多环境下玉米株高和穗位高的QTL定位

【目的】通过对玉米株高和穗位高进行多环境的QTL分析,寻找能够稳定表达的株高和穗位高主效QTL,以为玉米理想株型的分子育种提供理论依据。【方法】以优良玉米自交系许178×K12衍生的150个F7代重组自交系（recombinant inbred lines,RILs）群体为试验材料。首先,从MaizeGDB中选取495个SSR标记进行亲本间多态性筛选,利用具有多态性的标记进行群体基因型分析,使用MapMaker V3.0软件划分标记的连锁群并构建遗传连锁图谱。其次,采用IciMapping V4.0软件的完备区间作图法（inclusive composite interval mapping,ICIM）进行2年3点（陕西榆林、陕西杨凌、辽宁葫芦岛,2014-2015年）表型值及育种值的株高和穗位高QTL分析。最后,对株高和穗位高进行条件QTL分析,对照非条件QTL分析的结果,探讨株高和穗位高在QTL水平上的遗传关系。【结果】构建的遗传连锁图谱共包含191个SSR标记,图谱全长2 069.1 cM,平均图距10.8 cM。6种环境和育种值中,共检测到10个株高QTL和8个穗位高QTL,分布于第1、3、4、5、6、7、8和10染色体上,LOD介于3.25-8.36,加性效应值介于-6.41-8.70,单个QTL贡献率在6.96%-27.41%。这些QTL中有6个能在3种及以上环境中被检测到,且贡献率大于10.00%,是控制株高和穗位高的主效QTL。位于染色体Bin5.01/5.02区域同一位置的2个QTL在6种环境中被检测到,LOD介于3.25-6.48,加性效应值介于4.05-8.70。位于染色体Bin3.03/3.04区域同一位置的2个QTL在5种环境中被检测到,LOD介于4.71-8.36,加性效应值介于4.93-6.36。位于染色体Bin6.02区域同一位置的2个QTL在3种环境中被检测到,LOD介于3.52-5.21,加性效应值介于4.38-8.16。它们的增效等位基因均来自母本许178。条件QTL分析和非条件QTL分析的结果表明,这3个染色体区域的6个QTL是3个同时控制株高和穗位高的一因多效位点。【结论】玉米株高和穗位高的遗传受环境影响较大,大部分QTL只能在1种或2种环境中被检测到,3个主效QTL可以在3种及以上环境中被检测到,能够稳定地遗传,且贡献率高,有望在分子育种上得到应用。     

利用大刍草渗入系群体定位玉米株高和穗位高QTL

利用玉米自交系W22与大刍草杂交衍生得到的包含866个家系的渗入系群体,结合均匀覆盖玉米全基因组的19 838个SNP分子标记,采用R/qtl的多QTL模型对玉米株高和穗位高进行高精度的QTL定位分析。结果表明:玉米株高和穗位高存在广泛的遗传变异,属于典型的数量性状,由微效多基因控制;共检测到4个控制株高的QTL,分别位于第1、5和8染色体上,单个株高QTL表型贡献率变幅为2.33%～4.85%,加性效应的变幅为2.33～6.01cm;共检测到10个控制穗位高的QTL,分别位于第1、2、3、5、6、7和8染色体上,单个穗位高QTL表型贡献率的变幅为1.77%～6.15%,加性效应的变幅为1.75～6.25 cm。     

水稻穗发芽性状的QTL定位

利用极易穗发芽的粳稻品系B1923与籼稻品种9311构建F_2群体,采用模拟穗发芽方法测定发芽率,检测穗发芽QTL。结果表明:在F_2群体中共检测到9个穗发芽QTL,分别定位在第1、2、3、4、7、11和12染色体。其中主效QTL qPHS-12位于第12染色体标记K44～W82之间, LOD值为20.68,贡献率为24.97%,高发芽率基因型来自B1923。针对qPHS-12构建BC_1F_2群体,进一步将qPHS-12定位在K44～K187之间。针对第1、2、7染色体的4个QTL,构建F_(2∶3)分离群体, QTL检测发现仅qPHS-2-2能重演。这一研究提示主效QTL qPHS-12在不同年份的2个世代间重演,能稳定遗传;因受遗传背景或不同年份环境条件的影响,穗发芽微效QTL在世代间重演性较差。     

