玉米果穗出子率QTL定位及上位性分析

利用郑58×昌7-2组配的225个F2单株为作图群体,构建了全长为1 987.7 cM、覆盖玉米基因组10条染色体的分子标记遗传连锁图,标记间平均距离11.0 cM.采用复合区间作图方法(CIM),对玉米出子率性状进行QTL定位,利用多区间作图法(MIM)对上位性效应进行了分析.结果表明,在玉米第1染色体和第3染色体上检测到2个稳定的QTL位点,分别可以解释8.47%和10.52%的表型遗传变异.检测到5对上位性QTL,涉及6个位点,分布于第1,2,3,4和第5染色体,共解释9.94%表型遗传变异.这说明除了加性效应和显性效应外,上位性效应也是出子率性状的重要遗传基础.     

不同发育时期玉米子粒蛋白质含量的QTL分析

以玉米杂交种农大108的一套重组自交系为材料,在南阳、郑州、浚县对该群体4个不同发育时期的子粒蛋白质含量进行了动态分析.结果表明,随着灌浆时间的延长,子粒蛋白质含量所占的比例逐渐降低.利用复合区间作图法,定位了16个子粒蛋白质含量的非条件QTL,其中有5个QTL在不同的时期或环境中均被检测到.利用条件QTL分析,在3个区间共检测到7个QTL,其中有1个QTL在两个环境中的相同发育区间同时检测到.     

玉米自交系P178的大斑病抗性QTL定位和效应分析

为了进一步鉴定玉米大斑病的主效抗病位点,以玉米优良抗病自交系P178为供体亲本,感病自交系G41为轮回亲本,发展了包含150个家系的BC2F5群体,用于玉米大斑病抗性遗传分析。2017年在吉林榆树和黑龙江双城2个环境条件下,对群体大斑病抗性进行了鉴定,结合KASP分子标记遗传连锁图谱的构建,对抗病QTL进行检测。结果表明,玉米大斑病抗性在群体家系间表现出广泛的变异。在玉米第1、2、8、9染色体上共检测到6个抗病QTL,分别可以解释4%~23%的表型遗传变异。2个稳定的抗病QTL分别位于第2染色体和第8染色体上,其在2个环境条件下都能检测到,而其他的QTL位点仅在1个环境条件下检测到。     

玉米弯孢菌叶斑病抗性的QTL分析

 通过利用AFLP和SSR标记 ,对丹 340×沈 135的F2∶3 群体 (113个家系 )进行玉米弯孢菌叶斑病抗性基因的遗传作图和QTL分析 ,得到如下结论 :(1)玉米弯孢菌叶斑病抗性是由多基因控制的 ;(2 )应用复合区间作图法 ,对 1999年的玉米全株抗病性 ,检测到 4个QTL ,分别位于第 6、6、8和 10染色体上 ,可解释表型变异的 4 9.9% ;对 2 0 0 0年的玉米全株抗病性 ,检测到 6个QTL ,2个位于第 6染色体上 ,3个位于第 7染色体上 ,1个位于第 10染色体上 ,可解释表型变异的 77.6 % ;第 10染色体上的QTL是 2年间共同的QTL ,来自抗病亲本沈 135 ;(3)对每个QTL(定量特征点位分析 ) ,均检测到加性和显性效应 ,但相对大小有不同 ,各QTL以部分显性、显性和超显性为主要遗传方式 ;(4)控制玉米弯孢菌叶斑病抗性的QTL之间存在上位性互作。     

两个水稻DH群体茎蘖消长的发育QTL分析

利用分别来源于窄叶青8号(ZYQ8)和京系17(JX17)及春江06(CJ06)和台中本地1号(TNI)2个组合的DH群体(分别称为DH-1和DH-2群体),采用非条件及发育QTL分析方法研究水稻茎蘖消长的遗传控制.其中,DH-1群体定位到条件与非条件QTL共44个,分布于第3、12染色体以外的其他10条染色体上;DH-2群体定位到条件和非条件QTL共70个,分布于第7染色体外其他11条染色体上.通过全基因组比较QTL定位,在2个群体间共确定了10对26个处于相似物理位置的QTL位点,其中有6对14个位点均在相同时期内被检测到,很可能包含有控制茎蘖数的主效数量基因,这些QTL位点在显著性、效应值和贡献率均存在较大差异,对其基因本质仍需进一步深入研究.     

