大豆脂肪及脂肪酸组分含量的QTL定位

脂肪及脂肪酸组分的改良是大豆油脂品质育种的主要方面。本研究旨在构建遗传图谱,定位大豆脂肪及脂肪酸组分的QTL,为大豆油脂品质育种提供参考。以Essex×ZDD2315的114个BC₁F₁单株为作图群体,构建了250个SSR标记和1个形态标记,具有25个连锁群的遗传图谱,覆盖大豆基因组2 963.5 cM,平均每个连锁群上10.0个标记,标记平均间距11.8 cM。用BC₁F₃家系3个重复的表型平均值代表相对应的BC₁F₁单株表型值,采用Win QTL Cartographer 2.5复合区间作图法（CIM）检测到18个控制脂肪及脂肪酸组分含量的QTL,位于9个不同的连锁群上,表型贡献率为9.6%~34.5%;多区间作图法（MIM）检测到与CIM区间相同的7个QTL（fat-1, pal-1, st-1, ole-1, lin-1, lin-4和lio-2）,区间相近的2个QTL（ole-4和lin-5）,位于6个不同的连锁群上,表型贡献率为8.2%~39.3%。CIM法检测到的其他9个QTL有待进一步验证。大豆脂肪及脂肪酸组分含量的主效QTL数量不多,效应大的不多,可能还受许多未能检测出来的微效基因控制,育种中既要注意主效QTL的利用,又要考虑微效多基因的积聚。     

大豆脂肪酸含量的QTL分析

利用Charleston(♀)×东农594(♂)的F14和F15代永久自交系群体154个单株后代,在2年3点条件下用气相色谱法测得其籽粒5种脂肪酸的含量,利用Win QTL Cartographer2.5复合区间作图法(CIM)进行QTL分析。结果共检测到47个相关的QTL,分布在13个连锁群上。多年多点同时检测到的QTL共有15个,其中控制软脂酸性状的2个,包括qPal-C2-2和qPal-A1-1;控制硬脂酸性状的4个,包括qSt-B1-1、qSt-B1-2、qSt-D1a-1和qSt-C2-1;控制油酸性状的3个,包括qOle-B2-1、qOle-G-1和qOle-H-1;控制亚油酸性状的有2个,包括qLin-C2-1和qLin-H-1;控制亚麻酸性状的4个,包括qLino-B1-1、qLino-C2-1、qLino-D1b-1和qLino-J-1。这些QTL的一致性较高,为特异脂肪酸含量标记辅助育种奠定了基础。大豆脂肪酸含量的主效QTL数量不多,效应大的不多,可能还受许多未能检测出来的微效基因控制。     

甘蓝型油菜主要脂肪酸组成的QTL定位

应用RAPD、SSR和SRAP技术, 对甘蓝型油菜低芥酸品系APL01与高芥酸品系M083杂交组合的BC1F1群体进行检测, 获得251个分子标记, 构建了19个连锁群组成的分子标记遗传图谱; 应用WinQTLCart 2.0对油菜主要脂肪酸组成进行QTL扫描, 获得与棕榈酸含量相关的QTL 5个, 分别位于N3、N8、N10和N13连锁群, 其中效应值较大的主效QTL qPA8-1和qPA13分别可解释棕榈酸含量表型变异的11.31%和14.47%。获得与硬脂酸含量相关的QTL 3个, 分别位于N1、N8和N16连锁群, 其中效应值较大的主效QTL qST16可解释硬脂酸含量表型变异的12.22%。获得与油酸含量相关的QTL 2个, 位于N8和N13连锁群, 均为主效QTL, 其中qOL8位于N8连锁群的m11e37b~A0226Ba267区间, 可解释油酸含量表型变异的11.73%, qOL13位于N13连锁群的m18e46~m20e25a区间, 可解释表型变异的27.14%。获得与亚油酸含量相关的QTL 3个, 其中主效QTL qLI8-1位于N8连锁群, 可解释亚油酸含量表型变异的13.25%。获得与亚麻酸含量相关的QTL 3个, 效应值均较小, 属微效QTL。获得与廿碳烯酸含量相关的QTL 4个, 分别位于N8、N13和N15连锁群, 其中主效QTL qEI8-1、qEI8-2和qEI13分别可解释廿碳烯酸含量表型变异的12.20%、10.22%和11.14%。获得与芥酸含量相关的QTL 2个, 位于N8和N13连锁群, 均为主效QTL, 其中qER8位于N8连锁群的m11e37b~A0226Ba267区间, 可解释芥酸含量表型变异的16.74%; qER13位于N13连锁群的A0301Bb398~m18e46区间, 可解释芥酸含量表型变异的31.32%。在N8连锁群的分子标记m11e27b附近及N13连锁群的分子标记m18e46附近存在多个主要脂肪酸的主效QTL, 这些标记可用于油菜脂肪酸改良的分子标记辅助选择。     