玉米株高和穗位高的QTL定位

利用以玉米自交系T319与9406为亲本构建的242个重组自交系(F8),对玉米株高和穗位高进行QTL(数量性状基因座位)分析,在第1、2、3、5、7、10染色体定位到6个株高QTL,位于umc2228与bnlg2295、bnlg1609与bnlg1350、bnlg210与umc1045,可解释表型变异率12.13%、13.00%、11.58%,为株高主效QTL;在第1、10染色体上检测到2个穗位高主效QTL,位于umc2228-bnlg2295、bnlg210与umc1045,可解释表型变异率10.73%、16.92%。位于umc2228-bnlg2295、bnlg210-umc1045的区域为株高和穗位高的一致主效QTL区间,这些位点的标记可进行株高和穗位高的株型改良分子标记辅助选择。     

基于高密度连锁图谱定位玉米株高QTL

为了解析株高性状的遗传基础,以X178和NX531为亲本构建的124份RIL群体为研究材料,基于高密度SNP标记构建的包含7 278个bin的bin-map连锁图谱,对辛集、保定2个地点RIL群体的株高、穗位高、穗位系数3个性状进行QTL定位分析,共检测到16个QTL位点,有9个QTL的表型贡献率大于10.00%。其中辛集检测到7个,单个QTL表型贡献率范围4.67%～13.94%;保定检测到9个,单个QTL表型贡献率范围0.35%～25.56%。在2个环境下检测到qEHX3和qEHB3的置信区间存在重叠。在第1连锁群上289.16～296.77 Mb发现控制株高的qPHB1和穗位高的qEHB1-2定位区间相邻。在bin1.07定位到的qPHX1-1区间内存在br2(brachytic2)基因,bin1.09～1.1定位到的qPHX1-2区段内存在d8(dwarf8)基因,bin3.07定位到的qEHX3区段内存在ccd8基因,这3个基因影响节间的伸长,与株高、穗位高的发育相关。该研究结果为株高相关性状QTL精细定位、克隆提供理论依据。     