玉米雄穗主要性状QTL定位分析

研究以RA×M5P构建而成的包含205个家系的RIL群体为作图群体,结合2个环境下的表型鉴定,运用复合区间作图法(CIM)对玉米雄穗长(TL)、雄穗分枝数(TBN)和雄穗重(TW)等雄穗性状进行QTL定位分析。结果表明,2个环境条件下,共检测到3个与TL性状连锁的QTL位点,分别位于第3、5、8号染色体上,可解释表型变异的5.19%~5.97%;共检测到5个与TBN性状连锁的QTL位点,分别位于第1、2、3、9号染色体上,可解释表型变异的3.66%~8.41%,在染色体bin值1.04、9.03位置,2个环境中均稳定检测到与TBN连锁的QTL位点;共检测到3个与TW性状连锁的QTL位点,分别位于第4、8号染色体上,可解释表型变异的4.39%~13.65%,在染色体bin值4.04~4.06、4.08位置,2个环境中均稳定检测到与TW连锁的QTL位点。这些不同环境条件下稳定检测到的雄穗性状QTL位点可以为进一步的遗传研究提供理论基础。     

高赖氨酸玉米生产及栽培技术

高赖氨酸玉米也叫高营养玉米或优质蛋白玉米,其子粒中含有丰富的赖氨酸。与普通玉米品种相比,具有植株高大,果穗较长,子粒灌浆期短,抗病能力差等特点。高赖氨酸玉米大大提高了子粒中赖氨酸的含量和蛋白质的营养价值,鲜穗可用做青食,还可以做青贮饲料,成熟子粒可用做加工优质蛋白等的原料及畜禽的高营养饲料。     

小麦谷蛋白膨胀指数发育动态的QTL分析

【目的】检测小麦不同发育时期谷蛋白膨胀指数（SIG）的QTL,阐明不同QTL的时空表达方式,揭示SIG发育的分子遗传机理。【方法】利用小麦京771×Pm97034的175个重组自交系（RIL）群体,对小麦谷蛋白膨胀指数（SIG）发育动态进行了QTL分析。【结果】在籽粒灌浆的5个时期,一共检测到8个非条件QTL和5个条件QTL,但没有一个QTL能在5个时期都有效应。花后17d是控制SIG形成基因表达的活跃期,非条件分析和条件分析各检测到2个QTL位点,这4个位点分别位于1D、7D和4D染色体上,其加性效应能解释15.5%的净表型变异。花后22 d,控制SIG的基因表达量很少,SIG表型值出现“低谷”。【结论】SIG值呈现出“低-高-低-高-低”的变化规律;这些控制SIG的基因都是在某一个特定的时期内表达,没有一个基因能在小麦籽粒生长发育的所有阶段都表达。     

