四倍体杂交冰草SRAP和SSR分子标记遗传连锁图谱构建

为了给后期冰草抗旱耐寒基因筛选及QTL图位克隆搭建平台,并为产量及相关性状QTL定位和分子标记辅助育种奠定基础,以航道冰草和蒙古冰草为亲本,杂交加倍后随机选取180个F₂分离单株为作图群体,利用SRAP和SSR分子标记进行四倍体杂交冰草遗传连锁图谱的构建。结果表明,构建的图谱包含475个标记（240个SRAP标记和235个SSR标记）,分布于14个连锁群,图谱全长为1 592.7 cM,标记间平均间距为3.35 cM,各连锁群长度范围为67.6~145.2 cM。该图谱密度较高、标记位点分布均匀且连锁群更加饱满。     

小麦穗部性状和株高的QTL定位及T6VS·6AL易位效应分析

为了发掘新的穗部性状和株高QTL,利用扬麦17与扬麦18杂交后代206个单株组成的F2群体,构建了一个由141个SSR标记组成的全长1005.1cM的遗传图谱。该图谱包括26个连锁群,覆盖15条染色体,标记间平均距离为7.03cM。结合F2和F2:3群体的表型数据,对穗部性状和株高进行QTL分析,利用复合区间作图法检测出15个QTL,分布在2B、2D、4B、5A、5B和7A染色体上,其中4个QTL能够同时在两个世代被检测到,表型变异解释率为1.93%~20.78%,穗长QTLQSl-YY-2D、QSl-YY-5A和株高QTLQPh-YY-4B的贡献率超过10%。根据6VS特异性标记鉴定和表型调查结果,推测扬麦18的6VS上携带有增加穗长和穗粒数的基因,且为部分显性。2B染色体上总小穗数和5B染色体上穗粒数、穗基部结实粒数的QTL增效等位基因及2D、4B染色体上降低株高的QTL增效等位基因均来自扬麦18,表明该品种可作为具有高产潜力的小麦育种材料加以利用。     

利用90K基因芯片进行小麦株高QTL分析

为给小麦株高标记辅助选择提供可供选择的分子标记,并进一步对株高QTL进行精细定位及相关基因克隆,以小麦骨干亲本周8425B和小偃81衍生的包含102个家系的RIL群体(F_8)为材料,利用90K芯片标记构建高密度遗传图谱,在3个环境下对株高进行QTL检测。结果表明,所构建的图谱含有9 290个SNP标记,覆盖了小麦21条染色体的63个连锁群,图谱总长3 894.64cM,平均标记密度为0.42cM。共检测到9个控制株高的QTL,分布于1B、4A、4D、6B、7A、7B和7D染色体上,变异解释率为2.23%~16.25%。QPh.nafu.4D、QPh.nafu.4A、QPh.nafu.1B-2与前人定位到的位置相同或相近。QPh.nafu.7A具有较大的LOD值(8.17)和变异解释率(14.69%),为主效QTL。QPh.nafu.6B、QPh.nafu.7B-1、QPh.nafu.7B-2均能在多个环境下使用多种QTL检测方法定位到,可能为新的较稳定的控制株高的QTL。     

QTL Analysis of Late Blight Resistance in a Diploid Potato Family of Solanum spegazzinii × S. chacoense

Several quantitative trait loci (QTL) for resistance to late blight have been reported in diploid potatoes. The diploid wild potato species Solanum chacoense possesses a high degree of horizontal resistance to late blight. In the present study, we report on QTL mapping for late blight resistance in a diploid mapping population of 126 F₁ of Solanum spegazzinii (susceptible) × S. chacoense (resistant). The area under the disease progress curve (AUDPC) values for late blight resistance using the “whole plant in vitro assay” and the “detached leaf assay” on the mapping population displayed quantitative variation. Out of 64 AFLP primer-pairs combinations and SSR markers, a total of 209 significant AFLP loci were placed onto the 12 linkage group of potato covering a total map length of 6548.1 cM. QTL analysis based on the AUDPC dataset of the “whole plant in vitro assay” using the interval-mapping option identified two QTL (LOD?>?2.5) located on linkage groups IX and X, which explained 14.70 and 3.40% variation, respectively. The present study revealed the presence of potential new genetic loci in the diploid potato family contributing to quantitative resistance against late blight.     

