棉花重要数量性状基因定位研究进展

棉花是重要的经济作物,是天然纤维的主要来源之一,也是优质蛋白和食用油的潜在资源。通过各种分子标记技术和数量性状基因(quantitative trait loci, QTL)的定位方法将控制棉花数量性状的基因定位到相应的遗传连锁图谱或染色体上,为研究棉花诸多QTL的图位克隆、抗性机制的遗传揭示、分子标记辅助选择(molecular marker-assisted selection, MAS)、有利基因的定向转移及基因聚合育种等奠定了坚实的基础。综述了近年来棉花重要QTLs定位研究的最新进展,并对研究中存在的主要问题进行了分析和展望。     

猪肉色相关QTL整合定位与基因关联分析

【目的】通过构建整合图谱和Meta分析,利用数学模型整合与优化猪肉色相关QTL,分析已知候选基因与“真实”QTL（MQTL）的关联性,为肉色性状的分子标记辅助选择奠定基础。【方法】收集猪肉色相关QTL,包括明度系数（L值,MCOLORL）、红度值（a值,MCOLORa）和黄色度（b值,MCOLORb）等指标,利用BioMercator2.1软件,将原始QTL映射到美国肉畜研究中心（USDA-MARC 2.0）公布的猪遗传连锁图谱中,构建整合图谱,分析得到QTL簇;对各QTL簇进行Meta分析,定位MQTL;进一步将已知候选基因映射到整合图谱,比较候选基因与各MQTL在染色体上的位置关系,分析其关联性。【结果】将176个猪肉色相关QTL进行比对、映射后,构建成新的整合图谱。通过Meta分析,将原本分散的QTL定量合并为37个MQTL,其中MQTL2、MQTL3、MQTL8～MQTL11、MQTL13～MQTL16、MQTL18～MQTL20、MQTL24、MQTL25、MQTL29、MQTL31、MQTL32、MQTL35～MQTL37共 21个MQTL的缩短比例均超过50%,MQTL9、MQTL19、MQTL11、MQTL28、MQTL35、MQTL8、MQTL2、MQTL3等8个MQTL的置信区间在5 cM内。【结论】获得了37个猪肉色性状,图距1.16～22.68 cM,较原QTL图距均有不同程度地缩短,缩短比例为25.19%～90.33%,提高了QTL定位的准确度和有效性。     

盐胁迫下调控小麦苗期性状的QTL分析

【目的】定位盐胁迫下调控小麦苗期性状的QTL位点,为分子标记辅助选择小麦耐盐性状提供基因位点和连锁标记。【方法】以小偃54×京411重组自交系群体为材料,在盐胁迫条件下检测调控小麦苗期MRL、     RDW、SDW和TDW及其相对性状的QTL位点。【结果】共检测到调控小麦苗期4个性状及其相对性状的25个QTL位点,分布在1A、2A、2D、3A、4A、4B、5B、5D、6B、7A和7B共11条染色体上,贡献率在4.4%-25.5%。其中有15个QTL位点成簇分布于3A、4A、4B、5B、5D染色体的5个遗传区间,其余10个QTL位点各自分布于不同的染色体区段。检测到的5个贡献率大于10%的位点分别位于3A染色体的Xgwm497.1-Xcfa2193和4A染色体的Xbarc78-Xgwm350.1。【结论】多数调控小麦耐盐性的QTL位点成簇分布于3A、4A、4B、5B和5D染色体上,3A染色体的Xgwm497.1-Xcfa2193和4A染色体的Xbarc78-Xgwm350.1携带所有5个贡献率在10%以上的QTL位点。     

