扬麦16籽粒灌浆速率相关性状的QTL定位(小麦15K SNP芯片法)

为给选育籽粒灌浆快、粒重高的小麦新品种提供材料与技术支撑,以扬麦16、镇麦168、扬麦20和扬麦22为亲本构建获得的158个RIL群体为材料,利用小麦15K SNP芯片构建遗传连锁图谱,对小麦籽粒灌浆速率相关性状进行QTL定位。结果表明,应用完备区间作图法共检测到11个QTL,其中检测到5个与灌浆速率相关的新的QTL,分别位于3AL、4DL(2)、6AL和 7AL上,可解释3.4%~9.3%的表型变异;检测到3个与千粒重相关的QTL,分别位于4AL（2）和4DS上,可解释3.9%~9.2%的表型变异;首次检测到3个与籽粒灌浆持续时间相关的QTL,分别位于3AL和4DL(2)上,可解释2.7%~7.5%的表型变异。扬麦16提供与灌浆速率和千粒重相关QTL的增效基因,累加了定位到的全部籽粒灌浆快和粒重高的位点;扬麦22提供与籽粒灌浆持续时间相关QTL的增效基因。扬麦16和扬麦22可用作选育早熟、大粒小麦新品种的亲本材料。     

多个环境下小麦千粒重QTL定位的稳定性分析

为尽可能多的探寻千粒重的重要遗传位点并验证其在不同生态条件下的稳定性,以142个和尚麦/豫8679的F9:10重组自交系(RIL)及其亲本为试验材料,分析了千粒重在北京(2006、2007)、安徽合肥(2007、2008)、四川成都(2007、2008)和山东泰安(2009、2010)8个环境下的性状表现,并利用已构建的含有170个SSR标记和2个EST标记的遗传图谱对该性状进行了QTL定位分析。结果共检测到35个QTLs,可解释表型变异的4.36%～16.80%;涉及小麦1A、1B、2A、2D、3A、3B、4A、4D、5A、5B、6D和7D染色体,特别是1B、2A、3B染色体上(Xwmc269、Xgwm33、Xwmc419、Xbarc124、Xgwm636、Xgwm359、Xgwm533、Xwmc307、Xwmc418)的QTL可在多个环境下稳定的表达,为千粒重的QTL精细定位和分子标记辅助选择奠定了基础。     

利用籼粳交RIL群体对水稻耐寒性及再生力的QTL分析

 以粳糯稻糯89 1与籼稻蜀恢527构建的籼粳交F7代RIL群体169个家系为作图群体,构建了一张含105个微卫星（SSR）标记的分子连锁图谱。在5℃低温条件下,对亲本及RIL群体进行芽期耐寒性鉴定;在冬季自然低温条件下,对亲本及RIL群体进行再生稻桩越冬耐寒性鉴定;对亲本及RIL群体进行再生力鉴定。利用SSR标记对水稻耐寒性、再生力进行QTL检测。结果表明,水稻耐寒性和再生力在RIL群体呈连续分布,表现为数量性状遗传特征。共检测到控制芽期耐寒性的QTL 2个(qCtg3、qCtg5),分布在第3和第5染色体上,对表型变异的贡献率分别为75.57%和79.04%;检测到控制再生稻桩越冬耐寒性的主效QTL 1个（qCtr5）,在第5染色体上;检测到控制再生力的QTL 2个（qRa4、qRa5）,分布在第4和第5染色体上,对表型变异的贡献率分别为8.17%和7.09%。qCtg5、qCtr5和qRa5同时与第5染色体上标记RM153连锁,在分子水平上表明水稻芽期、越冬耐寒性与再生力具有相关性。     

波兰小麦×普通小麦品系“中13”RIL群体籽粒特性的QTL定位

小麦籽粒特性与籽粒产量和品质密切相关。本研究以波兰小麦(Tiriticum polonicum L.)×普通小麦(Triticum aestivum L.)品系"中13"杂交组合衍生的99个F8重组自交系(Recombinant inbred lines,RIL)群体为材料,利用SSR分子标记构建连锁遗传图谱。根据两年实验数据,利用复合区间作图法对粒重、粒长和粒宽3个籽粒特性相关性状进行了QTL定位分析,共检测到12个与籽粒特性相关的加性QTL位点。其中,3个粒重QTL,1个位于1A染色体上,另外2个都在2A染色体上,单个QTL可解释表型变异的13.35%～20.04%;5个粒长QTL,其中2个位于2A染色体上,其余3个分别位于3A、5A和2B染色体上,单个QTL可解释表型变异的8.53%～21.03%;4个粒宽QTL,分别位于1A、2A、3B和5B染色体上,单个QTL可解释表型变异的9.76%～40.79%。在2A染色体上共检测到5个籽粒特性相关性状的QTL,表明2A染色体与籽粒特性关系密切。     