特异玉米种质四路糯的穗行数遗传解析

【目的】玉米穗行数与产量密切相关,剖析其遗传基础对指导玉米育种实践具有重要意义。【方法】以只有4行籽粒的中国特异地方品种四路糯选系和多穗行数的自交系农531为亲本,采取单粒传法（single seed descend method, SSD）构建正反交F2:3分离群体。在北京昌平和河南新乡采用随机区组试验设计进行分离群体家系的穗行数表型鉴定。与此同时,根据玉米基因组数据库上公布的标记信息,在全基因组范围内筛选获得173个具有多态性的SSR标记,用于群体基因型鉴定及遗传图谱构建。采用完备区间作图法（ICIM）和复合区间作图法（CIM）进行玉米穗行数QTL定位和遗传效应分析,利用SAS软件GLM程序估计主效QTL对分离群体穗行数遗传变异的贡献率。【结果】表型鉴定结果表明,亲本四路糯选系与农531的穗行数平均值分别为4.0行与19.2行,F2:3家系穗行数变化范围为4.0-17.4行。利用完备区间作图法,分别对北京昌平、河南新乡的正交F2:3群体进行穗行数QTL定位,2个环境下共检测到12个穗行数QTL,分布于除第1、7染色体外的其他8条染色体上。等位变异来源分析表明,本研究定位的QTL减效等位变异全部来自少穗行数亲本四路糯选系。共有5个主效QTL在2个环境下均被检测到,其中,位于bin2.04区间内的主效位点qKRN2-1在单环境下最大可解释群体穗行数变异的18.48%,其余4个主效位点及其单环境下解释的最大表型变异分别为qKRN4-2（11.58%）、qKRN5-1(13.55%)、qKRN8-2（16.91%）和qKRN9-1(9.66%)。利用复合区间作图法,在联合环境条件下共检测到5个穗行数QTL,分布在第2、4、5、8、9染色体上,每个QTL解释的表型变异范围为6.13%-10.05%,除位于第5染色体的QTL以外,其余4个位点与完备区间作图法定位到的主效QTL区间一致。一般线性模型分析显示,在2个环境下,5个主效QTL可分别解释正交F2:3群体51.5%（北京昌平）和54.0%（河南新乡）的表型变异。还定位到2对穗行数上位性QTL位点,分布于第2,、4、9染色体上,但表型贡献率分别仅为2.90%和1.80%。【结论】穗行数减效等位变异全部来自四路糯选系,鉴定出5个玉米穗行数主效QTL,分别位于bin2.04、bin4.09、bin5.04、bin8.05和bin9.03。表明该四路糯选系可作为重要的穗行数遗传研究材料,而定位到的主效QTL可作为玉米穗行数候选基因图位克隆和玉米遗传基础研究的重要候选区段。     

水稻氮素利用效率相关性状的动态QTL分析

为探讨水稻不同生育时期氮素利用效率的变化动态及遗传机制,以籼稻品种Dasanbye、粳稻品种TR22183及其杂交衍生的166个重组自交系(RILs)群体为材料,对控制水稻氮素利用效率主要性状基因位点(QTL)变化动态进行分析。结果表明,在水稻4个生育时期检测到10个非条件QTL和6个条件QTL,分布在除第1、4、5、6、9号染色体以外的7条染色体上,但没有1个性状能在分析的4个时期都被检测到;氮素吸收总量在最高分蘖期检测到2个非条件QTL,联合变异解释率为15.61%;氮素含量分别在抽穗后15 d和成熟期检测到2个非条件QTLs,变异解释率分别为10.50%、7.93%;干物质产量只在抽穗后15 d检测到1个非条件QTL,变异解释率为6.58%;氮素干物质生理利用效率分别在抽穗后15 d和成熟期检测到5个非条件QTLs,联合变异解释率分别为26.87%、14.73%;控制最高分蘖期至抽穗期后15 d氮素吸收总量的条件QTL有1个;控制抽穗期后25 d至成熟期氮素含量的条件QTL有1个,氮素吸收总量的条件QTLs有2个,氮素干物质生理利用效率的条件QTLs有2个。     

玉米籽粒容重QTL 定位

以优良玉米自交系农系531(NX531)和航天诱变后的农系531(M-NX531)为亲本组配F2∶3群体,2012年在邯郸农科院试验田对亲本和定位群体进行夏播,收获后考种测得籽粒容重性状表型数据,利用SSR标记构建此群体的遗传图谱,采用复完备区间作图法(ICIM),对玉米籽粒容重性状进行QTL定位,并对其加性效应和上位性效应进行分析。研究结果表明,构建的遗传图谱总的遗传长度为1 179.8 c M,约占玉米全基因组的85.76%,标记间的平均距离为11.91 c M。通过定位分析,检测到容重的加性QTLs共3个,分别位于第1、6、8条染色体上,共解释20.29%的表型遗传变异;检测到容重的上位性QTLs共3对,涉及6个位点,分布于第1、3、4、10共4条染色体上,并解释67.08%的表型遗传变异。除了加性效应和显性效应外,上位性效应也是容重的重要遗传基础。     