小麦穗长QTL鉴定及其遗传分析

【目的】穗长在决定小麦穗的构造和产量潜力方面具有重要作用。挖掘具有育种利用价值的小麦穗长数量性状位点（quantitative trait loci,QTL），并解析其遗传效应，为分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以自然突变体msf和川农16构建的198份F6代重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体（MC群体）作为研究材料，于2020—2021和2021—2022年生长季，在四川温江区、崇州市和雅安市（2021WJ、2022WJ、2021CZ、2022CZ和2021YA）进行试验，对5个环境下的穗长进行表型鉴定。利用基于16K SNP芯片构建的高质量遗传连锁图谱对穗长性状位点进行定位。另外，根据穗长主效QTL侧翼标记的基因型分析主效位点对产量相关性状的遗传效应，从而评估其对产量提升的潜力。【结果】共鉴定到14个控制穗长发育的QTL，主要分布在1A(1个)、1B(1个)、2B(1个)、3D(3个)、4A(1个)、4D(2个)、5A(1个)、5B(1个)、7A(1个)、7B(1个)和7D(1个)染色体。其中，QSl.sau.1A在4个环境及最佳线性无...     

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.     

油菜耐盐相关性状的全基因组关联分析及其候选基因预测

【目的】通过对甘蓝型油菜耐盐相关性状进行全基因组关联分析,寻找可能与油菜耐盐性相关的SNP位点,发掘与油菜耐盐性有关的候选基因。【方法】以1.2%NaCl溶液作为培养液,去离子水为对照,对307个不同品系的甘蓝型油菜进行发芽试验。播种后7 d测定幼苗根长、鲜重及发芽率,计算盐胁迫下各性状相对值,并作为评价耐盐的指标。结合油菜60K SNP芯片,利用SPAGeDi v1.4软件对该群体307份甘蓝型油菜进行亲缘关系分析,并计算亲缘关系值的矩阵。利用软件STRUCTURE v2.3.4对关联群体进行了群体结构分析。为有效排除假关联的影响,将群体结构和材料间的亲缘关系考虑进关联分析中,同时进行了PCA+K模型、Q+K模型以及K模型3种混合线性模型分析和比较,根据所有SNP的–lg(P)观察值和期望值,确定每个性状GWAS分析的最优模型。采用TASSEL 5.0软件,在最优模型下对307份材料耐盐各性状的相对值分别与SNP标记进行全基因组关联分析。利用油菜基因组数据库,在显著SNP位点侧翼序列200 kb范围内提取基因。根据拟南芥中已经明确功能的耐盐相关基因,筛选出目标基因组区段内与耐盐相关的油菜同源基因。【结果】全基因组关联分析共检测到164个与根长显著关联的SNP位点,23个与鲜重显著关联的SNP位点,38个与发芽率显著关联的SNP位点。其中与根长、鲜重、发芽率最显著关联的SNP位点分别位于染色体A08、A02和A06,贡献率分别为23.84%、18.59%和31.81%。在这些显著SNP位点侧翼序列200 kb范围内发掘出可能与油菜耐盐性有关的50个候选基因。这些候选基因主要包括转录因子MYB、WRKY、ABI1、b ZIP、ERF1、CZF1、XERICO等以及一些下游受转录因子调控的不同功能基因NHX1、PTR3、CAT1、HKT、CAX1、ACER、STH、STO等。在根长和发芽率2个不同耐盐性状的分析结果中均筛选出位于A03染色体上的耐盐基因BnaA03g14410D。另外,这些耐盐候选基因中包含两组串联重复基因,分别是位于A03染色体上的BnaA03g18900D和BnaA03g18910D,位于C09染色体上的BnaC09g19080D、BnaC09g19090D和BnaC09g19100D。除此之外,耐盐候选基因中还包含2个距离非常近(中间只间隔2个基因)的重复基因BnaC02g39600D和BnaC02g39630D。【结论】共检测到225个与耐盐性状显著关联的SNP位点,筛选出50个可能与油菜耐盐性有关的候选基因。     

