东北大豆种质群体百粒重QTL-等位变异的全基因组解析

【目的】对东北大豆种质群体百粒重性状进行全基因组关联分析,全面解析中国大豆主产区百粒重QTL-等位变异遗传构成,为东北地区大豆籽粒大小遗传改良提供理论基础。【方法】以东北地区育种和生产上常用的290份大豆材料作为试验群体,于2013和2014年在东北第二生态亚区的克山、牡丹江、佳木斯和长春4个地点进行百粒重表型鉴定试验。利用RAD-seq方法对试验群体进行基因组测序分析,对原始SNP数据进行过滤及填补缺失数据后,最终获得了82 966个高质量的SNP标记。根据限制性两阶段多位点全基因组关联分析(restricted two-stage multi-locus genome-wide association analysis,RTM-GWAS)方法,首先构建获得15 546个具有复等位变异的SNPLDB标记,然后使用两阶段多位点模型对百粒重性状进行全基因组关联分析。对检测到的百粒重关联SNPLDB标记位点附近(50 kb范围内)的基因进行分析,根据基因内SNP与SNPLDB标记位点之间关联性的卡方测验,筛选可能与百粒重性状相关的候选基因并进行功能注释。最后基于检测的百粒重QTL-等位变异...     

大豆重组自交系群体NJRSXG百粒重超亲分离的遗传解析

【目的】解析大豆重组自交系中百粒重的QTL及其等位变异效应,探究重组自交系中百粒重存在超亲分离的原因,为进一步培育不同类型百粒重大豆提供遗传依据。【方法】利用以先进2号和赶泰2-2为亲本衍生的重组自交系群体NJRSXG为材料,在2009-2011年共5种环境下测定百粒重表型数据,建立具有400个SSR标记的遗传图谱,选用QTLNetwork V2.1软件中混合模型区间作图方法（mixed model based composite interval mapping,MCIM）对表型数据和基因型数据进行大豆百粒重QTL定位研究。在定位结果基础上,分析每个重组自交系群体中每个家系百粒重QTL等位变异类型,建立百粒重QTL-allele矩阵。【结果】5种环境试验的平均结果,亲本先进2号和赶泰2-2的百粒重分别为16.92和14.14g,重组自交系百粒重变幅为12.09-25.01 g,存在超亲分离,多环境下遗传变异系数（genotypic coefficient of variation, GCV）为16.06%,遗传率为96.17%。利用MCIM方法联合5环境原始数据,总共检测到10个加性QTL和9对上位性QTL,10个加性QTL的表型变异解释率变幅为0.69%-14.93%,其中Sw-05-2、Sw-08-1、Sw-12-1和Sw-17-1的表型变异解释率较高,分别为6.91%、14.93%、7.80%和5.01%,Sw-13-3为以往未见报道并兼具加性和上位性效应的位点。上位性QTL的表型变异解释率较小,变幅为0.31%-3.44%,其中Sw-e4的表型变异解释率最高。联合多环境方差分析和QTL定位结果,解析大豆百粒重的遗传结构,发现加性QTL累积贡献了47.91%表型变异,上位性QTL累积贡献13.06%表型变异,未检测出的微效QTL累计解释了35.20%的表型变异。在定位的同时,获得了QTL等位变异的效应,分析重组自交系及其亲本中百粒重QTL等位变异的组成,建立了NJRSXG的百粒重QTL-allele矩阵;两亲本分别具有7对和3对加性增效等位变异,属互补型组合;矩阵中没有一个重组自交家系包含所有减效等位变异或增效等位变异,表明重组自交家系具有进一步改良的潜力;大粒型家系具有较多增效等位变异,小粒型家系具有较多减效等位变异;说明百粒重位点间的重组是产生超亲家系的重要原因。【结论】利用重组自交系群体能够产生超亲分离家系;联合多环境数据检测到10个加性QTL和9对上位性QTL;百粒重QTL位点间的重组是超亲分离的原因;重组自交家系间具有进一步重组的潜力。     

