奶牛次级性状的微卫星标记与QTL定位研究进展

本文对奶牛繁殖性状（产犊容易度、排卵数）、体型性状（乳房性状、肢蹄性状、体型性状）、健康性状（体细胞和乳房炎抗性）和生产效率性状（生产寿命、泌乳速度等）等四类次级性状QTL定位的研究进展进行了综述。     

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.     

不同生长环境下水稻结实率数量性状位点的检测

以籼稻密阳23与粳稻吉冷1号配制所获得的F_2:3群体200个家系作为作图群体,在北京、昆明、三亚、公主岭和韩国春川等5个点进行水稻结实率的鉴定,并利用SSR标记对水稻结实率数量性状位点进行检测。结果表明,水稻结实率表型值及其在F₃家系群中的分布以及所检测到的QTL数目因生长环境不同而有较大差异,说明QTL与环境有明显的互作效应。水稻结实率在F₃家系群中呈接近正态或偏态的连续分布,是多个基因所控制的数量性状。共检测到与水稻结实率相关的QTL 14个,分布于第1、2、3、4、6、7、8、10和12染色体上,对表型变异的贡献率为4.9%～15.3%。分别位于第1、2、6和12染色体RM1~RM259、RM263~RM6、RM340~RM30、RM270~RM17区间的qSSR1、qSSR2、qSSR6和qSSR12至少在2种生长环境下均检测到,对表型变异的贡献率分别为4.9%～8.4%、4.8%～7.2%、7.6%～10.7%和7.4%～10.4%。以上多数QTL增效等位基因均来自吉冷1号,基因作用方式主要为部分显性或显性或超显性。     

玉米粗缩病抗病基因定位和抗病育种研究进展

玉米粗缩病是由病毒引起的一种世界性的玉米病害,对中国玉米产区尤其是黄淮海产区造成了不同程度的产量损失。研究表明,选育抗病品种是减轻粗缩病危害的最经济有效的方式。本综述对玉米粗缩病病原、症状、鉴定方法、抗病性评价、抗病QTL定位、抗病候选基因鉴定、致病机理、抗病种质资源筛选和抗病育种等方面的研究进展进行了阐述,并展望了玉米抗粗缩病分子育种的研究方向。     

不同环境条件下西瓜果实可溶性固形物含量的QTL分析

利用西瓜栽培品种97103和野生品种PI296341-FR为亲本构建了由117个稳定株系组成的F2S8代重组自交系永久群体。利用RAPD、SSR、AFLP和SCAR等203个标记,构建了该RIL群体的高密度分子遗传连锁图谱,覆盖基因组总长度1383.8cM,平均图距6.8cM。在新疆和北京2个地点的3个年份对果实可溶性固形物含量进行QTL比较分析。累计检测到18个QTL,分布在第1、2、3、5、14、15和19连锁群上。其中3种环境中能重复检出的QTL2个,贡献率为14.2%￣22.9%。两种环境中能重复检出的QTL6个,其贡献率为12.4%￣20.3%。仅能在单一环境下检测到的QTL10个,其贡献率为14.4%￣22.6%。根据不同环境条件下的QTL比较分析结果,认为第1连锁群上的qSSC-1a和qSSC-1b可能是控制可溶性固形物含量性状表达的主效QTL位点,这2个QTL位点的峰值分别落在标记N02_800a和Z03_250a上,这对西瓜可溶性固形物含量的标记辅助选择是非常有利的。     

水稻抗稻曲病数量性状座位及效应分析

利用157个家系组成的大关稻(japonica)/IR28 (indica)重组自交系(recombinant inbred lines, RIL)群体,采用高效引发稻曲病人工接种方法,以病情指数作为稻曲病的表型值。2007和2009年,鉴定亲本及RILs对水稻稻曲病的抗性。利用QTL Cartographer 软件,对水稻稻曲病抗性基因进行检测分析。两年共检测到qFsr1、qFsr2、qFsr4、qFsr8、qFsr10、qFsr11、qFsr12等7个QTL,分别位于第1、第2、第4、第8、第10、第11和第12染色体上,贡献率在9.8%~22.5%之间。其中,2007年检测到qFsr1、qFsr4、qFsr10、qFsr11、qFsr12等5个位点;2009年检测到qFsr2、qFsr8、qFsr10、qFsr11等4个位点,qFsr11、qFsr12在两年中均被检测到,对性状的解释率在18.0%~19.3%之间,使病情指数下降8.0%~16.3%,提高了抗病性。根据抗性位点加性效应方向,在qFsr1、qFsr2、qFsr8、qFsr10、qFsr11和qFsr12位点上,亲本IR28存在抗稻曲病的增效等位基因,大关稻具有减效等位基因,而位点qFsr4的抗性效应来源正好相反。qFsr11、qFsr12及其附近的标记可望在稻曲病抗性分子标记辅助选择育种中加以应用。     