水稻苗期耐冷性QTLs的分子定位

进行耐冷性数量性状（QTLs)的精细定位，可为水稻耐冷性分子育种提供条件。以籼稻品种二九青和粳稻品种Yukihikari杂交后自交8代得到的79个重组自交系（RIL）群体为材料，用89个微卫星标记构建了该群体的分子连锁图谱。用4种低温处理21d的幼苗高度作为耐冷性指标，对RIL群体进行了耐冷性分析。4种温度条件下共定位了10个耐冷性数量性状位点，其中2个QTLs在4种环境条件下都能检测到，1个QTL在三种环境条件下能检测到，6个QTLs在2种环境条件下能检测到，而1个QTLs却只能在1种环境条件下检测到。10个QTLs可解释的表型变异从4．85％到22．47％。位于第1染色体上的RM104和位于第9染色体上的RM160位点，在4种环境下都能稳定表达，是对环境条件相对稳定的QTLs，可作为苗期耐冷性分子标记辅助选择育种的依据。     

盐胁迫下棉花萌发、成苗和产量相关性状的QTL定位

利用感盐棉花品种泗抗1号和耐盐棉花新品系苏S012为亲本配置杂交组合,构建F2分离群体和F2∶3家系。分别调查2个亲本和299个F2∶3家系萌发期、苗期以及铃质量、铃数、衣分和产量的盐害率,作为QTL定位的表型数据。在棉花A5、D5、D8、D10、A13和D13染色体上共定位到13个耐盐相关QTL,分别解释2. 81%、15. 18%、1. 78%、5. 39%、2. 92%、8. 38%、9. 65%、5. 06%、0. 46%、2. 17%、2. 27%、13. 25%、1. 50%的表型变异率。     

利用水稻F2分离群体进行苗期耐冷性数量性状基因定位

利用典型粳稻品种北海289和典型籼稻品种Dular杂交的118个F2分离群体为材料，构建了一张包含79个微卫星标记的水稻分子连锁图谱，以低温下幼苗生长高度、叶绿素含量、致死温度处理后的枯萎和死苗为耐冷性指标，进行了苗期耐冷性数量性状位点(QTLs)分析．以低温下幼苗高度为指标，定位了3个分别位于染色体1，3和9上的3个QTLs；而在染色体2，8，9和11上分别检测到与低温下叶绿素含量有关的4个QTLs；用枯萎和死苗定位的4个QTLs则分别位于染色体5，9和12(两个)上，这些QTLs控制的表型变异最小的仪为3．82％，最大的达34．66％，位于染色体9上的RM160位点是一个同时具有抵御低温下幼苗生长迟钝、缺绿、枯萎和死苗的多效基因位点。     

基于四交群体的作物QTL定位研究进展

四交群体(Four-way cross population)是一种有效的QTL(Quantitative trait loci)检测群体.对四交群体下的玉米株型、耐密性、开花相关等性状以及棉花的株型、生理、产量、纤维品质等性状的QTL定位研究进展进行了综述,对玉米、棉花遗传育种具有重要意义.     

大豆鲜荚籽粒上位性QTL及其互作效应分析

荚粒是大豆主要的收获器官,直接影响鲜食大豆品种审定和产品出口。然而,荚粒性状由多基因控制,目前主要集中在加性数量性状位点（quantitative trait loci,QTL）发掘方面,对上位性QTL及其互作效应报道甚少。鉴于此,通过鉴定大豆重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体2年4种环境条件下鲜荚和籽粒的长度、宽度、重量等相关性状,发掘控制其上位性QTLs,并研究其互作效应,结果发现,8种测试性状共检测到321对“加性×加性”上位性QTLs,涉及所有染色体,构成复杂的上位性QTLs互作网络,其中包括144对正向效应和177对负向效应QTLs,并以13号染色体分布数量最多;进一步分析发现,存在34对“一因多效”加性×加性上位性QTLs,且加性×加性上位性QTLs间的互作贡献率为1.89%~4.85%,高于其与环境互作贡献率,说明遗传因素为主;上述34对QTLs涉及18条染色体,其中包含定位区间一致的23对“一因多效”QTLs,并有6组上位性QTLs以“一对多”方式发挥功能,16组以“一对一”方式发挥作用。上述结果不仅为实现大豆荚粒性状精准分子遗传改良提供了选择标记,并为进一步揭示大豆荚粒性状分子遗传机制提供了依据。     