大豆种质耐碱性状全基因组关联分析

以255份大豆种质为试验材料,利用混合碱模拟大庆市苏打盐碱地碱胁迫环境,在大豆种质芽期和苗期分别调查耐碱相关性状,结合BLINK和FarmCPU两种方法进行全基因组关联分析。结果表明,共检测到64个关联SNP位点,其中3:37513903、3:37490361、9:37033917等7个SNP位点相对稳定,可靠性较高;筛选到26个功能注释基因,根据功能注释和基因表达量,推测3个基因与耐碱相关,分别为Glyma.03G160200、Glyma.09G149900和Glyma.19G067400。     

RTM-GWAS方法应用于大豆RIL群体百粒重QTL检测的功效

【目的】为全面解析大豆重组自交系群体中调控百粒重性状的QTL体系,将限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法(RTM-GWAS)和不同定位方法进行比较、优选,为后续候选基因体系探索及分子标记辅助育种设计提供依据。【方法】利用以科丰1号和南农1138-2为亲本衍生的重组自交系群体NJRIKY的427个家系,通过由全基因组39 353个SNP构建的3 683个SNPLDB标记及3个环境下的百粒重表型数据,选用复合区间作图法(CIM)、基于混合线性模型的全基因组关联分析方法(MLM-GWAS)和RTM-GWAS 3种方法检测百粒重QTL,通过QTL数目和总的表型变异解释率比较检测功效,挑选最佳定位结果进行NJRIKY群体中的百粒重遗传体系解析。通过候选基因体系的功能注释,挖掘调控大豆百粒重的生物学途径。【结果】科丰1号与南农1138-2的百粒重差异较大,多环境平均数分别为9.0和17.9 g,遗传变异系数为12.4%,遗传率为85.4%,适用于百粒重性状的遗传解析。比较3种方法定位结果表明RTM-GWAS方法表现最佳,检测QTL数目最多(57个),解释表型变异最多(70.78%)。而CIM仅检测到14个QTL,解释了56.47%的表型变异,MLM-GWAS仅定位到6个QTL,解释了18.47%的表型变异。RTM-GWAS共检测到57个QTL,分布在19条染色体上,表型变异解释率为0.03%—7.57%,其中41个QTL覆盖了已报道的来自30个双亲群体的81个百粒重QTL,16个QTL为新发现位点,包含一个表型变异解释率大于3%的大效应位点Sw-09-2。此外,检测的57个QTL中有20个位点与环境存在互作效应。这57个QTL构成了影响NJRIKY群体百粒重性状的遗传体系。通过SNPLDB标记与预测基因内的SNP进行χ2检验,共筛选到36个候选基因,其中4个候选基因来自大效应QTL,剩余32个候选基因来自小效应QTL。通过GO注释发现这些候选基因功能注释丰富,其中13个候选基因与籽粒发育直接相关,剩余的候选基因功能丰富,包含转运、转录调节因子等,表明不同生物学途径的基因共同调控NJRIKY群体中百粒重性状的表达。【结论】3种定位方法中,高效的RTM-GWAS方法检测到较为全面的NJRIKY群体的百粒重QTL,更适用于双亲RIL群体的QTL定位。不同功能的候选基因共同调控了复杂的百粒重性状的表达。     

RTM-GWAS方法应用于大豆RIL群体百粒重QTL检测的功效

【目的】为全面解析大豆重组自交系群体中调控百粒重性状的QTL体系,将限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法(RTM-GWAS)和不同定位方法进行比较、优选,为后续候选基因体系探索及分子标记辅助育种设计提供依据。【方法】利用以科丰1号和南农1138-2为亲本衍生的重组自交系群体NJRIKY的427个家系,通过由全基因组39 353个SNP构建的3 683个SNPLDB标记及3个环境下的百粒重表型数据,选用复合区间作图法(CIM)、基于混合线性模型的全基因组关联分析方法(MLM-GWAS)和RTM-GWAS 3种方法检测百粒重QTL,通过QTL数目和总的表型变异解释率比较检测功效,挑选最佳定位结果进行NJRIKY群体中的百粒重遗传体系解析。通过候选基因体系的功能注释,挖掘调控大豆百粒重的生物学途径。【结果】科丰1号与南农1138-2的百粒重差异较大,多环境平均数分别为9.0和17.9 g,遗传变异系数为12.4%,遗传率为85.4%,适用于百粒重性状的遗传解析。比较3种方法定位结果表明RTM-GWAS方法表现最佳,检测QTL数目最多(57个),解释表型变异最多(70.78%)。而CIM仅检...     