不同环境下水稻株高和穗长的QTL分析

【目的】水稻株高和穗长是影响水稻产量的2个重要因素,选育长穗大粒和株高适中的品种将对水稻的增产有非常重要的意义。通过对株高和穗长进行多环境QTL分析,鉴定稳定表达的株高和穗长的主效QTL,增加对株高和穗长遗传行为的了解,为水稻株型育种提供参考。【方法】首先,以辽宁省超级粳稻品种沈农265和云南省的地方粳稻品种丽江新团黑谷杂交衍生的粳-粳交重组自交系（recombinant inbredline,RIL）群体为试验材料,采用QTL IciMapping v3.0软件基于完备复合区间作图法在多环境条件下（沈阳,2011;海南,2012年;沈阳,2013年）对株高和穗长进行QTL分析;其次,基于上面定位的结果,结合已发表的文献和水稻数据库中的相关数据,对在3种环境条件下检测到的主效QTL进行比较分析,确定其可靠性;最后,采用主效QTL-BSA法（Bulked Segregant Analysis of Major QTL）对3种环境条件下检测到的主效QTL进行分析,进一步缩小目标QTL的区间范围。【结果】在3种环境条件下,沈农265和丽江新团黑谷的株高和穗长均存在显著差异,在RIL群体中,株高和穗长存在较大幅度变异,呈现双向超亲分离,近似于正态分布,这表明株高和穗长均为多基因控制的数量性状。在3种环境下,共检测到9个与株高和穗长相关的QTL,包括5个株高QTL,分布于第6、7、9和12染色体上,LOD介于2.67-19.39,加性效应值在-17.68-2.90,单个QTL贡献率为4.25%-37.35%;4个穗长QTL,分布于第6、7和9染色体上,LOD介于3.57-23.18,加性效应值在-3.22-1.42,单个QTL贡献率为11.30%-61.62%。有5个QTL被单独检测到,仅有4个QTL能在2个或3个环境中被检测到。其中,位于第9染色体上相同区间的qPL9a和qPH9能在3种环境中被检测到,而位于第7染色体上相同区间的qPH7和qPL7b分别能在2种或3种环境中被检测到,增效等位基因均来自丽江新团黑谷。同时,依据已发表的相关文献和Gramene网站对所定位的主效QTL进行整合分析,在第7染色体上的RM10-RM248区域存在一个油菜素内酯的信号转导调控因子基因OsBZR1和8个控制株高或穗长相关的QTL,在第9染色体上的RM566-RM242区域存在多个赤霉素合成或油菜素内酯合成相关基因和9个控制株高或穗长相关的QTL,进一步验证了所检测到的主效QTL的可靠性。利用主效QTL-BSA分析法将第9染色体上控制株高和穗长的QTL-qPHL9（qPL9a和qPH9）定位在RM1189-RM24457,物理距离522.46 kb,而将新发现的第7染色体QTL-qPHL7（qPL7b和qPH7）定位在RM478-RM429,物理距离为856.49 kb。【结论】3种环境中,在沈农265和丽江新团黑谷的RILs群体分别检测到5个控制株高和4个控制穗长的QTL,其中位于第9染色体上的主效QTL-qPHL9同时影响株高和穗长,在3种环境中均能被检测到,位于第7染色体上的主效QTL-qPHL7同时影响株高和穗长,该位点能在2种环境中被检测到,是一个新的多效性QTL位点。     

利用单片段代换系测交群体定位玉米株高和穗位高的杂种优势位点

以优良自交系lx 9801背景的昌7-2单片段代换系为基础材料,利用与自交系T 7296构建的测交群体,通过1年2点的田间试验,对玉米株高和穗位高的数量性状位点(QTL)和杂种优势位点(HL)进行了定位。结果表明,单片段代换系群体在2个环境中定位了16个和13个控制玉米株高和穗位高的QTL,其中有8个株高和4个穗位高的QTL在2个环境中同时被检测到。测交群体在2个环境中共检测到9个株高和6个穗位高的HL,分别有2个HL在2个环境中同时被检测到。此外,株高和穗位高分别有3个QTL和HL位于相同的染色体片段上,说明株高和穗位高的表型性状和杂种优势可能有部分相同的基因控制。     

高油玉米突变体穗位高与株高的QTL定位

以EMS诱变获得的高油玉米(Zea mays L.)突变体ce03005为材料,对植株的穗位高和株高进行了遗传分析.通过随机区组试验设计,分析玉米167个BC1S1家系的穗位高和株高的变化.利用101对共显性引物构图,构图长度为1611.7cM,标记间平均距离为15.9 cM.用复合区间作图法进行数量性状位点(QTL)分析,共检测到3个控制稳位高的主效QTL和1个微效QTL,分别位于1号和2号染色体上,单个控制穗位高QTL的贡献率变幅为4.42％～15.42％;检测到2个控制株高的主效QTL和1个微效QTL,分别位于1号和4号染色体上,单个控制株高QTL的贡献率变幅为7.89％～12.53％.     

基于双单倍体群体的玉米株高和穗位高QTL分析

为了进一步探明玉米株高和穗位高的遗传基础,利用郑单958为基础材料构建的包含161个双单倍体(Doubled haploid,DH)的群体,分别在长葛、淇县进行田间试验,采用复合区间作图法对植株性状进行数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)分析。分别检测到7,11和6个株高、穗位高以及穗位系数(穗位高/株高)QTLs,贡献率变幅分别为6.77%~21.31%,5.09%~17.12%和6.89%~17.78%,其中qph-3-3,qph-2-10,qeh-5-9以及qeh/qph-3-1为主效QTLs;株高和穗位高有4对共同标记区间的QTLs,穗位系数与穗位高有3对共同标记区间的QTLs,一定程度上揭示了株高和穗位高的遗传相关性;株高和穗位高的广义遗传力高达88.52%和93.78%,表明株高和穗位高遗传稳定性强,受环境影响较小,是早代选择的重要株型指标。     