利用Solanum pennellii LA716渐渗系群体对番茄苗期耐盐QTLs进行定位及QTL效应的初步分析

【目的】利用盐敏感的栽培种番茄(Solanum lycopersicum)M82与耐盐的野生种潘那利番茄(Solanum pennellii)LA716构建的渐渗系群体,对苗期耐盐QTLs进行定位,并初步分析QTL遗传效应和互作效应。【方法】将4片真叶幼苗移栽到1/2浓度的Hoagland营养液中,按一定浓度逐日增加盐,至终盐浓度700mmol·L-1NaCl+70mmol·L-1CaCl2后,按照0—10级调查耐盐级数,并利用Dunnett测验进行方差分析。【结果】定位了分布在2、6、7、8、10等5条染色体上的7个影响番茄苗期耐盐性的QTLs(Stq2a、Stq2b、Stq6a、Stq7a、Stq7b、Stq8和Stq10),这些QTLs均来自耐盐野生种S.pennellii LA716。在盐胁迫条件下,它们较M82的成活百分率提高18.9%—83.8%,包含在IL6-4与IL6-3的1个QTL(Stq6b)有待于进一步试验验证。QTL遗传效应分析初步表明,除Stq6b外,其余QTL均表现明显的显性效应。QTL互作呈现典型的小于加性的效应,但来自第7条染色体上的2个QTL互作却表现消减效应。【结论】首次定位了来自野生番茄LA716分布在5条染色体上7个耐盐位点,QTL呈现明显的显性效应,互作呈现小于加性效应,为进一步精细定位、克隆及番茄耐盐育种奠定了良好的基础。     

基于Meta分析的猪后腿性状QTL整合定位

【目的】通过Meta分析,利用数学模型整合与优化猪后腿腿臀质量、腿臀肉质量和腿臀比性状的QTL,提高QTL定位的准确度和有效性,为猪后腿性状QTL的精细定位和分子辅助育种奠定基础。【方法】收集猪后腿腿臀质量,腿臀肉质量和腿臀比性状的QTL及其相关信息,利用BioMercator2.1,将原始QTL映射到美国肉畜研究中心（USDA-MARC 2.0）公布的猪遗传连锁图谱,构建新的整合图谱,分析得到QTL簇。进一步对各QTL簇进行Meta分析,定位“真实”QTL（MQTL）,缩短95%置信区间,减少定位误差。【结果】收集了93个猪后腿性状的QTL及其相关信息,经比对、映射,构建了新的整合图谱,发现19个QTL簇。通过Meta分析,得到19个MQTL,其图距比原平均图距缩短16.19%～78.96%,其中,MQTL1、MQTL5、MQTL6、MQTL8、MQTL9、MQTL10、MQTL11、MQTL12和MQTL17等9个MQTL图距的缩短比例均超过50%。【结论】Meta分析得到的MQTL图距均有不同程度缩短,最小的仅1.75 cM,缩短比例最大可达78.96%,提高了QTL定位的准确度和有效性。     

玉米重组自交系苗期耐盐相关性状QTL的初步定位

[目的]对玉米重组自交系苗期耐盐相关性状进行QTL定位。[方法]以玉米黄早四与Mo17杂交的RIL-F7代171份材料为作图群体,构建其玉米的分子标记遗传图谱,并在此基础上开展对玉米耐盐相差性状的QTL分析。[结果]构建了一张包含81个SSR位点,覆盖了玉米基因组10条染色体,共1 428.3 cM,标记间平均间距为17.63 cM的分子遗传连锁图谱;共检测到6个QTL,分别位于第1、5、6号染色体上。[结论]该研究对深入认识玉米耐盐遗传机理,了解控制玉米耐盐性的基因数目及其在染色体上的位置以及对耐盐性的遗传效应,进行玉米耐盐性育种的分子标记辅助选择和基因克隆均具有极其重要意义。     