大豆百粒重QTL定位及多样性评价

【目的】百粒重是大豆重要的育种目标性状,它不仅是产量构成因子之一,也是重要的品质性状,不同用途对百粒重有着不同要求。通过连锁分析定位大豆百粒重QTL,获得连锁标记,阐明QTL连锁标记在种质资源中的多样性特征,为百粒重定向改良提供依据。【方法】以冀豆12×黑豆（ZDD03651）杂交衍生的188个重组自交系的F_6:8和F_6:9群体为材料,采用WinQTL Cartographer V. 2.5的复合区间作图法（CIM）,经300次Permutation 计算,以P=0.05显著性水平确定QTL存在的阈值,定位百粒重QTL。连续3年在石家庄对来自国内外的205份大豆育成和地方品种的百粒重进行表型鉴定,利用定位到的百粒重QTL连锁SSR标记对种质资源材料进行基因型分型,在每个标记处确定发生频率大于5%（对应资源材料个数大于10个）的等位变异为有效等位变异,计算等位基因多样性指数,明确百粒重QTL在种质资源里的多样性特征,通过多重比较确定不同等位变异与百粒重的关系。【结果】在冀豆12×黑豆后代群体中,百粒重呈正态连续分布,遗传力为88.72%。共检测到5个百粒重QTL,分别位于Chr.02（D1b）、Chr.06（C2）、Chr.08（A2）和Chr.17（D2）染色体,遗传贡献率（R²）7.68%-12.83%,加性效应-0.65--0.84 g,增效基因均来自冀豆12。年份间稳定的QTL有2个,其中,qSW-6-1位于第6染色体Satt457-Sat_062,紧密连锁的标记为Satt281,贡献率最大值为12.02%,加性效应最大值为-0.81g;qSW-17-1位于第17染色体Satt301-Satt310,贡献率最大值为12.83%,加性效应最大值为-0.84g。在205份资源材料中,百粒重遗传力为96.88%。百粒重连锁SSR标记有效等位变异数为2-8个,多样性指数为0.34-0.82。发掘出大粒相关等位变异6个,分别为Satt281-227 bp、Barcsoyssr_2_304-245 bp、Satt301-199 bp、Sat_406-214 bp、Satt119-136 bp和Satt341-218 bp。其中Satt281-227 bp在RIL和资源材料中均为百粒重增效效应,主要分布在国内大粒育成品种中。筛选到含有4个及以上大粒相关等位变异的资源材料3份,分别为绿75、中品大黑豆和中野2号。【结论】在大豆育成品种冀豆12×地方品种黑豆的杂交后代群体中,检测到5个百粒重QTL,冀豆12含有1个在RIL和种质资源中均为大粒相关的优异等位变异。明确了上述5个QTL在205份育成品种和地方品种间的多样性分布特征,可应用于百粒重定向改良过程中的亲本选配及后代选择。     

大豆百粒重与气象要素之间的初步分析

本文利用吉林省大豆丰欠定位观测（此项目为吉林省农业厅主持）和同期气象资料，对大豆籽粒灌浆过程进行数学模拟，得到大豆百粒重增长过程曲线和不同年型的增长速度曲线及其特征点。并定量地分析了大豆籽粒灌浆速度、灌浆持续时间和最终百粒重与气象要素的关系，在此基础上建立了大豆百粒重预测模式。     