玉米株高和穗位高QTL定位和全基因组选择探究

以郑58和B73为亲本构建的F₂群体,基于玉米48k液相探针捕获技术对株高和穗位高进行QTL定位和全基因组选择探究。结果表明,检测到20个株高的QTL,单个QTL的表型贡献率为2.13%～31.67%;检测到18个穗位高的QTL,单个QTL的表型贡献率为1.20%～27.49%,在4号染色体上的bin4.09区间发现存在1个同时控制株高和穗位高的主效QTL。通过改变训练群体大小和标记数目,用R语言软件的rrBLUP包对株高和穗位高进行全基因组选择,结果发现,株高和穗位高的预测精度分别为0.79和0.76。预测精度随着训练群体大小的增大而增加,当训练群体大小为50%时即可获得相对较高的预测精度。预测精度会随着标记数目的增加而增大,当标记数目为500时即可获得相对较高的预测精度。     

Analysis of QTL for resistance to head smut (Sporisorium reiliana) in maize

Head smut of maize, caused by the fungus Sporisorium reiliana, is an important disease in the temperate maize-growing areas worldwide. In this study, we mapped and characterized quantitative trait loci (QTL) conferring resistance to S. reiliana using a F_2:3 population of 184 families derived from a cross between Mo17 (resistant parent) and Huangzao4 (susceptible). The population was evaluated for resistance in replicated field trials with artificial inoculation of S. reiliana chlamydospores in Gongzhuling of Jilin Province and Harbin of Heilongjiang Province of China, two hot spots of head smut incidence, in 2003 and 2004. Genotypic and G × E variances for disease incidence were highly significant in the population. Heritability estimates for percentage disease incidence in the 2-location and 2-year evaluation ranged from 0.62 to 0.70. Composite interval mapping on a linkage map (1956.1 cM distance; 9.34 cM average interval) constructed with 84 SSR and 135 AFLP markers, identified five QTL, one each on chromosomes 1, 3 and 8 and two on chromosome 2, accounting for 5.0–43.7% of the phenotypic variance across four environments. One major QTL on chromosome 2 explaining up to 43.7% of the phenotypic variance can potentially be used in molecular marker-assisted selection for head smut resistance in maize.     

玉米产量及相关性状的QTL分析

以玉米自交系吉846和掖3189为亲本,组建含有280个F7家系的RILs群体为试验材料,构建含117个SSR位点和50个AFLP位点的遗传连锁图谱,图谱总长度2 638.3cM,标记间平均距离15.8cM。采用复合区间作图法对10个产量及相关性状进行QTL分析,共检测到108个QTL,其中4个QTL相对稳定表达。结果表明,第1染色体上控制株高的qPh-2-1,位于标记P66M89315-P37M70169之间,可提供的表型贡献率为5.72%～8.40%;第3染色体上控制穗位高的qEh-3-1,位于标记P66M47273-umc1400之间,可提供的表型贡献率为17.01%～21.06%,为主效QTL;第4染色体上控制穗长的qEl-4-2,位于标记umc1058-umc2289之间,可提供的表型贡献率为4.42%～6.72%;第8染色体上控制穗粗的qEd-8-1,位于标记bnlg240-umc1268之间,可提供的表型贡献率为5.33%～9.57%。Bin2.00-2.01、Bin2.04-2.05、Bin3.05-3.09、Bin7.01-7.02和Bin8.05-8.07这5个区域可能是产量及相关性状QTL的密集区域。     

大穗材料高麦1号/ 密小穗F2群体穗长性状的QTL初步定

为了解小麦穗长性状的遗传特性,并将其应用于分子标记辅助育种,以大穗材料高麦1号/密小穗的292个植株的F2群体为材料,利用SSR标记对穗长进行了QTL定位分析.结果表明,选用500对SSR引物对高麦1号和密小穗两个亲本进行多态性检测,共获得180对在双亲问有多态性的引物,多态性引物检出率为36.0％.利用这180对引物进一步进行F2群体筛选,有96对引物在群体中表现出多态性,占多态性标记的53.3％.利用QTL_IciMapping软件构建出小麦染色体组的8个连锁群图谱,并将96对SSR引物定位到遗传连锁图谱上.图谱全长1 383.29 cM,标记间的平均遗传距离15.37 cM.平均每个连锁群有11.25个标记,含有标记最多的是4A和6B染色体,各有17个标记,其次是3A和7B染色体,含有9～14个标记,1B和5D染色体含有的标记最少,只有5～7个.共检测出7个与穗长相关的QTL位点,包括6个加性QTL和1个加性+显性QTL.7个QTL的加性效应值均为正值,单个QTL的贡献率为2.04％～15.26％.其中3A染色体上的QTL位点距离其最近标记只有0.58 cM,为连锁最紧密的一个位点,并且其加性效应值最大,可解释表型变异的15.26％.因此,3A染色体上存在控制穗长的主效基因.     