基于高密度遗传图谱的玉米籽粒灌浆特性遗传解析

【目的】灌浆是玉米籽粒形成的重要生理过程,直接决定了籽粒的最终产量。了解玉米籽粒灌浆特性相关性状对粒重形成的作用,解析灌浆特性的遗传基础,为玉米高产育种实践提供指导。【方法】以中国玉米骨干自交系黄早四(HZS)、旅28(Lv28)为亲本构建的包含172个家系的重组自交系(recombination inbred line,RIL)群体为试验材料。首先,利用Logistic模型与Richards模型,进行玉米籽粒灌浆过程拟合度的比较分析。其次,利用方差分析、相关性分析及回归分析分别比较亲本籽粒灌浆特性的差异,研究群体中不同灌浆特性相关性状的关系及其对百粒重的贡献。然后,利用GBS方法,对群体进行基因型分型,选择亲本间多态性标记,构建遗传图谱。最后,利用完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)进行灌浆特性与生育期相关性状的QTL分析。【结果】籽粒灌浆一般呈现慢-快-慢的变化趋势,可分为缓增期、快增期以及减缓期3个阶段。通过比较不同灌浆模型的拟合度发现,基于Richards模型的预测值与表型值间的决定系数显著高于Logistic模型。比较亲本间灌浆特性的差异发现,黄早四的平均灌浆速率为旅28的1.28倍,但旅28的灌浆持续时间为黄早四的1.07倍,亲本之间在灌浆特性方面差异明显。群体表型相关性分析发现,除缓增期灌浆持续时间(T1)外,其他灌浆特性相关性状均与百粒重(HKW)存在显著的正相关关系。回归分析发现,快增期灌浆持续时间(T2)与灌浆速率(G2)可分别解释百粒重表型变异的57.50%和30.00%。利用多态性SNP标记构建了全长为1 471 c M,标记间平均遗传图距为1 c M的遗传图谱。多个环境下共检测到26个灌浆特性相关QTL、3个百粒重相关QTL及14个生育期相关的QTL,分布在玉米除第7染色体外的其他染色体上,LOD值介于3.27—9.05,单个QTL贡献率为5.97%—21.16%。同时,利用联合环境分析发现,控制不同性状的QTL定位在染色体相同或相近的位置,形成了多个分布于玉米基因组bin 1.05、bin 2.03、bin 4.05、bin 4.06、bin 7.04、bin 9.04的QTL富集区域。其中,在位于bin 4.05(48.24 Mb—135.73 Mb)和bin 9.04(110.40 Mb—114.73 Mb)的区间之内,共定位到多个仅与灌浆速率相关的主效QTL。【结论】Richards模型能够更好地模拟玉米籽粒的灌浆过程。在灌浆特性相关性状中,快增期灌浆速率与灌浆持续时间对于玉米粒重的增加具有重要作用。单环境检测发现,灌浆持续时间相关位点仅能在单环境中得以检测,表现为环境敏感类型。联合环境分析发现,在bin 4.05和bin 9.04区间内分别检测到仅与灌浆速率相关的主效QTL,可作为玉米籽粒灌浆研究的重点区域。     

利用三重测交群体解析玉米穗部性状杂种优势遗传学基础

玉米穗部性状与产量密切相关,剖析控制穗部性状杂种优势数量性状位点(QTL)有助于加深杂种优势作用机制的理解,为杂种优势的应用提供理论指导。本研究根据三重测交交配设计方法组配了121个测交后代的三重测交(TTC)群体,并利用完备区间作图法(ICIM)对穗部性状杂种优势进行了QTL分析。经检测,共发现13个主效QTLs。其中,穗长检测到2个QTL,穗粗检测到4个QTL,穗行数检测到1个QTL,行粒数检测到2个QTL,百粒质量检测到4个QTL。这些QTL分别分布于第1、第2、第3、第4、第5和第10染色体上。QTL位点作用模式分析结果表明,超显性位点最多(10个),加性位点最少(2个),单位点可解释8.2%~23.3%的表型变异。对QTL位点上位性互作进一步剖分发现,穗粗、穗行数和百粒质量性状中存在9对不同位点的上位性互作,单位点可解释20.4%~35.3%的表型变异。研究结果表明,加性、显性及两位点上位性互作是玉米穗部性状杂种优势形成的主要遗传学基础。     