大豆粒形性状与百粒重的QTL定位

文章选用东农46和L-100杂交构建的F2:10、F2:11代大豆重组自交系群体127个家系为作图群体,通过全基因组重测序技术,开发bin标记,构建高密度遗传连锁图谱,结合两年四点的大豆粒形性状和百粒重表型数据,利用IciMapping 4.0软件的完备区间作图法作加性QTLs和QTLs间上位性互作检测。结果表明,经粒形性状和百粒重主效QTLs检测,获得81个与大豆粒长、粒宽、粒厚、粒体积和百粒重相关QTLs,分布于18条染色体,贡献率1.66%～30.70%,其中贡献率最高位点分别为qSL-4-2(23.85%)、qSW-1-1(15.40%)、qST-1-2(17.66%)、qSV-15-1(30.70%)和q100-SW-19-1(15.43%);经相关性状加性×加性上位性互作检测,获得43对大豆粒形性状和百粒重加性×加性上位互作效应QTLs,贡献率1.41%～23.19%。     

东北大豆种植技术解析

大豆在我国农业生产中具有重要作用。作为典型的油料作物,它在东北地区的种植非常普遍。特别是在近些年,随着国民经济的增长,市场对大豆的需求不断提升。为了满足市场需求,保证农户种植收益,需要结合东北地区环境特点和种植条件,对大豆种植技术进行大范围推广和应用,以此提升东北大豆种植质量,保证东北大豆的产量。因此,本文针对东北大豆种植技术进行具体论述,希望能够为相关种植活动的有效开展提供参考。     

基于Meta分析的大豆百粒重的QTLs定位

 【目的】百粒重是控制大豆产量性状的主要数量性状,对大豆产量性状进行基因定位具有重要的研究和应用价值。现有百粒重QTL定位结果分散,需选择合适的公共图谱,整合前人的研究结果,使其真正应用到实践中。【方法】以2004年发布大豆公共遗传连锁图谱soymap2为参考图谱,将近20年不同试验中的大豆百粒重的QTLs进行映射整合,构建百粒重QTL综合图谱。利用BioMercator2.1的映射功能将国内外常用的大豆图谱上的百粒重QTLs通过公共标记映射整合到大豆公共遗传连锁图谱soymap2上,并利用Meta分析,通过对比已经报道的QTLs的95%的置信区间来推断QTL位置,从而提取真正有效的QTL标记。【结果】在已经发表的文献中共找到65个百粒重QTLs定位信息,其中有53个QTLs定位区间与公共图谱有共有标记,包括36个增效效应的QTLs和17个减效效应的百粒重QTLs,共得到12个QTL簇,通过Meta分析,发掘出6个增效效应和6个减效效应的百粒重“通用QTLs”及其连锁标记。【结论】本研究得到的“通用QTLs”其置信区间最小可达到1.52 cM,为辅助选择分子标记、QTL精细定位以及数量性状基因的克隆奠定基础。     

基于穗粒重的甜高粱耐旱性全基因组关联分析

干旱是限制作物生产潜力的主要非生物因素。为解析甜高粱耐旱的分子机制,识别与耐旱性状关联的显著SNP位点,采用田间耐旱鉴定方法在甜高粱生育中后期进行水分控制,以400份甜高粱种质在干旱胁迫和正常滴灌条件下的穗粒重得出的耐胁迫指数作为表型数据,重测序获得的7 079个SNP标记作为基因型数据,利用一般线性模型(GLM)和混合线性模型(MLM)分别进行全基因组关联分析。结果表明：分布在甜高粱第9号染色体和第10号染色体上的SNP数目相对较多;对SNP基因型数据进行主成分分析,从7 079个SNP标记提取到两个主成分,第一主成分可将基因型分为两组;400份甜高粱种质穗粒重耐胁迫指数呈现右偏的正态分布;利用一般线性模型和混合线性模型的检测结果表明,两种模型均检测到9个显著的SNP位点,它们分别位于甜高粱第1,3,4,7,8和9号染色体以及3条super＿1 122染色体片段上,且具有相同的物理位置,并且两种方法检测到的SNP位点的变异碱基也无差异。两种模型对于甜高粱穗粒重在全基因组范围内检测结果较为一致,此结果可为甜高粱耐旱候选基因的挖掘和抗旱分子机理的研究奠定基础。     