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。     

甜玉米小斑病抗性主效QTL挖掘

为对玉米小斑病抗性进行QTL定位,以甜玉米杂交组合‘T8’בT33’的200个F2代单株为遗传作图群体,构建遗传连锁图谱,通过对各单株叶片进行图像扫描进行抗病鉴定,定位QTL。结果表明,构建了全长1 270.2cM的玉米分子标记遗传连锁图谱,含214个SSR位点,标记间平均间距5.9cM。以全株、穗三叶和穗位叶的病斑面积比作为各单株小斑病抗性表型值,应用复合区间作图法共检测到11个小斑病抗性QTL,分布于第3、4、5、6和9染色体上,单个QTL可解释5.08%～19.67%的表型变异。在第3染色体umc1746～bnlg1523和第5染色体bnlg603～mmc0081均同时检测到3个抗性指标的主效QTL,各主效QTL的贡献率均10.00%。在第3染色体umc1399～umc1307同时检测到穗三叶和穗位叶病斑面积比相关QTL,贡献率分别为5.08%和9.49%。     

水稻穗型相关性状的QTLs定位

稻穗大小是决定水稻产量的重要性状,为了挖掘与穗型相关的基因,为水稻产量遗传育种研究提供理论基础和应用价值,以大穗籼稻地方品种宝大粒(BDL)和小穗粳稻品种矮格拉(AGL)为亲本,构建F_2代群体,对穗型性状进行数量性状座位(QTL)初步分析;根据F_2群体定位结果,标记选择区间杂合体,自交构建F_4分离群体,验证QTL位点。结果表明,在F_2群体中共检测到与5个穗型相关性状的6个QTLs,分别位于第2、6、7染色体上。二次枝梗数QTL qNSB7和一次枝梗数QTL qNPB7定位于第7染色体的RM542～A83区间,LOD值(表示连锁可能性的大小)分别为10.84和5.03,分别解释30.74%和12.34%的表型变异,并且在其相邻的A85～A28和A83～A85区间分别检测到每穗颖花数QTL qSNP7和穗长QTL qPL7,LOD值分别为5.31和4.12,表型贡献率分别为14.80%和11.82%。另外,在第2染色体上检测到1个穗长QTL qPL2,LOD值为3.76,表型贡献率为9.12%;在第6染色体上检测到1个结实率QTL qSSR6,LOD值为4.34,表型贡献率为11.26%。以qNSB7为目标QTL,在F_4分离群体中进行验证,结果表明,qNSB7仍位于RM542和A83标记之间,LOD值为9.84,解释了30.74%的表型变异,且其他3个QTLs qSNP7、qPL7和qNPB7都聚集在这317 kb的区间,解释了17.2%～24.6%的表型变异。由结果可知,qNSB7是1个通过增加二次枝梗数,影响每穗颖花数、一次枝梗数和穗长的一因多效新位点。     

甜玉米株高的多世代遗传分析与QTL定位

【目的】研究甜玉米株高的遗传模式和QTL定位,为玉米高产、耐密和抗倒伏育种提供理论依据。【方法】以株高有显著差异的甜玉米自交系T14和T4为亲本配制杂交组合,采用主基因+多基因混合遗传模型和P1、P2、F1、B1、B2和F26个世代联合分析的方法,对甜玉米株高性状进行遗传分析;以330个F2单株为作图群体,采用复合区间作图法和群体分离分析法(BSA法),在F2和F2:3家系中检测株高QTL。【结果】玉米株高受2对加性-显性-上位性主基因控制,在各个分离世代都以主基因遗传为主;在F2群体中,检测到的3个QTL位于第1染色体,2个QTL位于第5染色体上,对表型变异的贡献率为7.8%~28.8%;在F2:3家系中,检测到的4个QTL位于第1染色体,4个QTL位于第5染色体上,对表型变异的贡献率为4.8%~27.4%。【结论】在F2和F2:3家系中检测到的株高QTL都集中在第1和第5染色体上,形成了2个明显的株高QTL簇,这一结果与2对主基因+多基因的遗传模型相吻合。     

