穗下节长度的QTL定位

由小麦品种花培3号和豫麦57杂交获得了DH群体168个株系, 利用305个SSR标记对白粉病成株抗性、抗倒伏性和穗下节长度进行了QTL定位研究。DH群体及两亲本于2005年和2006年种植于山东泰安, 2006年种于安徽宿州。利用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件, 共检测到12个加性效应位点和10对上位效应位点。在4D染色体上控制白粉病成株抗性的qApr4D, 贡献率为20.0%, 在各环境中稳定表达, 其抗病等位基因来源于抗病亲本豫麦57; 在7D染色体上控制小麦穗下节长度的qIlbs7D, 贡献率为12.9%, 在各环境中稳定表达。加性效应和上位效应对小麦白粉病成株抗性、抗倒伏性和穗下节长度的遗传起重要作用, 并且基因与环境常常具有互作效应。以上两个QTL可分别用于小麦白粉病成株抗性和穗下节长度的分子标记辅助选择。     

普通小麦白粉病成株抗性的QTL分析

以抗白粉病的日本小麦品种Fukuho-komugi和以色列小麦Oligoculm杂交F₁的DH（doubled haploid）群体107个系为材料，利用313个SSR标记和37个RFLP标记，对Fukuho-komugi和Oligoculm的白粉病成株抗性进行QTL分析。试验材料于2003－2004年度种植在北京、2003－2004和2004－2005年度种植在安阳，调查白粉病发病情况。构建了由350个位点组成的遗传连锁图，覆盖小麦21个连锁群，全长3 101 cM。采用复合区间作图法进行白粉病成株抗性QTL分析，在1A、2B、4B和7D上发现4个抗白粉病QTL，分别解释13.6%、6.6%、8.9%和12.7%的表型变异。抗白粉病基因及其紧密连锁分子标记的发掘，将为小麦抗白粉病育种的分子标记辅助选择提供理论和技术支持。     

利用表达分析和基因沉默方法研究硫代硫酸硫转移酶基因TaTST与小麦抗白粉病反应的关系

硫代硫酸硫转移酶参与植物体内的硫代谢、氰化物的清除以及活性氧的生成与清除,与植物抗病反应密切相关。小麦抗、感白粉病近等基因系材料在接种白粉菌后均诱导表达硫代硫酸硫转移酶基因TaTST,并在接种后0~48 h内呈现2次诱导峰值,分别与白粉菌初次接触识别和附着胞侵入、吸器形成时间相对应,也与2次氧突发时间对应。TaTST在感病材料上的诱导表达水平明显高于在抗病材料上,由此导致的活性氧过度清除可能是导致感病反应的原因之一。TaTST也参与抗病反应过程。利用病毒诱导的基因沉默技术(virus-induced gene silencing, VIGS)创造了TaTST基因沉默的抗病植株。尽管充分发病时间后沉默植株叶片上并未观察到肉眼可见的病斑,但侵染早期白粉菌成功侵入频率的增加和次级菌丝的有限伸长说明TaTST沉默植株抗病水平下降。TaTST沉默导致乳突致密度下降和H₂O₂在细胞内的扩散时间延迟。因此,TaTST可能通过调节活性氧的积累和扩散、乳突的形成等小麦-白粉菌互作早期的寄主细胞反应而参与小麦对白粉菌的抗侵入过程。     