甜玉米籽粒体积和粒重的全基因组关联分析

为挖掘控制甜玉米籽粒体积和粒重的相关基因,2017—2019年,以209份甜玉米自交系构成的关联群体为材料,测定干籽粒的体积和粒重,结合全基因组重测序(De novo sequencing)获得的980万个单核苷酸多态性(Single-nucleotide polymorphism,SNP)标记,采用GLM模型进行全基因组关联分析。结果表明,甜玉米籽粒体积变异范围为0.06~0.15 mL,变异倍数为2.5倍,单粒重变异范围为0.08~0.17 g,变异倍数为2.1倍,均符合正态分布。共检测到15个SNP位点与籽粒体积或粒重显著关联,分别解释籽粒体积55.7%和粒重52.1%的表型变异,其中4个位点和普通玉米报道的QTL重叠,其余11个是新鉴定的位点,通过基因注释发现大部分候选基因为转录因子等调控基因。此外,首次检测到Br2(矮化基因2)与籽粒体积、粒重两性状均显著关联,并且籽粒体积和粒重均随着该基因表达量的升高而增加。     

大豆品种生育期、百粒重、产量间的相关研究

通过对238份大豆区试、品系鉴定和产比试验品种的开花期、结荚鼓粒时间与百粒重关系的分析表明：安阳地区种植的大豆开花期在7月22日到8月3日之间,其中以7月26日到7月31日的较多,占供试材料的78．15％;结荚鼓粒时间在62—71d之间,以64～67d的品种最多,占供试品种的82．8％;开花期和百粒重的相关系数r=-0．317;结荚鼓粒时间与百粒重呈显著正相关,r=0．642。     

基于AMMI模型的鲜食大豆百粒重基因型与环境效应研究

为明确鲜食大豆百粒重的基因型、环境的效应,本研究采用一年多点鲜食大豆百粒重田间试验,利用AMMI模型解析鲜食大豆为籽粒百粒重的基因型、环境效应及基因型与环境的互作效应。结果表明：鲜食大豆百粒重受环境、基因型、基因型与环境互作的极显著影响,基因型与环境间互作效应最大,其次为环境效应。根据AMMI模型获得的稳定性参数Di和相应的鲜食大豆百粒重综合分析：兴化豆618百粒重最高但环境变异最大,兴化豆618稳定性最高但百粒重较低,忠门试点鲜食大豆平均百粒重最高,稳定性参数Di最大,对百粒重的鉴别力最高,适合筛选高百粒重的品种区域试验地点。仅从品种选择实现百粒重高且稳定难度大,生产上应采取良种良法配套、选择适合环境、优化栽培措施等综合手段,才能最大程度提升百粒重。     

大豆百粒重与主要农艺性状的关联度及相关性分析

采用适合黑龙江省第四积温带种植的21个大豆品种(系),通过田间调查、室内考种,进行关联度分析、相关性分析和通径分析,得出百粒重与单株荚数、单株粒数、生育后期、全生育期、茎粗等农艺性状关系密切,因此对百粒重进行选择时,应突出单株荚数、单株粒数、生育后期、全生育期、茎粗等农艺性状的选择。     

大豆百粒重与主要农艺性状的关联度及相关性分析

本试验采用适合黑龙江省第四积温带种植的21个大豆品种(系),通过田间调查、室内考种,进行关联度分析、相关和通径分析,得出百粒重与单株荚数、单株粒数、生育后期、全生育期、茎粗等农艺性状关系密切,因此对百粒重进行选择时,应突出单株荚数、单株粒数、生育后期、全生育期、茎粗等农艺性状的选择.     

苦荞重组自交系群体粒重、粒形与蛋白组分含量的变异

通过研究苦荞粒重、粒形与蛋白组分含量的遗传变异和相关性,探索影响苦荞蛋白组分含量的主要性状,筛选综合性状优良的株系.以小米荞×晋荞麦2号衍生的重组自交系(XJ-RILs)群体为试验材料,对粒重、粒形相关性状和籽粒蛋白组分含量和总蛋白含量进行变异分析、相关性分析和聚类分析.结果表明:除醇溶蛋白含量外,父本晋荞麦2号的千粒...     