甘蓝型油菜株高QTL定位及主效QTL区间候选基因预测

为了研究油菜株高的遗传基础,以2个甘蓝型油菜株系DH-7-9(矮杆)×DH-G-42(高杆)杂交后代连续自交的重组自交系群体(190个家系)为材料,在西宁和武汉2种环境下进行株高性状鉴定,结果显示,该重组自交系群体的株高表现连续变异并且符合正态分布。利用前期构建的遗传连锁图,结合2种环境下株高性状鉴定数据,采用Win QTLcart 2.5软件复合区间作图法(CIM)进行QTL定位和效应估计,结果表明,在2种环境下共检测到11个与株高性状相关的QTL,单个QTL可解释的表型变异为1.17%~10.45%。在A10连锁群上,主效QTL(q PH-X-A10或q PHW-A10)在两环境下可重复检测到,可解释10.24%~10.45%的表型变异。将156个拟南芥株高基因与该主效QTL置信区间对应的油菜基因组上的723个基因进行同源比较分析,在主效QTL区域内预测到2个株高候选基因Bna A10g07740D和Bna A10g12020D,其对应的拟南芥同源基因分别为ATGA20ox2、GA5/ATGA20ox1和STA1,均与拟南芥株高相关。     

玉米穗三叶叶宽QTL定位及Meta分析

为了鉴定控制玉米穗三叶叶宽的主效QTL,以玉米自交系郑58和D863F为亲本,构建了包含241个家系的重组自交系群体,对河南原阳、西平以及海南乐东3个环境下的玉米穗三叶叶宽进行表型测定,利用215对SSR标记构建遗传图谱,对3个环境下的玉米穗三叶叶宽进行QTL定位研究。结果表明,郑58与D863F的穗三叶叶宽存在极显著差异,且RIL群体中穗三叶叶宽表现出连续变异,基本符合正态分布,属于典型的数量性状。3个环境下的穗三叶叶宽共定位到17个QTL,单个QTL解释表型变异率为5.30%～12.77%。其中,有3个QTL分别在2个及以上环境同时检测到,是控制穗三叶叶宽的主效QTL。通过Meta-QTL分析共得到12个mQTL,检测到的5号染色体上的qThiLW2-5位于mQTL5-1区段内,qFirLW2-6位于mQTL6-1区段内,qFirLW1-8、qFirLW2-8、qSecLW2-8位于mQTL8-1区段内。     