小麦RIL群体苗期抗旱性状的QTL分析

为给小麦抗旱基因克隆以及分子标记辅助育种提供参考,以小麦"泰农18×临麦6号"RIL群体的184个家系为材料,用PEG-6000模拟干旱胁迫对小麦苗期抗旱相关性状进行QTL分析。结果,共检测到43个QTL,位于除1B、3D、4D、5A、5D、6D和7A外的14条染色体上,其中,控制根数的QTL 9个、苗高的QTL 5个、最大根长的QTL 5个、苗鲜重的QTL 3个、根鲜重的QTL 6个、苗干重的QTL 1个、根干重的QTL 3个、鲜重根冠比的QTL 3个、干重根冠比的QTL 3个,控制抗旱系数的QTL为5个。单一QTL可解释3.39%～32.63%的表型变异。28个QTL为正值,表明QTL的增加效应来自于母本泰农18;30个QTL表现为负值,表明其增加效应来自于父本临麦6号。11个QTL为在两个或两个以上环境下检测到的相对高频QTL(RHF-QTL)。在4B染色体上检测到1个QTL簇,包括4个形态性状(苗高、苗鲜重、苗干重、鲜重根冠比)的RHF-QTL( QSh-4B-1、 QSfw-4B-1、 QSdw-4B-1、 QRsfw-4B-1)和1个抗旱系数QTL( QRsfw-D-4B-1),其贡献率均超过10%。该QTL簇的分子标记可以用于标记辅助选择。     

四倍体小麦籽粒多组分营养物质含量的QTL定位及相关性分析

为了寻找改良普通栽培小麦营养物质含量的基因资源,以野生二粒小麦G18-16和硬粒小麦Langdon杂交所构建的重组自交系F6代群体为研究材料,种植于黔中地区并对该群体籽粒可溶性蛋白质、总类黄酮、总酚、植酸和黄色素5个营养性状含量进行测定。共检测到6个相关的QTLs,分别分布在染色体2A、3A、4A、6B和7A上。除小麦籽粒总酚性状外,其余四个性状均呈正态分布。网络相关性分析表明,所有营养性状与农艺性状间均呈显著负相关,仅黄色素与农艺性状无显著相关性。主成分分析(Principal component analysis,PCA)也显示总酚和黄色素与其他营养性状有显著差异,并且是造成群体分布差异最主要的因素。因此,小麦总酚和黄色素性状在其生理代谢中可能存在特殊性。另外,PCA还筛选出2组在5个营养性状上存在显著差异的基因池家系各4株,为回交和精细定位提供了较可靠的研究材料。     

玉米籽粒脱水速率的配合力分析

试验选用9份自交系,按格列芬双列杂交方法Ⅱ设计,随机区组3次重复。对籽粒生理脱水速率、籽粒自然脱水速率、穗轴脱水速率、苞叶脱水速率4个性状配合力分析结果如下:HR705、HR304、HR112自交系4个性状均负值且低,Mo17、HR11、黄早四、HR106自交系4个性状均为正值较高。丹340、K10自交系4个性状正负值均有。9个自交系4个性状特殊配合力差异大。HR112×HR106组合生理、自然脱水速率最高,黄早四×HR106组合的苞叶脱水速率最高。     

大豆磷效率QTL定位及互作分析

磷效率是复杂的数量性状,有一系列基因参与其中.利用科丰1号×南农1138-2衍生的重组自交系群体NJRIKY,对影响大豆磷效率的加性和上位性QTL同时进行定位,比较在两种磷条件下的大豆磷效率QTL的表达差异.采用5个指标评估大豆的磷效率,包括:茎干重、根干重、根冠比、磷利用效率和磷吸收效率.结果表明:在高磷和低磷条件下在8个连锁群上分别检测到3个和12个加性的QTL,可解释4.0%～13.8%的表型变异;另外,在高磷和低磷条件下,分别检测到12对和7对互作的QTL,可解释3.3%～19.9%的表型变异.本研究的QTL定位结果为进一步了解大豆在不同磷条件下的磷效率遗传机制提供了重要的线索.     