玉米株高qPH10的QTL定位及候选基因预测

利用掖478为轮回亲本、齐319为供体亲本构建的染色体片段代换系CL137为父本,与掖478杂交构建近等基因系F2分离群体,根据齐319、掖478重测序数据开发在双亲中具有多态性的Indel分子标记,在两个环境中对控制玉米株高的10号染色体QTL进行定位。结果表明,2017年的株高表型将QTL定位到标记mk8-bnlg1655之间,位于83.86~85.34 Mb(B73 RefGen_v3)的1.5 Mb区间,表型贡献率为7.57%;2018年株高表型将株高QTL定位到标记mk5-bnlg1655之间,位于82.76~85.34 Mb的2.5 Mb区间,表型贡献率为5.75%。同时检测发现,该QTL主要以加性效应为主,显性效应较小。通过对所定位的QTL重合区间内的基因进行功能注释,预测可能控制株高的候选基因,为后续精细定位第10号染色体株高QTL以及探索候选基因功能机制提供研究基础。     

利用不同群体对玉米株高和叶片夹角的QTL分析

应用H21×Mo17、自330×K36、B73×L050这3个F23∶群体为作图材料,利用SSR等分子标记,对株高、穗位高和叶片夹角3个性状进行了数量性状位点(QTL)分析。对株高共检测到18个QTL,对穗位高检测到12个QTL,对叶夹角检测到9个QTL。在这些影响不同性状的QTL中,有一部分处于染色体上的同一区域,有的则是区域间部分重叠或处于邻近区域。此外,有的QTL还与其他研究中发现的影响相应性状的质量性状基因位点处于相同基因组区域。     

Dissection of gene loci underlying pasting temperature in cassava

In this study, a fine genetic map within the quantitative trait loci (QTL) underlying pasting temperature (PT) of cassava (Manihot esculenta Crantz) was constructed using newly developed simple sequence repeat (SSR) markers. The SSRs were designed on the basis of two scaffolds (S11341 and S4043) of the cassava genome, which covered previously identified QTL regions of the PT trait. A total of 55 and 61 SSR markers derived from S11341 and S4043, respectively, representing 0.29% of the cassava genome, were generated; of which 23 and 19 showed informative polymorphic patterns. Consequently, all identified informative polymorphic markers were used to genotype 200 F₁ progeny plants. The genotypic data were then analyzed, and the results showed that 480 markers were distributed across 23 linkage groups (LGs) with total length of 1,334 centimorgans (cM). An analysis of QTL underlying the PT trait revealed that marker EME81 on LG 1 had significant associations (P < 0.0001) in all environments evaluated. Four candidate genes were identified and selected for gene expression analysis in the parents, and among F₁ lines with high and low PT values. Significant differences were observed in relative expression of carbohydrate phosphorylase (CP) and starch synthase II (SSII) between high and low PT in 6-month-old cassava. We found CP and SSII genes to potentially control the PT trait. In addition, the marker EME81 was found to be a promising marker for specific PT trait selection in cassava populations, which should facilitate marker-assisted selection for desired PT traits.     

利用重组自交系群体定位玉米生育期相关性状QTL

利用玉米自交系80007和80044为亲本,衍生包含355个家系的重组自交系(RIL)F9群体,采用SSR标记构建包括219个标记的连锁图谱,图谱总长度2 133.5 cM,标记间平均距离9.7 cM。采用完备区间作图法对控制玉米抽雄期、散粉期、吐丝期以及散粉至吐丝间隔期的4个生育期相关性状进行QTL分析。结果表明,共检测到60个QTL,其中抽雄期检测到20个QTL,吐丝期检测到15个QTL,散粉期检测到20个QTL,散粉至吐丝间隔期检测到5个QTL。共有7个QTL对表型变异的解释率超过了10%,表现为主效QTL效应,分布在第3、4和第9染色体。有11个QTL在不同环境中能重复检测出,是受环境影响较小、为较稳定的QTL。分析发现,生育期相关性状的QTL在染色体上有"成簇"分布的现象,并且贡献率较大的QTL控制着多个相关性状。结果表明,bin3.04-3.05、bin3.09、bin7.03和bin9.02-9.03是生育期相关性状QTL的密集区域,这些区域存在对生育期相关性状重要作用的位点。     