水稻中胚轴长度QTL分析

为分析水稻中胚轴伸长与赤霉素的关系及其遗传基础,以沈农265(长中胚轴)和丽江新团黑谷(短中胚轴)的RIL群体为材料,结合其连锁图谱,对水和赤霉素溶液两种培养条件下的中胚轴长度进行QTL定位。结果表明,浓度为1.50μmolL~(-1)的赤霉素可显著促进中胚轴的伸长。两种培养条件下,共检测到控制中胚轴长度的5个QTL,分布在第1、第2、第3、第6和第11号染色体上,LOD值在3.65～15.52范围内,单个QTL对表型贡献率在7%～33%之间。其中qML3、qML6和qML11在2种处理条件下均被检测到,qML1和qML2仅在水培条件下被检测到。与其他研究比较发现,主效基因qML3可以在不同群体和不同环境下稳定表达。     

冬小麦低温处理叶片细胞膜透性的QTL定位

为探索冬小麦抗寒性的分子机制,以168个花培3号×豫麦57的双单倍体株系为作图群体,利用已构建含有324个SSR标记的遗传图谱,对电导法测定低温(−18℃)处理后的叶片膜透性进行QTL定位。利用完全区间作图法,在3种环境下共检测到21个与叶片膜透性相关的加性QTLs,分布于1B、2A、3A、3B、5B、6A、6B、6D、7B和7D染色体上,其中4个位点(qCMP-1B-1、qCMP-3B-2、qCMP-5B-1和qCMP-5B-4)遗传贡献率大于10%,属主效基因,其余QTL的遗传贡献率较小,属微效基因。3种环境条件下在5B染色体的Xgwm213–Xswes861.2区间检测到共同位点,与Xswes861.2的遗传距离为0 cM,其中qCMP-5B-1 (环境1)和qCMP-5B-4 (环境3)的贡献率高达17.5%和14.0%。研究结果对于小麦抗寒标记选择和抗寒育种具有应用价值。     

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。     

Molecular markers: actual and potential contributions to wheat genome characterization and breeding

The demands for increasing global crop production have prompted the development of new approaches relying on molecular marker technologies to investigate and improve the plant genome. The merits of molecular markers make them valuable tools in a range of research areas. This review describes novel approaches based on modern molecular marker technologies for characterization and utilization of genetic variation for wheat improvement. Large-scale genome characterization by DNA-fingerprinting has revealed no declining trends in the molecular genetic diversity in wheat as a consequence of modern intensive breeding thus opposing the genetic ‘erosion’ hypothesis. A great number of important major genes and quantitative trait loci have been mapped with molecular markers. Marker-assisted selection based on a tight linkage between a marker allele and a gene(s) governing a qualitative or quantitative trait is gaining considerable importance as it facilitates and accelerates cultivar improvement through precise transfer of chromosome regions carrying the gene of interest. The implementations of molecular markers in wheat genotyping, mapping and breeding complemented by specific approaches associated with the complex polyploid nature of common wheat are analyzed and presented.     

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。     

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。     

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。     

大豆异黄酮及其组分含量的遗传分析与QTL检测

以栽培大豆晋豆23为母本,以山西农家品种大豆灰布支黑豆为父本杂交衍生的447个RIL作为供试群体构建遗传图谱,利用高效液相色谱法定性、定量测定样品中的异黄酮及其组分含量。采用主基因+多基因混合遗传分离分析法和Win QTLCart 2.5复合区间作图法,对大豆异黄酮及其组分含量进行混合遗传分析和QTL定位。结果表明,大豆苷、黄豆苷元、染料木素、染料木苷、大豆苷元和异黄酮总含量分别受4、4、2、3、2和2对主基因控制,并有多基因修饰。检测到44个与大豆异黄酮及其组分含量相关的QTL,与大豆苷、染料木素、黄豆苷元、大豆苷元、染料木苷和异黄酮总含量相关的QTL分别有10、9、4、7、8和6个。连续2年分别检测到与大豆苷、染料木苷、黄豆苷元和异黄酮关联,分别位于标记区间satt430~satt359、satt038~satt570、satt197~sat_128和satt249~satt285的稳定表达QTL,可尝试用于分子标记辅助育种。     