猪肉系水力相关QTL的整合定位与基因关联分析

【目的】通过构建整合图谱及Meta分析,利用数学模型整合优化猪肉系水力相关数量性状位点（QTL）,并比较已知候选基因与“真实”QTL(MQTL)的位置,分析其相关性,为猪肉系数力的分子标记辅助选择奠定基础。【方法】收集2000年至今发表的猪肉系水力相关QTL信息,以美国肉畜研究中心（USDAMARC 2.0）公布的猪遗传连锁图谱为参考图谱,利用BioMercater 2.1软件将已报道的猪肉系水力相关QTL映射到参考图谱,构建新的整合图谱,分析其中存在的QTL簇;对各QTL簇进行Meta分析,将原始QTL整合为“真实”QTL(MQTL);将已知的候选基因促红细胞生成素受体基因（EPOR）、锚定蛋白1基因（ANK1）、碳酸酐酶Ⅲ基因（CAⅢ）和氟烷基因（HAL）映射到整合图谱,比较其与MQTL的位置关系,并分析二者的关联性。【结果】共收集到80个猪肉系水力相关QTL,将其进行比对、映射后,成功构建了新的整合图谱,并通过Meta分析定位了12个MQTL,这些MQTL的图距与原始QTL的平均图距相比均有不同程度的缩短。EPOR基因、ANK1基因分别定位在MQTL3、MQTL12的置信区间内,其中ANK1基因映射到整合图谱后与MQTL12的中心位置一致。【结论】整合定位的12个MQTL的图距为3.66～28.98 cM,较原始QTL缩短35.82%～78.81%,提高了QTL定位的准确度和有效性。     

日本水稻品种越光稻米的外观品质性状的QTL遗传剖析

稻米外观品质是稻米品质的一个重要方面.是消费者选择的重要依据之一,在一定程度上影响稻米市场价格.采用一个日本优质粳稻品种越光(轮回亲本)和一个印度的籼稻品种Kasalath杂交产生的回交重组自交系(backcross recombinant inbred lines,BILs)对7个控制稻米外观品质主要性状(粒长、粒宽、粒厚、粒长宽比、垩白粒率、垩白大小和垩白度)数量性状基因位点(quantitative trait locus,QTL)进行定位分析.共检测到影响7个性状的22个QTLs,分布在8条染色体上,贡献率为5.65%～29.20%.其中在第5染色体上的R2232分子标记附近区域检测到影响4个性状的QTLs;在第3染色体上C1448和第6染色体G200分子标记附近区域分别检测到同时影响3个性状的QTLs,表明了这3个染色体区域对控制稻米外观品质性状中的有着重要作用.研究检测到的QTLs及其两侧的分子标记可以用于改良稻米外观品质的分子辅助育种.     