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。     

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。     

大豆耐旱选择群体QTL定位

以红丰11为轮回亲本、Clark为供体亲本构建回交群体进行耐旱性鉴定,对获得选择群体进行全基因组SSR标记扫描,计算供体基因型导入频率,利用卡方测验检测偏分离SSR位点,并结合GGT软件对各连锁群分析, 对5个耐旱相关性状进行QTL定位。以卡方测验检测到23个SSR偏分离位点(超导入),分布于10条连锁群。方差分析表明,8个叶片持水能力QTL分布于A₁、B₁、C₂、E、L和N连锁群;9个根长QTL分布于C₂、F、G和I连锁群;11个根干重QTL分布于A₂、B₁、B₂、E、F、K、L、M和O连锁群;12个产量QTL分布于B₁、D₁a、E、F、G、I、L、M和O连锁群;7个生物量QTL分布于E、F、G、K、L和N连锁群。在E连锁群的Sat_136位点,对于叶片持水能力、根干重、产量和生物量具有一致性;在F连锁群的GMRUBP位点,对于根干重和生物量具有一致性,Satt586位点,对于根长、根干重和产量具有一致性;在K连锁群的Satt167位点,对于根干重和生物量具有一致性,SOYPRP1位点,对于根长和生物量具有一致性;在L连锁群的Satt398位点,对于根长和产量具有一致性,Satt694位点对于叶片持水能力和生物量具有一致性;在M连锁群的GMSL514位点,对于根干重和产量具有一致性;以上位点均与卡方测验检测到的“超导入”位点具有一致性。经过供体等位基因卡方测验和耐旱QTL定位,共检测到33个QTL,其中有17个同时被检测到。这些位点可能是控制大豆耐旱性的重要位点。     

大豆单株荚数QTL定位及整合

大豆单株荚数是构成大豆产量的重要因素之一,同时在大豆种质资源中也是一个变异范围较广的性状,为了有助于大豆单株荚数分子选择育种,以大豆多荚材料C025和少荚材料JD18为亲本,以通过杂交构建的F2群体为材料,对亲本及遗传群体进行2 a(太原2017、太原2018)表型性状和基因型数据分析,同时结合利用已知的大豆SSR遗传图谱,结果显示,共定位大豆单株荚数QTLs 33个,解释的表型变异为0.2%～56. 4%;通过元分析整合最终共定位大豆单株荚数23个QTLs,其中有5个QTLs(q PN. C2-3、q PN. I、q PN. C2-4、q PN. C1和q PN. L)与前人的研究重叠,分别位于C2、N、C1这3条染色体上;其余18个QTLs是研究发现的控制大豆单株荚数新的QTLs(q PN. D1a、q PN. N、q PN. C2-1、q PN. C2-2、q PN. M、q PN. A2-1、q PN. A2-2、q PN. K、q PN. O-1、q PN. O-2、q PN. B1、q PN. F、q PN. B2、q PN. E、q PN. J、q PN. D2-1、q PN. D2-2、q PN. G)。q PN. A2-1、q PN. C2-4和q PN. C1(贡献率分别为56. 4%,29. 5%,35. 4%)这3个QTLs可被多环境重复检测且贡献率较高,因此,其可以作为主效QTL进行后续大豆单株荚数分子研究。由于大豆单株荚数是一个易受环境影响且由多位点控制的复杂数量性状,研究检测到一些新的QTLs,并且也验证了一些前人检测的大豆单株荚数QTLs,同时整合目前比较完善的大豆单株荚数QTLs。     

栽培大豆×半野生大豆高密度遗传图谱构建及株高QTL定位

采用中SNP160K芯片对丰收24×通交83-611 F2群体252个植株及其亲本进行基因分型,构建了一张由5861个SNP标记组成的全长为3661.46 cM的高密度遗传连锁图谱。利用完备区间作图法(ICIM)定位到7个株高QTL,每个QTL可解释2.56%～10.41%的株高变异。qPH-6-1具有最高的表型变异贡献率和显性效应,可解释10.41%的株高变异,加性效应和显性效应分别为–1.72和18.94; qPH-18-1贡献率次之,可解释9.64%的株高变异,但具有最高的加性效应,达-12.42。在F2群体中筛选出11个qPH-6-1和qPH-18-1基因型为Q6Q6/Q18Q18的单株,平均株高167.00 cm;筛选出16个基因型为q6q6/q18q18的植株,平均株高为91.25 cm。在qPH-18-1定位区间内外增加23个SNP标记,将定位区间由766.97kb缩小至66.03kb,包含8个基因,结合基因注释和相对表达量差异分析,推测Glyma.18G279800和Glyma.18G280200可能与大豆的株高相关。本研究为大豆株型的改良提供了分子参考依据和遗传基础。     