普通小麦DH155抗白粉病基因的分子作图及应用分子标记辅助选择将其转移

普通小麦品系DH155对白粉病菌表现高抗。为明确DH155所携带抗白粉病基因的遗传方式及与抗病基因连锁SSR标记,利用DH155与高感小麦品系SN2890杂交获得的F2和F2:3群体进行接种鉴定和遗传分析,发现DH155对白粉菌菌株E09的抗性受1对显性基因控制,暂命名为Ml DH155。BSA和分子标记分析结果显示,Ml DH155与SSR标记Xcfd81和Xcfd18连锁。利用已发表的中国春和粗山羊草D基因组序列开发新标记,进一步将Ml DH155定位于标记Xsdau K525和Xsdau K527之间,其遗传距离分别为0.2 c M和0.8 c M。将DH155与感白粉病优良品系HB133-4和旱10杂交,在F2~F4代,结合优良农艺性状选择、分子标记辅助选择和抗白粉病鉴定,获得3个高抗白粉病且农艺性状优异的株系(SDAU2100、SDAU2101和SDAU2102)。利用14个白粉菌菌株对DH155进行苗期接种鉴定表明,DH155对13个菌株表现抗病反应型。这些菌株对DH155的毒力谱与已知抗白粉病基因Pm2相似,但DH155对Bg78-3和Bg44-5菌株的反应型与携带Pm2的Ulka/8*Cc不同。结合本试验结果和Pm2基因的相关报道,推测Ml DH155可能是Pm2或其等位基因。     

小麦矮秆种质SN224的鉴定及农艺性状QTL分析

SN224是从六倍体小黑麦与普通小麦杂种后代选育的矮秆小麦种质,为对其有效利用提供参考依据,本研究对其进行了细胞学和主要农艺性状的鉴定,对它矮秆性状的遗传特点进行了分析。结果表明,SN224平均株高68.6 cm,株型较紧凑,纺锤穗、有芒、白粒,千粒重42.0 g左右,中抗条锈病和白粉病,后期不早衰,综合农艺性状较好;SN224根尖细胞染色体数目为42条,花粉母细胞减数分裂MI可观察到21个二价体,为1BL?1RS易位系;SN224/辉县红杂种F₁株高介于双亲之间,F₂群体的株高分离表现连续变异。利用已知主效矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8以及1RS的特异分子标记检测证明,SN224不含有3个矮秆主效基因,1RS对SN224矮秆性状的表达没有影响。利用SN224/辉县红F₂群体,构建了含有134个标记的分子标记连锁遗传图谱,总长1332.1 cM。采用加性-完备区间作图法(ICIM-ADD)进行QTL分析,检测到2个降低株高的主效QTL QPh1B和QPh4B,分别位于1B染色体Xwmc719–Xgwm18和4B染色体Xgwm368–Xmag4284标记区间,它们可分别解释株高变异的20.0%和10.2%;检测到分别控制穗长、单株穗数和每穗小穗数的7个QTL;在4B染色体KSUM062–Xmag4284标记区间同时检测到降低株高、增加穗长和单株穗数的QTL。     

QTL analysis of quality traits in the spring wheat cross RL4452 × 'AC Domain'

Wheat grain quality is a complex group of traits of tremendous importance to wheat producers, end‐users and breeders. Quantitative trait locus (QTL) analysis studied the genetics of milling, mixograph, farinograph, baking, starch and noodle colour traits in the spring wheat population RL4452/‘AC Domain’. Forty‐seven traits were measured on the population and 99 QTLs were detected over 18 chromosomes for 41 quality traits. Forty‐four of these QTLs mapped to three major QTL clusters on chromosomes 1B, 4D, and 7D. Fourteen QTLs mapped near Glu‐B1, 20 QTLs mapped near a major plant height QTL on chromosome 4D, and 10 QTLs mapped near a major time to maturity QTL on chromosome 7D. Large QTLs were detected for grain and flour protein content, farinograph absorption, mixograph parameters, and dietary fibre on chromosome 2BS. QTLs for yellow alkaline noodle colour parameter L* mapped to chromosomes 5B and 5D, while the largest QTL for the b* parameter mapped to 7AL.     