四倍体小麦单株籽粒蛋白质、铁及锌的产量QTL定位与分析

为了给普通栽培小麦蛋白质和Fe、Zn营养的改良提供参考依据,将来自欧洲的四倍体小麦栽培品种 Langdon 与源于以色列Gitit的野生二粒小麦G18-16杂交重组自交系F6 代的152个家系种植于以色列希伯来大学不同年份的3个干旱和湿润环境（2005年干旱与湿润环境以及2007年湿润环境）下,并进行籽粒蛋白质、Fe和Zn单株产量的数量性状基因位点(QTL)分析。结果发现全部家系在3个不同环境下这三个性状均表现出宽广的遗传差异,共有22个籽粒蛋白质、Fe和Zn单株产量的QTL被分别定位在9条染色体上,LOD值为3.1～15.9,贡献率为2.3%～18%,8个QTL受到环境的影响。仅分布于2A和4A染色体上的籽粒Fe单株产量的QTL存在基因上位性影响。     

玉米种质资源子粒自然脱水速率的测定

以132份玉米自交系为试材,测定生理成熟期和收获期的子粒含水量,计算生理成熟后子粒脱水速率。结果表明,玉米自交系的起始鉴定时间是授粉后35 d,在生理成熟期和收获期,早熟自交系的子粒含水量变幅分别为21.15%～43.24%和7.27%～29.08%;晚熟自交系的子粒含水量变幅分别为23.67%～42.48%和14.72%～37.87%。玉米自交系间子粒自然脱水速率差异显著,早熟、晚熟自交系的脱水速率变幅分别为0.28%/d～2.82%/d和0.11%/d～3.00%/d。在132份自交系中,脱水快、中、慢的自交系分别有31、70和31份。玉米主推品种的部分亲本和一些老的骨干系,在育种中可作为脱水快的材料加以利用。     

玉米自交系生理成熟后子粒自然脱水速率分析

玉米生理成熟后子粒自然脱水速率是影响收获时子粒含水量的重要因素之一。以179份玉米自交系为试验材料,分别在生理成熟期和收获期测定子粒含水量,分析生理成熟后子粒脱水速率。通过聚类分析,179份玉米自交系按子粒脱水速率快慢可分为4类,属于子粒脱水速率快的自交系有13份,平均脱水速率为1.29%/d。利用2 824个SNP标记,将13份快速脱水的玉米自交系划分为5个杂种优势群,可为选育收获期子粒含水量低、适宜机收子粒的玉米品种提供参考。     

小麦籽粒性状的QTL定位

为了明确小麦籽粒性状的遗传控制基础,以γ射线诱变结合花药培养创制的大粒、高蛋白小麦新种质H307及生产上主栽品种郑麦9023创建的含有310个株系的重组自交系为实验材料,利用QTL-ICIMapping V3.3软件构建了包含133对SSR标记的遗传连锁图谱,对千粒重、粒长、粒宽、籽粒面积、周长、粗蛋白和淀粉含量进行QTL分析,结果在两年环境条件下共检测到47个加性QTL和10个QTL富集区,其中6个千粒重QTL,分别位于1D、2B、3D、6D和7A染色体上,单个QTL可解释4.54%~13.14%的表型变异;31个粒形QTL,位于1B、1D、2B、3B、3D、5A、5D、6B、6D、7A和7D染色体上,单个QTL可解释2.90%~15.86%的表型变异;10个粗蛋白和淀粉含量QTL,分别位于1A、1B、4B和6A染色体上,单个QTL可解释3.64%~12.19%的表型变异。2B染色体上检测到1个贡献率较大且能稳定表达的重要染色体区段,该区段包含控制小麦千粒重、粒长、粒宽、籽粒面积和周长的10个QTL。1BL染色体上检测到1个控制籽粒粗蛋白含量的微效QTL,对表型的贡献率为3.64%,与连锁分子标记gwm818的遗传距离为0.22cM,该位点是一个不同于前人研究结果的新位点。     

普通小麦穗部性状QTL分析

为给小麦穗部性状标记辅助选择提供可供选择的分子标记,并进一步对小麦穗部相关性状QTL进行精细定位及相关基因克隆,利用普通小麦Heyne×Lakin杂交F2代单粒传获得的145个F6代重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体,构建了含有2 210个标记(2 068个SNP标记和142个SSR标记)的总长度为2 139.35cM的遗传连锁图谱,并利用该图谱对小麦穗部性状(穗长、小穗数、穗密度)进行了QTL分析。结果表明,共检测出16个加性QTL,其中,与穗长相关的QTL有6个,分布在2A、2D、3B、4D、5A和7D染色体上,可解释表型变异7.58%~15.94%;与小穗数相关的QTL有4个,分布在1A、4A和7D染色体上,可解释表型变异7.28%~14.78%;与穗密度相关的QTL有6个,位于4D、5A和6B染色体上,可解释表型变异5.60%~20.06%。     