大豆种子脂肪酸合成代谢的研究进展

大豆种子油是人类食用油的重要来源，该油用量占全世界食用油的31％。大豆种子油的主要成分是三酰甘油，其中的重要营养是脂肪酸。一般大豆品种的种子含油量约为18％～22％，其中的脂肪酸含量与组成分别是11．73％的棕榈酸(16：0)、3．29％的硬脂酸(18：0)、21．81％的油酸(18：1^△9)、54．16％的亚油酸(18：2^△9.12)以及8．98％的亚麻酸(18：3^△9，12，15。大豆种子脂肪酸合成主要发生在质体中，参与脂肪酸合成的酶主要为乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合酶。通过基因工程改造大豆脂肪酸生物合成代谢，包括提高种子脂肪酸含量、改善脂肪酸组成，可以满足人类对大豆油日益增长的需求，并可以使大豆油更具有营养价值与特殊的工业应用价值。本文介绍了大豆种子脂肪酸合成代谢的基本途径，对近来脂肪酸合成代谢的基因工程调控研究进展进行了综述与展望。     

甘蓝型油菜产量及相关性状的QTL分析

高产是甘蓝型油菜育种的重要目标之一，产量是多基因控制的数量性状。本文通过QTL作图分析了产量及其相关性状的数量性状位点，以甘蓝型油菜中油821和保604 F₁代小孢子培养获得的DH系为作图群体，构建了由20个连锁群组成的，包括251个分子标记( 2个RFLP标记，72个RAPD标记，91个SSR标记，86个SRAP标记)的遗传连锁图(10个标记没有分配到连锁群中)。图谱的平均图距为6.96 cM，共覆盖油菜基因组1 746.5 cM。在此图谱基础上采取复合区间作图法，检测到与油菜产量及其相关性状有关的QTL共17个。其中控制株高的3个分别位于第4、第9和第10连锁群上，对性状的解释率为9.42%～17.58%；与分枝部位有关的4个分别位于第4、第6和第7连锁群上，其中Bp1 和Bp2 均位于第4连锁群，对性状的解释率为8.13%～15.20%；与主花序有效长有关的3个分别位于第4、第10和第16连锁群上，对性状的解释率为7.49%～23.36%；与一次有效分枝有关的2个分别位于第1、第4连锁群上，对性状的解释率为15.29%～19.58%；与角果总数和千粒重有关的分别位于第4连锁群和第9连锁群上，贡献率分别为17.42%和7.64%；与单株产量有关的3个分别位于第3、第4和第15连锁群，共解释26.60%的表型变异。部分性状的QTL在连锁群上成簇分布,对性状贡献率很大，表现主效QTLs的特点，相应的性状之间也呈显著相关，这表明一因多效或者相关的QTLs之间紧密连锁是性状相关的遗传基础。本研究中与主效QTLs连锁的标记可用于油菜产量性状的分子标记辅助选择。     

大豆籽粒大小与形状性状的QTL定位

大豆籽粒大小和粒形性状不仅与产量和外观品量紧密相关,还对机械化播种有着一定的影响。本研究采用大粒栽培品种冀豆12与小粒半野生地方品种黑豆(ZDD03651)杂交衍生的包含188个重组自交系的F_6:8和F_6:9群体为材料,对粒长、粒宽、粒厚、长宽比、长厚比和宽厚比的遗传结构进行分析,并分别以WinQTLCart 2.5、QTLNetwork 2.1和IciMapping 4.1 3种模型对以上性状的加性效应QTL,QE互作效应及上位性互作效应进行检测。6个性状的广义遗传率介于64.01%~79.57%,遗传力较高,且除粒厚外的其他性状受环境影响显著。共定位到加性效应QTL38个,单个QTL的贡献率介于2.21%~10.71%之间,分布在12条染色体的17个标记区间内,且12个染色体区段至少与两种性状相关。两种及以上模型同时检测到的QTL有24个,3种模型均能检测到的QTL共8个,分别为qSL-17-1、qSL-18-1、qSW-6-1、qST-2-1、qST-6-1、qSLT-2-2、qSWT-2-1和qSWT-20-1。检测到7对上位性互作QTL,分别涉及粒长、粒宽、长宽比、长厚比和宽厚比,互作效应贡献率介于0.78%~6.20%之间。QE互作效应贡献率均较低,介于0.0005%~0.3900%之间。以多种模型同时检测结果准确性较高,可为分子标记辅助育种工作提供可靠理论基础。     