Genetic Analysis and QTL Mapping of Large Flag Leaf Angle Trait in Japonica Rice

Genetic segregation analysis for flag leaf angle was conducted using six generations of P1,P2,F1,B1,B2 and F2 derived from a cross of 863B(a maintainer line of japonica rice) and A7444(a germplasm with large flag leaf angle).Genotypes and phenotypes of flag leaf angle were investigated in 863B(P1),A7444(P2) and 141 plants in BC1F1(863B/A7444$$$$863B) population.An SSR genetic linkage map was constructed and QTLs for flag leaf angle were detected.The genetic map containing 79 information loci was constructed,which covers a total distance of 441.6 cM,averaging 5.6 cM between two neighboring loci.Results showed that the trait was controlled by two major genes plus polygene and the major genes were more important.Fifteen markers showed highly significant correlations with flag leaf angle based on single marker regression analysis.Two QTLs(qFLA2 and qFLA8) for flag leaf angle were detected by both composite interval method in software WinQTLCart 2.5 and composite interval method based on mixed linear model in QTL Network 2.0.The qFLA2 explained 10.50% and 13.28% of phenotypic variation,respectively,and was located at the interval of RM300 and RM145 on the short arm of chromosome 2.The qFLA8 explained 9.59% and 7.64% of phenotypic variation,respectively,and was located at the interval flanking RM6215 and RM8265 on the long arm of chromosome 8.The positive alleles at the two QTLs were both contributed from A7444.     

基于GBS技术构建四倍体杂交冰草超高密度遗传连锁图谱

冰草是优良的牧草,也是小麦等麦类作物抗逆遗传改良的重要基因库。构建冰草超高密度遗传连锁图谱,有利于冰草的标记辅助育种和遗传分析。本研究利用基因分型测序（GBS）技术,对四倍体杂交冰草F₂分离群体的115个单株及其亲本蒙古冰草和航道冰草进行高通量SNP基因分型,经测序获得了超过584 Gb的数据,SNP鉴定以及完整度和偏分离过滤后,最终得到了5 035个高质量的SNP标记;采用Join Map 4.0作图软件构建四倍体冰草超高密度遗传连锁图谱,该遗传图谱包括14个连锁群,各连锁群的长度范围在68.959～280.309 cM之间,平均长度为153.473 cM,覆盖的基因组总长度为  2 148.621 cM,标记间的平均距离为0.427 cM。该图谱是目前冰草中分子标记数目最多、密度最高的遗传连锁图谱,为进一步开展冰草品质、抗性等重要性状的QTL定位、图位克隆及分子标记辅助育种研究等奠定了基础。     

玉米主要营养品质性状的QTL定位

以LX00-6×E28的278个F_2:3家系为作图群体,通过SSR标记利用MAPMAKER/EXP3.0和Mapdraw 2.0构建遗传连锁图谱.该连锁图覆盖玉米基因组1 508.1 cM,包含124个标记,相邻两标记的平均距离为12.2 cM.利用QTLMaper2.5软件,结合主要品质性状的检测结果,运用复合区间作图法,以LOD=2.0对玉米主要品质性状进行全基因组QTLs扫描,检测到两个与淀粉含量相关的QTL位点,分别位于第1、8条染色体上,表现为部分显性效应和加性效应,并在第1条染色体上检测到1个与油分含量相关的位点,表现为加性效应.     

木薯分子标记遗传连锁图谱的构建及相关性状QTL定位

用木薯推广品种KU50为母本,SC124为父本通过杂交得到包含235个单株的F1分离群体,构建了一张包含150个标记的分子遗传连锁图谱,其中EST-SSR有72个位点,SSR有58个位点,SRAP有20个位点,这些位点分布了21个连锁群,总长度为1434.48cM,标记间距为9.56cM.遗传图谱的连锁群的长度在16.89～139.63 cM,标记的间距是0.2～47.0cM,标记位点比较多的是LG1、LG2、LG4、LG9、LG10,分别是17、18、13、14、15个,而标记数最少的是LG20,只有2个标记.用IciQTLMaping3.2软件在LOD=2.5进行QTL分析,检测了块根产量(WCY)、耐寒性分析(CR11、CR12)、干物质含量(DMC11、DMC12)3个木薯数量性状,总共得到34个QTL位点,分布在12个连锁群上.其中关于WCY的QTL位点总共有17个,贡献率为21.70％～55.23％,平均贡献率为40.74％;CR11相关的QTL位点有4个,贡献率为2.97％～33.29％,平均贡献率为18.20％.与CR12相关的QTL定位有3个,贡献率为5.23％～29.85％,平均贡献率为18.28％;与DMC12性状相关的QTL位点有4个,贡献率为15.87％～38.52％,平均贡献率为26.24％;与DMC11性状相关的位点有6个,贡献率为13.84％～22.15％,平均贡献率为17.56％.     