小麦成熟期QTL定位与分析

小麦成熟期对粮食周年丰产具有重要的决定作用。为了给小麦分子标记辅助育种提供可用的分子标记,本研究以人工合成六倍体小麦(Turtur)和T.spelta L.衍生系(Bubo)为亲本创制的包含186个家系的RIL群体(F6)为材料,构建了包含5 301个标记(4 120个DArT标记、621个SNP标记和560个传统DArT标记),总长为2 464cM的遗传连锁图谱,利用Windows QTL Cartographer 2.5软件的复合区间作图法对在3年4点环境下的成熟期性状进行QTL检测,在LOD2.5水平下,共定位到15个QTL,分布于小麦的1A、2B、2D、3A、4A、4B、5B、7A和7B染色体上,可解释4.42～12.67的表型变异。其中在1A染色体上控制小麦成熟期的QTL贡献率最大;4B染色体的1215714-1068877F0-44CG区间内3年3点均检测到的QTL与1215714标记遗传距离为0.01cM,近乎共分离,为下一步分子标记辅助选择的精准性提供了坚实的基础。     

不同灌溉模式下小麦穗粒数QTL定位分析

为了挖掘在多水分环境中能够稳定表达的小麦穗粒数QTL,以洛旱2号和潍麦8号及其衍生的302 个F_8:9重组自交系(RIL)为材料,分别在3个干旱和3个正常灌溉模式下,对穗粒数QTL进行定位分析,结果检测到24个加性QTLs,位于16个位点,分布于2B、3A、3B、3D、4A、4B、5A、5B、6B和7B共10条染色体上,单个QTL可解释3.70%～20.43%的表型变异。在充分灌溉条件下的三个环境（E1、E2和E3）中,共有14个QTLs,11个位点被检测到;在限制水分的三个环境（E4、E5和E6）中共有10个QTLs,6个位点被检测到。在所有检测到的16个位点中,有9个位点只在灌溉环境下被检测到,有5个位点只在旱作环境下被检测到,有2个位点在灌溉和旱作环境下同时被检测到。位于3A染色体上标记Xbarc012和 Xgpw2266之间的 Qknps-WL-3A,同时在E1、E4、E5和E6环境中被检测到,其中三个环境可解释大于10%的表型变异,且在所有的旱作环境中能够稳定表达,可以作为分子标记辅助选择的候选位点,用于辅助选育节水高产小麦新品种。     

小麦旗叶相关性状的QTL定位

旗叶相关性状是影响小麦植株结构、光合能力和产量潜力的重要因素。为发掘控制小麦旗叶性状相关的数量性状位点(QTL),以品冬34和MY11847为亲本构建的含有356个株系的F_7:8重组自交系(recombinant inbred line, RIL)群体为材料,基于本课题组前期利用简化基因组测序(specific-locus amplified fragment sequencing, SLAF-seq)结合传统分群分析法(bulk segregant analysis, BSA)技术构建的高密度遗传连锁图谱,对小麦灌浆期旗叶长、旗叶宽和旗叶面积进行QTL定位。结果表明,共检测到9个旗叶长QTL、7个旗叶宽QTL和8个旗叶面积QTL,可解释1.71%～14.71%的表型变异。其中,旗叶长位点QFLL.nwafu-3D和QFLL.nwafu-2D.1、旗叶宽位点QFLW.nwafu-6B以及旗叶面积位点QFLA.nwafu-3D的表型贡献率均大于10%,为主效QTL,且QFLL.nwafu-3D和QFLA.nwafu-3D共定位于相同遗传区间。     

小麦籽粒形态及千粒重性状的QTL初步定位

为研究小麦籽粒形态及千粒重性状的QTL,以普通小麦6044和01-35为杂交组合构建的F8重组自交系（RIL）群体作为试验材料,在山东泰安（山东农业大学试验站）和莱阳（青岛农业大学试验站）两个环境下进行两年田间试验,利用Mapmaker/version 3.0和WinQTLCart软件通过复合区间作图法进行QTL初步定位,在两年两个环境下共检测到12个相关QTL位点,其中关于粒长的2个QTL分别位于2A和2B染色体上,可解释表型变异的25%和12%;4个粒厚QTL位于2A和6A染色体上,可解释表型变异的7%～10%;6个千粒重相关QTL位于染色体2A、4A和6A连锁群上,可解释表型变异的6%～25%;而粒宽QTL在两个地点上都没有检测到。其中相关性高的性状间有一些共同的QTL,表现出一因多效或紧密连锁效应。