水稻生育前期叶绿素含量QTL分析

采用Nipponbare(粳)/Kasalath(籼)//Nipponbare(粳)杂交衍生的98个株系所组成的回交重组自交系群体(backcross recombinant inbred lines,BILs)为试验材料,在生育前期(苗期-孕穗期),对水稻倒1叶和倒2叶的叶绿素含量进行数量性状基因位点(quantitative trait loci,QTL)分析,结果表明:共检测到12个非条件QTL和3个条件QTL,分布在第1,3,4,5,6和12号染色体上,单个QTL贡献率10.62％～34.41％之间.在苗期检测到的QTL位点相对较多,其中在第4号染色体上检测到一个从苗期到拔节期持续表达的QTL聚集区段,该区域的存在有利于提高水稻叶片叶绿素的含量,增强光合作用.比较分析条件与非条件QTL的表达时期和数量发现,控制叶绿素含量的QTL多分段表达,这些QTL将为进一步了解水稻叶绿素含量的遗传机制提供理论依据.     

水稻4个异交相关性状的QTL定位研究

利用由98个家系组成的Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(backcross inbred lines,BIL)作图群体(BC1F12),用复合区间作图方法(CIM),对水稻4个异交相关性状进行了QTL分析.结果表明,开颖角度检测到2个QTL,分别位于第 12 染色体的C1069-R1709和R270-G2140区间,共解释性状变异的18.51%,2个位点的增效等位基因均来自Kasalath.柱头外露率检测到1个QTL,位于第 3 染色体的C63-C563区间,解释性状变异的15.99%,增效等位基因来自Kasalath.单花开花历时检测到1个QTL,位于第9染色体的G385-R2272区间,解释性状变异的10.75%,增效等位基因来自Kasalath.包颈长检测到3个QTL,分别位于第3染色体的C136-R250、第5染色体的R521-C1230和第10染色体的R2194-R1629区间,共解释性状变异的39.40%,qPEL-5位点的增效等位基因来自Nipponbare,qPEL-3和qPEL-10位点的增效等位基因均来自Kasalath.     

水稻4个异交相关性状的QTL定位研究

利用由98个家系组成的Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系(backcross inbred lines,BIL)作图群体(BC1F12),用复合区间作图方法(CIM),对水稻4个异交相关性状进行了QTL分析.结果表明,开颖角度检测到2个QTL,分别位于第 12 染色体的C1069-R1709和R270-G2140区间,共解释性状变异的18.51%,2个位点的增效等位基因均来自Kasalath.柱头外露率检测到1个QTL,位于第 3 染色体的C63-C563区间,解释性状变异的15.99%,增效等位基因来自Kasalath.单花开花历时检测到1个QTL,位于第9染色体的G385-R2272区间,解释性状变异的10.75%,增效等位基因来自Kasalath.包颈长检测到3个QTL,分别位于第3染色体的C136-R250、第5染色体的R521-C1230和第10染色体的R2194-R1629区间,共解释性状变异的39.40%,qPEL-5位点的增效等位基因来自Nipponbare,qPEL-3和qPEL-10位点的增效等位基因均来自Kasalath.     