玉米株高主效QTL qPH2.4的定位分析

课题组前期以玉米自交系郑58为轮回亲本,以昌7-2为供体亲本,通过分子标记辅助选择获得染色体单片段代换系Z12和W16。Z12和W16在bin2.07区域均含有1个来源于昌7-2的染色体片段,株高均显著高于轮回亲本郑58。利用郑58和Z12为材料构建F2分离群体,基于重测序和混合分离分析(BSA)策略,将株高主效QTL qPH2.4定位于第2染色体13.95 Mb(201 457 953~215 022 157 bp)的区域内。利用在目标区间内筛选出的20对多态性分子标记对包含743个单株的郑58×Z12 F2分离群体和包含1 720个单株的郑58×W16 F2分离群体进行基因型分析,结合田间株高数据进行QTL定位,将株高主效QTL qPH2.4定位在InDel分子标记ph-18和ph-19之间,区间的遗传距离为0.57 cM,物理距离为626 kb。参考B73基因组(RefGen_v4)注释信息,该区间内存在17个注释基因,其中,包含可以调控油菜素内酯信号的基因Zm00001d006677。     

高油玉米突变体子粒油分QTL定位

以EMS诱变获得的高油玉米突变体ce03005为材料,对子粒油分含量进行遗传分析,并以B73×ce03005的BC群体构建连锁图谱,考察玉米167个BC1S1家系的油分含量的变化。结果表明,利用101个SSR标记,所构建遗传图谱总长度为1 611.7 c M,标记间平均距离为15.9 c M。用复合区间作图法进行QTL分析,共检测到5个控制子粒油分含量的主效QTL和6个微效QTL,分别位于第1、6、7染色体上;所有QTL位点的含油量正向贡献均来自高油突变体;单个油分QTL的贡献率变幅为4.58%~18.62%。     

基于SRAP和SSR标记的小麦品质相关性状的QTL定位

为了对小麦品质相关性状进行QTL定位,以两个品质性状差异较大的小麦品种西农981和陕麦159构建的169株F2群体和F2:3家系为材料,利用SRAP标记和SSR标记进行遗传图谱构建,并通过完备区间作图法对杨凌及三原两个环境下籽粒的粗蛋白质含量、淀粉含量、湿面筋含量和Zeleny沉降值进行QTL定位。结果表明,在两个环境下共检测到33个与品质性状相关的QTL,其中11个为粗蛋白含量QTL,分布于1A、3A、5A、6A、2B和4B染色体上,可解释表型效应的0.69%~2.48%;7个为淀粉含量QTL,分布于1A、6A、4B和2D染色体上,可解释表型变异的2.94%~6.99%;12个为湿面筋含量QTL,分布于1A、3A、5A、6A、2B、3B和4B染色体上,可解释表型变异的0.58%~2.37%;3个为Zeleny沉降值QTL,分布于3A、1B和3B染色体上,可解释表型变异的2.72%~11.31%。同时,在1A、3A、5A、6A、2B、4B染色体上存在粗蛋白质含量、淀粉含量和湿面筋含量QTL富集区,在后续研究中可重点关注。     

四倍体杂交冰草AFLP遗传连锁图谱的构建

为给冰草抗性及产量等重要性状QTL定位及分子标记辅助育种等研究奠定基础,以四倍体杂交冰草的347个F2代单株及其亲本为材料,利用AFLP分子标记技术构建四倍体冰草的分子遗传连锁图。结果表明,本研究首次成功构建出1张密度较高的四倍体杂交冰草分子遗传连锁图谱,该图谱包含14个连锁群,572个标记,各连锁群长度范围为129.75~214.90cM,覆盖基因组总长度2 266.59cM,标记间平均间距4.13cM。