基于90K芯片标记的小麦芒长QTL定位

【目的】麦芒对小麦的抗逆性以及穗部光合等方面具有重要影响。研究旨在挖掘控制芒长的主效QTL及与其紧密连锁或共分离的分子标记,为全基因组分子标记辅助选择育种、近等基因系的构建、候选基因的筛选以及基因克隆提供依据。【方法】以小偃81/周8425B、小偃81/西农1376这2个组合的F₉代RIL群体（分别含有102个和120个家系）为作图群体,利用覆盖小麦21条染色体组的90K标记构建2个遗传连锁图谱,于2016年10月至2017年6月将这2个F₉群体衍生的F_9﹕10群体分别种植在陕西杨凌、河南南阳和河南驻马店,小麦蜡熟期对芒长进行表型鉴定,用完备区间模型和多环境的联合分析对此性状进行QTL定位。【结果】构建了覆盖小麦21条染色体的2张遗传图谱,图谱长度分别为4 412.14和4 281.67 cM,平均遗传距离为分别为2.65和2.31 cM。2个连锁图谱的连锁标记数表明,90K标记在小麦基因组A、B和D间分布不均衡,但均表现为B基因组的标记数＞A基因组的标记数＞D基因组的标记数。对于2个连锁图谱的公共标记而言D基因组公共标记最少,从侧面反映出D基因组具有较高的保守性。2个RIL群体在陕西杨凌、河南南阳和河南驻马店3个环境下共检测到6个控制芒长的QTL。其中主效位点Qal5A-1在2个群体3种环境下都能被检测到,属于环境钝感QTL,表型变异贡献率变幅为46.01%-79.82%,对芒长具有强烈的抑制作用,加性效应来自短芒亲本小偃81,该主效QTL位点被定位在5A染色体末端,与分子标记RAC875_c8121_1147紧密连锁。另外Qal6B-1、Qal1B-1、Qal3B-1、Qal2D-1和Qal2D-2这5个QTL,分别被定位在6B、1B、3B、和2D染色体上,其表型变异的贡献率分别为1.39%、3.66%、3.93%、5.53%和3.51%,为微效QTL。小偃81/周8425B组合的RIL群体共检测的2个QTL,其中1个主效位点Qal5A-1和1个微效QTL位点Qal6B-1,2个QTL表型变异的贡献率总和为79.91%。小偃81/西农1376组合的RIL群体检测出5个QTL,1个主效位点Qal5A-1和4个微效位点Qal1B-1、Qal3B-1、Qal2D-1和Qal2D-2,5个QTL表型变异的贡献率总和为63.96%。多环境的联合分析得到了6个QTL,其互作效应的表型变异贡献率都远低于加性效应的表型变异贡献率,说明QTL与环境间的互作不是影响芒长的主要因素;加性效应值在不同的环境下近似相等,进一步表明这6个QTL在3个环境间有着稳定的遗传效应。【结论】2个群体检测到1个主效位点Qal5A-1,此位点能够稳定表达且与分子标记RAC875_c8121_1147紧密连锁,表型变异贡献率46.01%-79.82%,对芒长具有较强的抑制作用。     

谷子株高及穗部性状主基因+多基因混合遗传模型分析

【目的】株高和穗部性状是影响谷子产量的关键性状。探究谷子株高及穗部性状表型变异的遗传规律,为相关性状的遗传改良与基因定位提供参考依据。【方法】以谷子优质品种豫谷18为共同父本,分别与黄软谷和红酒谷杂交,构建2个分别包含250个家系的重组自交系F₇群体（YYRIL和YRRIL）。采用主基因+多基因混合遗传模型,对YYRIL和YRRIL群体在2个环境下的株高、穗长、穗下节间长、穗码数、穗粒重等5个农艺性状的表型数据进行遗传分析。【结果】5个性状在所有环境中均表现连续变异且存在超亲分离现象,峰度和偏度绝对值小于1,近似正态分布,呈现数量性状的典型遗传特点。性状间相关性分析表明株高与穗长、穗下节间长在所有环境中均呈极显著正相关,穗码数与穗粒重呈极显著正相关。遗传模型分析显示YYRIL和YRRIL群体株高的最适遗传模型分别为PG-AI和PG-A多基因模型,多基因遗传率分别为95.15%和91.27%。2个群体穗码数的最适模型均为PG-AI,多基因遗传率为70.07%—71.58%。穗下节间长在2个群体的最适遗传模型分别为4MG-CEA和3MG-CEA,均为等加性主基因模型。穗下节间长在YYRIL群体的主基因遗传率为9.69%,4对主基因加性效应值相等,均为-0.34,具有负向效应;穗下节间长在YRRIL群体的主基因遗传率为45.78%,3对主基因加性效应值相等,均为1.17,具有正向效应。穗长在YYRIL群体的最适模型为MX2-ED-A,即2对显性上位主基因+加性多基因模型,主基因遗传率为43.56%,多基因遗传率为50.56%。控制穗长的2对主基因加性效应值分别为-1.21、1.68,多基因加性效应较小,为-0.0017;穗长在YRRIL群体的最适模型为MX2-AE-A,即2对累加作用主基因,加性多基因混合遗传模型;穗长的主基因遗传率为46.40%,多基因遗传率为46.91%。控制穗长的第1对主基因加性效应值为1.53,具有正向效应,第1对主基因加性×第2对主基因加性上位性互作效应值是0.60,多基因加性效应值为-0.47,表现为较低的负向遗传效应。穗粒重在YYRIL群体的最适遗传模型为MX2-ED-A;符合2对显性上位主基因+加性多基因模型,主基因遗传率为69.09%,多基因遗传率为12.08%;控制穗粒重的2对主基因加性效应值分别为0.58、5.82,以第2对主基因的加性效应为主,多基因加性效应值为-3.81。穗粒重在YRRIL群体的最适遗传模型为3MG-PEA,即3对部分等加性主基因遗传模型;穗粒重的主基因遗传率为81.10%,3对主基因加性效应值分别为-2.68、-2.68和2.66,前2对主基因的加性效应值相同,且均为负向效应。【结论】谷子株高、穗码数的最适遗传模型相似,均服从多基因遗传,遗传率较高,受环境影响较小;穗下节间长的遗传受主基因控制,主基因遗传率偏低,受环境影响较大,在栽培中应充分考虑环境因素;穗长遗传受主基因和多基因共同控制;穗粒重在2个群体均服从主基因遗传,主基因遗传率较高,可能存在主效QTL。     