甜玉米穗位叶面积QTL定位

选用穗位叶面积有显著差异的超甜玉米(Zea mays L.)自交系T4和T19为亲本配制杂交组合,以232个单株的F2群体为作图群体,构建了一张包含77个位点全长868.7 cM的玉米SSR标记遗传连锁图谱,标记间的平均间距为11.28 cM。在F2群体中用复合区间作图法在玉米全基因组上检测穗位叶面积QTL,共检测到4个与甜玉米穗位叶面积相关QTL,分别位于玉米第4、5、9染色体上,可解释5.98%~11.12%的表型变异。这一结果将加快高产、耐密和抗倒伏甜玉米育种进程,实现玉米的分子标记辅助选择育种。     

小麦籽粒蛋白质含量的动态QTL定位

 【目的】检测灌浆过程中控制小麦籽粒蛋白质含量（GPC）的条件及非条件QTL,阐明不同时期及不同时段内QTL的表达方式,揭示籽粒蛋白质积累的分子遗传机理。【方法】以花培3号×豫麦57的168个双单倍体（doubled haploid,DH）群体为材料,于6个不同的环境下种植,在籽粒灌浆的5个时期取样,对小麦GPC进行动态QTL分析。【结果】共检测到影响GPC的9个非条件QTL和10个条件QTL。QGpc3A为整个灌浆过程都能表达的非条件QTL,其余条件和非条件QTL只在几个或单独一个时期表达。花后12 d,控制GPC的基因表达活跃,非条件QTL和条件QTL总共能解释表型变异贡献率的42.62%;花后22 d,条件QTL和非条件QTL总共可解释表型变异的贡献率较低,仅为17.43%,GPC降到“低谷”。 QGpc4A-1对GPC前期积累有重要意义,QGpc1D和QGpc4A-2对GPC灌浆中后期积累有重要意义。【结论】GPC呈现出“高-低-高”的变化规律,控制GPC的基因在灌浆过程中以一定的时空方式表达。     

小粒野生稻导入系子粒大小和形状的QTL定位

通过AB-QTL分析法,应用Windows QTL Cartographer 2.5软件,于2009~2010年分别在武昌和南宁对一套小粒野生稻(Oryza minuta)导入系的子粒大小、粒长、粒宽与子粒长宽比进行QTL定位。2009年检测到18个QTLs,其中千粒重、粒长、粒宽和子粒长宽比分别检测到6、4、5和3个QTLs,单个QTL可解释表型贡献率的5.18%~21.33%;2010年检测到12个QTLs,其中千粒重、粒长、粒宽和子粒长宽比分别检测到6、2、2和2个QTLs,单个QTL可解释表型贡献率的6.68%~16.55%。两年均检测到的QTLs共有10个,其中4个新鉴定的QTLs的表型贡献率较大,分别为qTGW-9.2、qTGW-12、qGL-9和qGW-12,其增效基因均来自于小粒野生稻。这些携带有利QTL的小粒野生稻导入系是进行水稻(Oryza sativa)产量和品质改良的优良材料。     

利用重组自交系群体定位不同温度条件下玉米种子发芽性状的QTL

以基于豫82×沈137和豫537A×沈137构建的2个重组自交系群体的420个家系为材料,借助SNP分子标记遗传连锁图谱,利用复合区间作图法定位了发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)、活力指数(VI)、苗长(SL)、幼苗干质量(SDW)、根干质量(RDW)7个种子发芽相关性状的QTL。结果表明,基于豫82×沈137的重组自交系群体检测到24个QTLs,分布在1、2、3、5、6、7、10染色体上,单个QTL解释性状遗传变异的5.61%~11.01%;基于豫537A×沈137的重组自交系群体检测到40个QTLs,分布在除第2染色体外的其余9条染色体上,单个QTL解释性状遗传变异的5.39%~11.92%。通过元分析方法将64个原初QTLs中的25个(39.1%)整合进6个mQTLs,分别分布于第3、5、7、10染色体上,每个mQTL平均包含4.17个QTLs,分别参与2~4个性状的调控,其中,mQTL3-2包含了7个QTLs,参与对VI、SDW、RDW、GE等4个性状的调控。确定了位于6个mQTLs对应标记区间的35个候选基因,主要参与种子萌发、氧化还原代谢途径、信号传导、逆境抵御等生物学过程。