大豆微核心种质蛋白亚基含量变异的分析

大豆蛋白品质及其加工特性均受到各亚基相对含量及11S/7S的影响,了解大豆蛋白亚基相对含量变异将对选育蛋白专用型品种有重要的指导意义。于2008-2010年对236份大豆微核心种质材料的大豆蛋白亚基相对含量的变异情况进行了分析。结果表明:大豆微核心种质资源中蛋白各亚基相对含量有广泛的变异,有很好的遗传改良潜力,α′、α、β、A3、A1A2A4、B亚基的变异系数分别为0.410、0.330、0.311、0.211、0.123、0.170,11S/7S变异系数为0.400。不同生态区各亚基在相对含量和遗传变异程度上存在差异,总体来说,A1A2A4、B亚基相对含量和11S/7S在北方一熟制春作大豆品种生态区(Ⅰ区)比黄淮海二熟制春夏作(Ⅱ区)大,Ⅰ区分别为0.220、0.403、2.616,Ⅱ区分别为0.212、0.370、2.343。α′、α、β、A3亚基相对含量在Ⅱ区比Ⅰ区大,Ⅱ区分别为0.064、0.090、0.153、0.070,Ⅰ区分别为0.062、0.086、0.127、0.061。α′、β、A3、A1A2A4亚基相对含量的变异系数在Ⅰ区比Ⅱ区大,Ⅰ区分别为0.549、0.270、0.259、0.193,Ⅱ区分别为0.435、0.262、0.254、0.185。α、B亚基相对含量的变异系数和11S/7S的变异系数在Ⅰ区比Ⅱ区小,Ⅰ区分别为0.333、0.184、0.249,Ⅱ区分别为0.348、0.216、0.331。因此,在Ⅰ区α′、β、A3、A1A2A4亚基相对含量具有更高的遗传改良潜力,在Ⅱ区α、B亚基相对含量和11S/7S具有更高的遗传改良潜力。     

小麦品种间不同穗粒位粒数与粒重的变异

用不同穗型的５个小麦品种对单穗不同穗段的结实粒数和粒重的变异进行了研究。结果表明，不同穗型的小麦品种各穗段的结实粒数和粒重均有显著差异，一般以Ｍ１穗段的粒数最多和粒重最高，Ｕ２段的粒数最少和粒重最低，Ｍ２、Ｌ、Ｕ１则居中，但少粒型品种７９－２８１２的这两个性状在穗段的分布则小有差异。形成这种变异的原因主要由于顶小穗出现的早迟所致。在单穗内以Ｌ、Ｍ１、Ｍ２三穗段的粒数和粒重占绝对优势。在一个小穗中，以基部籽粒最重，随粒位上升而粒重递减，顶端粒最轻。结实５ｋ７粒的小穗以第３粒最重；结实３ｋ４粒者以第２粒最重     

大豆NUDX基因家族全基因组分析

【目的】利用大豆基因组Wm82.a2.v1,以拟南芥NUDX基因序列作为参考,通过全基因扫描,在大豆基因组中鉴定大豆NUDX基因家族。【方法】通过比对不同植物NUDXs蛋白序列,分析其保守结构特征,并采用模式匹配的方法分析大豆中具有相同结构的蛋白。利用ProtParam、TargetP1和WoLF-PSORT在线程序,分析候选基因编码蛋白质的亚细胞定位,根据多序列比对结果,利用MEGA5.1进行系统进化分析,最终根据大豆转录组数据对上述挖掘到的基因的表达模式进行分析。【结果】在大豆基因组中共找到69个推定的NUDX基因,分布于20条染色体上,其中56个具有单nudix水解酶结构域。对这69个基因的系统进化分析表明,大部分的GmNUDXs具有2个拷贝,且在大豆基因组上成对出现,这反映出了古老的基因组复制事件。对69个基因的表达分析表明,GmNUDXs在大豆中的表达不具有组织特异性,但表现出了明显的丰度变化:69个基因中:24个基因具有高表达丰度,26个基因具有中等表达丰度,10个基因具有较低表达丰度,9个没有发现表达序列,表明这9个基因可能为假基因。【结论】从大豆基因组数据库中挖掘到69个GmNUDXs,分布于大豆的20条染色体上,在大豆中可能具有多种功能。