不同环境下多个玉米穗部性状的QTL分析

 【目的】探讨穗部性状之间的相互关系及其遗传机制。【方法】以优良玉米自交系黄早四为共同亲本,分别与掖478和齐319杂交,构建两套F2:3群体为研究材料(分别缩写为Y/H和Q/H),在2007年和2008年分别在北京、河南、新疆等3个地点共6个环境下进行了穗长、穗粗、穗行数和穗粒重4个性状的表型鉴定,采用单环境分析和多年多点的联合分析方法对其进行了数量性状位点(QTL)分析。【结果】在单环境分析中,2个群体分别检测到33个QTL和 46个QTL,主要分布在第4、5、6、7、10染色体上。进一步分析发现,在Y/H群体中共定位到4个环境钝感的QTL(即在2或2以上环境下均能被检测到的QTL,且在联合分析中与环境无互作效应),其中以位于第4、5染色体上的qGW1-4-1、qKRE1-5-1对表型的贡献率最大,在不同的环境中对表型的贡献率均大于10%;在Q/H群体中共定位到6个环境钝感的QTL,其中以qKRE2-3-2、qED2-2-1对表型的贡献率最大,分别解释7.23%—18.3%和7.1%—15.6%表型变异。通过多个环境的联合分析,Y/H和Q/H群体分别检测到2个和6个QTL与环境存在显著互作,且以穗粒重与环境互作的QTL最多,而其它性状的大部分QTL与环境的互作效应不显著。上位性分析结果表明,只有少数几个显著QTL位点参与上位性互作,而大部分上位性QTL为非显著位点间的互作,对表型的贡献率较小。比较分析2个群体的QTL定位结果,在2个群体间共检测到4对共有QTL,分别与穗粒重和穗行数相关,位于bin1.10、bin5.05、bin6.05和bin7.02。【结论】这些在不同环境或不同遗传背景下检测到的QTL,可作为穗部性状改良的候选染色体区段,用于分子标记辅助选择或图位克隆,但是同时也要注意上位性和环境对它们的影响。     