普通小麦品种Brock抗白粉病基因分子标记定位

为明确利用Brock转育成的小麦抗白粉病品系3B529(京411*7//农大015/Brock, F₆)抗性的遗传基础,将高感白粉病小麦品系薛早和3B529杂交,获得F₁代、F₂分离群体和F_2:3家系。抗病性鉴定和遗传分析结果表明,3B529对E09小种的抗性受1对显性基因控制,暂被定名为MlBrock。利用BSA和分子标记分析,获得了与MlBrock连锁的3个SSR标记Xcfd81、Xcfd78、Xgwm159和2个SCAR标记SCAR203和SCAR112,根据SSR和SCAR标记在中国春缺体四体、双端体和缺失系的定位结果,将MlBrock定位在小麦染色体臂5DS Bin 0~0.63区间上。MlBrock与Xcfd81和SCAR203共分离,与SCAR112的遗传距离为0.5 cM。这些分子标记的建立有利于今后Brock抗白粉病基因分子标记辅助选择和基因聚合。综合抗白粉病基因MlBrock的染色体定位和抗谱分析结果,推测MlBrock很可能是Pm2基因。     

Mapping QTLs for pre-harvest sprouting traits in the spring wheat cross ‘RL4452/AC Domain’

Pre-harvest sprouting (PHS) in spring wheat (Triticum aestivum L.) is a major downgrading factors for grain producers and can significantly reduce end-use quality. PHS resistance is a complex trait influenced by genotype, environment and plant morphological factors. A population of 185 doubled haploid (DH) lines from the spring wheat cross ‘RL4452/AC Domain’ were used as the mapping population to detect quantitative trait loci (QTLs) associated with three PHS traits, germination index (GI), sprouting index (SI) and falling number (FN). Six major QTLs linked with PHS traits were mapped on bread wheat chromosomes 3A, 3D, 4A (2 loci), 4B and 7D. ‘AC Domain’ alleles contributed to PHS resistance on 3A, 4A (locus-2) and 4B, and ‘RL4452’ alleles contributed resistance on 3D, 4A (locus-1) and 7D. QTLs detected on chromosome 4B controlling FN (QFN.crc-4B), GI (QGI.crc-4B) and SI (QSI.crc-4B) were coincident, and explained the largest amount of phenotypic variation in FN (22%), GI (67%) and SI (26%), respectively.     

1BL/1RS易位对小麦产量性状和白粉病抗性的影响及其QTL分析

用PH82-2/内乡188杂交后代240个F_5:6家系,按照α-lattice设计,分别种植在安阳、焦作和泰安,对产量和抗白粉病等性状进行了考察。利用SSR和蛋白标记对群体进行部分连锁作图,分析1BL/1RS易位对产量及其相关性状的遗传效应。结果表明,1BL/1RS易位系对产量、穗数/m²和抽穗期的影响不显著;易位系的千     

Identification of quantitative trait loci (QTLs) associated with maintenance of wheat (Triticum aestivum Desf.) quality characteristics under heat stress conditions

The goal of this study was to identify quantitative trait loci (QTLs) associated with the maintenance of wheat grain quality following post-anthesis heat stress in a recombinant inbred line (RIL) population. The response to heat stress was measured using the sodium dodecyl sulfate sedimentation test (SDSS), a significant predictor of bread baking quality. SDSS scores were used to identify QTLs associated with grain quality and QTLs associated with quality stability were identified based on percent change in SDSS score between the heat stress and control treatments. Four QTLs were identified, located one each on linkage groups 1B, 1D, 4A, and 7A. The 1B, 1D, and 4A QTLs were associated with grain quality; the QTL on linkage group 7A was associated with quality stability. To confirm the detected QTLs, eighty advanced lines grown at three Texas nurseries were tested for relationships between allelic polymorphism at QTL linked markers and quality traits. Quality trait stability in the advanced lines was estimated using the coefficient of variability (CV%) of quality traits between nurseries. The analysis supported the relationship of the predicted QTLs on linkage groups 1B, 1D, and 4A with quality traits. The confirmed QTLs may be used in marker assisted selection (MAS) to develop wheat lines possessing superior quality traits. In addition, identification of genetic regions associated with this trait will aid the identification of the underlying genes.