控制水稻品种Koshihikari抽穗期的数量性状位点

利用Koshihikari × Kasalath BILs群体及相应的Kasalath/Koshihikari CSSLs群体,在江苏南京和海南陵水两个环境下对抽穗期的QTL定位分析。结果表明,在两地重复检测到3个QTL,分别位于第3、6和8染色体上;在qHd-3和qHd-8位点,来自Koshihikari等位基因能够提早抽穗,在qHd-6位点,来自Koshihikari等位基因能够延迟抽穗;第3染色体qHd-3和第7染色体非加性QTL之间存在上位性互作,通过重组自交系和置换系相互验证发现,qHd-3 所在的标记区间与W008的Kasalath插入片段位置大体一致,qHd-8所在的标记区间与W023、W024的Kasalath插入片段相吻合,qHd-7-1所在的标记区间位于W20的Kasalath片段之内,表明确实存在这3个位点。同时还对Koshihikari × 桂朝2号RILs抽穗期的QTL定位分析,在南京和海南分别检测到3个加性抽穗期QTL,1对非加性抽穗期QTL存在互作。     

东北地区大豆品种资源脂肪酸组成的分析研究

测定2341份我国东北地区大豆品种资源5种脂肪酸含量。以亚油酸含量最高,45—62%。平均含量依次为亚油酸>油酸>棕榈酸>亚麻酸>硬脂酸。分析比较结果,各脂肪酸含量,不同种皮色、脐色、结荚习性、叶形和花色品种间存在显著差异。棕榈酸、油酸、亚油酸和亚麻酸含量,不同栽培类型、不同粒形品种间有显著差异。硬脂酸、油酸和亚麻酸     

大豆脂肪酸组分的胚、细胞质和母体遗传效应分析

利用5个大豆品种配制20个杂交组合,采用广义种子遗传模型分析了大豆脂肪酸组分的胚、细胞质和母体植株等3套遗传体系的基因主效应和基因型×环境效应。棕榈酸含量、硬脂酸含量和亚油酸含量是以基因型×环境互作效应为主。亚麻酸和油酸的遗传主效应和基因型×环境互作效应相近。在脂肪酸组分的遗传主效应中,棕榈酸、硬脂酸和亚油酸含量是以胚主效应为主。油酸含量和亚麻酸含量以细胞质主效应为主。在基因型×环境互作方差中,脂肪酸组分以极显著的胚互作方差为主。亚麻酸含量是以基因的加性效应和加性×环境互作效应为主,棕榈酸含量、硬脂酸含量、油酸含量和亚油酸含量以基因的显性和显性×环境互作效应为主。棕榈酸含量和油酸含量是以普通狭义遗传率为主。硬脂酸、亚油酸含量和亚麻酸含量以互作狭义遗传率为主。在普通狭义遗传率中,棕榈酸含量、油酸含量和亚麻酸含量以细胞质普通遗传率和母体普通遗传率为主。在互作狭义遗传率中,油酸含量和亚麻酸含量以胚互作狭义遗传率为主,亚油酸含量以母体植株互作遗传率为主。棕榈酸含量、硬脂酸含量、油酸含量和亚油酸含量以细胞质及母体选择响应和互作选择响应为主,亚麻酸含量的胚普通选择响应和互作选择响应为主。     

大豆粒形性状QTL的精细定位

在溧水中子黄豆×南农493-1衍生的504个F_2:6家系中选择Satt331~Satt592目标区间7个杂合单株和168个重组单株,衍生成356株RHL-F₂个体(群体I)和168个重组体家系(群体II)。群体II来自142个F_2:6家系,若每个F_2:6家系只保留1个重组家系则构成群体III。采用lasso和复合区间作图(CIM)法检测3个群体粒形性状2种指标的QTL。结果表明, lasso法检测到的粒长关联标记是O19和S21/Satt331,而CIM检测到的QTL区间是S21~S22和O23~O19;lasso法检测到的粒宽关联标记是O19/O21,而CIM检测到的QTL区间是O23~O19/O19~O21;长宽比与S21~S22关联是由于粒长QTL引起的,与O23~O19 /O19~O21关联是由于粒长和粒宽QTL引起的。将原Satt331~Satt592目标区间的粒长QTL剖分为与标记S21~S22和O23~O19/O19~O21关联的2个多效性QTL。根据大豆基因注释数据库,Glyma10g35240和Glyma10g34980可能是控制粒形性状发育的候选基因。     

小麦白粉病抗性QTL分析

本研究以国际小麦作图组织提供的(W7984×Opata85)重组近交群体为材料,2001－2002年对其亲本和114个株系进行了人工接种条件下的抗白粉病鉴定,并利用基于混合线性模型的复合区间作图软件QTLMAPER,进行了抗白粉病QTL分析,共检测到3个与小麦白粉病抗性相关的加性QTL,分别位于3B、5D、7D染色体上,可以解释42.8%的表型变异