小麦单株产量与株高的QTL分析

 【目的】在QTL水平上揭示株高与产量的遗传关系及株高对产量的影响,为小麦高产育种株高的选择提供参考依据。【方法】利用分别包含229和485个家系的2个关联重组自交系群体（recombinant inbred lines,RIL）潍麦8号/烟农19（WY）和潍麦8号/济麦20（WJ）,绘制2个较高密度遗传连锁图谱。在3个环境下对单株产量和株高性状进行测量评价及非条件和条件QTL分析,研究株高与产量QTL的相互关系及排除株高影响后单株产量QTL效应的变化,探讨群体大小对QTL定位精度和准确性的影响。【结果】在WY群体中检测到5个单株产量QTL和15个株高QTL,其中,8个QTL解释大于10%的表型变异,3个为一因多效QTL;条件QTL分析表明,3个单株产量QTL与株高QTL无关,2个单株产量QTL的效应完全或部分由株高QTL所贡献,1个单株产量QTL的效应被株高QTL抑制。在WJ群体中检测到7个单株产量QTL和11个株高QTL,其中1个主效株高QTL加性效应值为8.82 cm,可解释20.68%的表型变异;条件QTL分析表明,5个单株产量QTL与株高QTL无关,2个单株产量QTL的效应完全由株高QTL所贡献。大群体WJ检测到的QTL效应值比小群体WY小,但LOD值高。【结论】株高与产量的关系是多重因素共同作用的结果,包括一因多效或紧密连锁、株高QTL对产量QTL表达的贡献与抑制、环境效应以及与其它性状的互作等。不同遗传背景、不同生态环境下株高对产量的贡献是各个因素相协调的结果,高产育种中对株高的选择在不同背景下应该有所区别;与小群体相比,大群体检测QTL的精度和准确性更高。     

谷子生育期及穗相关性状的QTL定位

【目的】谷子生育期及穗部性状是影响谷子品种适应性及产量的关键因素。通过对相关性状进行QTL定位分析,为探明谷子复杂产量性状的分子遗传机制奠定基础。【方法】以优良品种豫谷18和冀谷19为亲本构建的包含400个家系的RIL群体为试验材料,于2018—2019年分别在4个不同环境下调查谷子抽穗期、抽穗-成熟天数、全生育期及穗长、穗粗和单穗重等穗相关性状的表型值。同时,利用已构建的由1 304个bin标记组成的全长为2 196 cM,标记间平均距离为1.68 cM的高密度遗传连锁图谱。采用复合区间作图法（composite interval mapping,CIM）对生育期及穗部性状进行QTL定位分析,并对所获得的QTL置信区间进行候选基因的预测。【结果】重组自交系群体生育期及穗部性状在4个环境中均表现为连续分布且存在双向超亲分离现象,符合数量性状的遗传特征,适宜进行QTL分析。相关分析表明,谷子抽穗期与全生育期呈极显著正相关,与抽穗-成熟天数呈显著负相关,穗长与穗粗呈显著正相关。共检测到88个与谷子生育期及穗部性状相关的QTL,分布在第1、3、5、6、8和9染色体上。其中45个QTL与抽穗期相关,单个QTL能够解释表型变异的1.61%—27.60%;7个QTL与抽穗-成熟天数相关,单个QTL能够解释表型变异的2.65%—12.14%;20个QTL与全生育期相关,单个QTL能够解释表型变异的1.98%—16.97%;9个QTL与穗长相关,单个QTL能够解释表型变异的3.51%—11.65%;5个QTL与穗粗相关,单个QTL能够解释表型变异的3.74%—8.34%;2个QTL与单穗重相关,单个QTL能够解释表型变异的5.16%—5.20%。本研究共检测到12个主效QTL,其中,qEHD-9-1、qEHD-9-2、qHMD-9-2、qGRP-9-2和qPL-5-1在至少2个环境和BLUP值中被重复检测到。控制生育期的主效QTL（qEHD-9-1、qHMD-9-1、qGRP-9-1）与控制穗长的主效QTL（qPL-9-1）在第9染色体重叠;qEHD-9-2、qHMD-9-3、qGRP-9-2和qPL-9-3也在第9染色体重叠;控制穗长的主效QTL（qPL-5-1）和控制穗粗的QTL（qPD-5-1）在第5染色体重叠。对3个QTL簇的置信区间进行基因注释,筛选出5个与生育期及穗部性状相关的候选基因,其中,2个候选基因在谷子生育期调控和穗部性状发育中均发挥重要作用。【结论】共检测到88个与谷子生育期及穗部性状相关的QTL,12个为主效QTL,其中5个主效QTL在多个环境被重复检测到,且成簇分布。基于基因注释,共筛选了5个与谷子生育期和穗部性状相关的候选基因。