以2b-RAD技术构建凡纳滨对虾遗传连锁图谱及生长性状QTL定位

【目的】构建凡纳滨对虾高密度遗传连锁图谱,并对生长相关性状进行QTL定位,筛选出生长性状相关候选基因,为后续开展凡纳滨对虾分子标记辅助育种、生长相关功能基因精细定位研究等提供理论依据。【方法】以耐低盐选育凡纳滨对虾为父本,厄瓜多尔野生凡纳滨对虾为母本,单尾交配,以2个亲本及150个F₁代个体为作图群体,通过2b-RAD测序挖掘SNP分子标记并构建遗传连锁图谱;结合生长性状表型数据,使用MapQTL 6.0在构建的遗传连锁图谱上对体质量、全长、体长、头胸甲长、头胸甲宽、头胸甲高等13个生长相关性状进行QTL定位。筛选QTL区间SNP分子标记附近的基因,经GO功能注释及KEGG信号通路富集分析,挖掘生长相关候选基因;并采用实时荧光定量PCR检测候选基因在凡纳滨对虾不同组织及不同群体间的表达情况。【结果】构建的凡纳滨对虾遗传连锁图谱包括3136个SNPs标记,分布在44个连锁群上;总图谱全长为5430.54 cM,平均图距为1.73 cM。生长性状QTL定位共产生79个生长性状相关QTLs,LOD范围为3.00~11.04,可解释的表型变异范围为9.0%~28.8%。根据GO功能注释及KEGG信号通路富集分析结果,最终筛选出4个生长相关候选基因（TOB2、CRAT、CCT6、KLF4）。4个候选基因在凡纳滨对虾各组织中均普遍表达,且CCT6、KLF4和TOB2基因在耐低盐选育家系群体中的相对表达量均高于常规的凡纳滨对虾群体,其中CCT6基因表达差异达显著水平（P<0.05）。【结论】基于2b-RAD技术构建的凡纳滨对虾遗传连锁图谱鉴定出79个与生长性状相关的QTLs,并筛选出4个与凡纳滨对虾生长性状相关的候选基因（CCT6、KLF4、TOB2和CRAT）。可见,以2b-RAD技术结合QTL定位能高效、快捷挖掘出凡纳滨对虾生长性状相关候选基因,为开展分子标记辅助育种、生长相关功能基因精细定位研究等提供技术支持。     

水稻耐冷性QTL分析研究进展

综述了水稻芽期、苗期、孕穗期耐冷性的鉴定方法,数量性状基因定位(quantitative traits loci,QTL)等方面的研究进展,并对今后耐冷基因定位的材料、鉴定方法和指标以及耐冷基因定位后的利用提出了展望.     

棉花遗传图谱构建及纤维品质性状的QTLs定位

为进一步增加特异性分子标记,填补棉花遗传图谱密度空隙,挖掘与纤维品质紧密相关的数量性状位点(QTLs)以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)中棉所8号和海岛棉(Gossypium barbadense L.)Pima90杂交产生的F2群体为材料,利用SSR标记对构建棉花遗传图谱及纤维品质性状QTLs定位进行研究。结果表明:构建了包含15个连锁群和102个标记位点(其中25个标记位点前人未曾报道)的连锁图谱,图谱总长642.1cM,约占棉花基因组的14.4%,标记间平均距离为6.3cM。15个连锁群中的6个分别被定位于5条染色体上,9个连锁群未定位于染色体上。应用复合区间作图法分析F2单株和F2∶3家系的纤维品质性状,检测到11个与纤维品质有关的QTLs,包括2个纤维长度(FL),4个马克隆值(FM),3个比强度(FS),2个伸长率(FE),分别解释表型变异的19.1%~24.8%、8.9%~16.9%、11.8%~19.0%和12.2%~34.3%。     

来源于疣粒野生稻高抗白叶枯病水稻新种质遗传连锁图谱的构建(英文)

Y73是一个疣粒野生稻和栽培稻不对称体细胞杂交的后代株系,它兼具了野生稻高抗白叶枯病的特性和栽培稻优异的农艺性状。本研究以Y73和易感白叶枯病的水稻品种IR24为亲本创制了重组自交系群体,并利用该群体构建了Y73特异的遗传连锁图谱。该图谱包含155个简单重复序列(simple sequence re-peats,SSR)标记和56个序列标签位点(sequence-tagged site,STS)标记,覆盖约1 540.0 cM的水稻基因组区域,平均图距为7.89 cM。该遗传图谱的构建为水稻白叶枯病抗性和其他农艺性状相关的数量性状位点(quantitative trait loci,QTLs)的定位、重要基因的分离和分子标记辅助育种提供了基础。