水稻对稻曲病致病菌株 Pi-1抗病位点检测及效应分析

为了鉴定水稻对稻曲病的抗病基因,利用157个家系组成的大关稻（ Japonica ）/IR28（ Indica ）重组自交系（ Recombinant inbred lines ,RIL）群体,采用人工接种方法,以发病病情指数作为表型值。2012和2013年,接种鉴定亲本及RILs对水稻稻曲病致病菌株Pi-1的抗性。利用QTL Cartographer 分析软件,对水稻抗Pi-1菌株基因进行检测分析。2年共检测到7个QTL,分别为位于第2、7、8、11和12染色体上的qFsr2a、qFsr2b、qFsr7、qFsr8a、qFsr8b、qFsr11、qFsr12,单个位点的贡献率为8．5％～17．2％。其中,2012年检测到qFsr2a、qFsr2b、qFsr8a、qFsr11共4个位点;2013年检测到qFsr7、qFsr8b、qFsr11、qFsr12共4个位点。 qFsr11在2年中均被检测到,对性状的解释率为13．5％和17．2％,作用效应使病情指数下降9．9％和14．3％,提高了抗病性。根据抗性位点加性效应方向,qFsr2a、qFsr8a、qFsr8b、qF-sr11和qFsr12等位点是来自于亲本IR28的增效等位基因,而位点qFsr2b和qFsr7的抗性效应方向相反,是来自于大关稻。稳定遗传的抗病位点qFsr11及其紧密连锁的分子标记可以在分子标记辅助选择育种中得以应用。     

小麦D基因组产量性状QTL定位

粗山羊草是普通小麦的D染色体组供体,为了寻找粗山羊草中对小麦产量性状遗传改良有益的基因,通过对四倍体硬粒小麦与粗山羊草杂交合成的双二倍体Am6-1和普通小麦品种Ph85-16的回交一代进行产量性状变异特点分析,发现粗山羊草的D组染色体对小麦的产量性状具有显著影响,千粒重、穗长、穗粒数和每穗小穗数明显高于Ph85-16;同时利用130对SSR引物对几个与产量性状相关的QTL位点进行了定位,初步寻找到4个主效QTL,它们分别为与穗长相关的QSl．sdau-5D,其贡献率为31．58％,与株高相关的QPh．sdau-1D,其贡献率为25．38％,与穗粒数相关的QGs．sdau-5D,其贡献率为44.65％,与千粒重相关的QTgw．sdau-3D,其贡献率为61．62％。     

Different quantitative trait loci for <Emphasis Type="Italic">Fusarium</Emphasis> resistance in wheat seedlings and adult stage in the Wuhan/Nyubai wheat population

Fusarium head blight (FHB), caused primarily by Fusarium graminearum (Schwabe), is an important wheat disease. In addition to head blight, F. graminearum also causes Fusarium seedling blight (FSB) and produces the mycotoxin deoxynivalenol (DON) in the grain. The objectives of this study were: (1) to compare the relationship between resistance of wheat lines to F. graminearum in the seedlings and spikes and (2) to determine whether the quantitative trait loci (QTL) for FSB were the same as QTLs for FHB resistance and DON level reported for the same population previously (Somers et al. 2003). There was no relationship between FSB infection and FHB index or DON content across the population. A single QTL on chromosome 5B that controlled FSB resistance was identified in the population; the marker WMC75 explained 13.8% of the phenotypic variation for FSB. This value implies that there may be other QTL with minor effects present, but they were not detected in the analysis. Such a QTL on chromosome 5B was not reported previously among the QTLs associated with FHB resistance and DON level in this population. However, because of recombination, some lines in the present study have Fusarium resistance for both seedling and head blight simultaneously. For example, DH line HC 450 had the highest level of resistance to FSB and FHB and was among the ten lines with lowest DON content. This line is a good candidate to be used as a parent for future crosses in breeding for Fusarium seedling resistance, together with breeding for head blight resistance. This approach may be effective in increasing overall plant resistance to Fusarium.     

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。