大麦SSR标记遗传多样性及连锁不平衡分析

为确定不同青稞亲本材料间的遗传差异及连锁不平衡水平,以56个SSR分子标记对88份大麦进行多态性扫描。结果表明,88份材料中共检测出160个等位变异,平均每个标记2.857个,变幅为2~7。供试材料间的遗传相似系数为0.497~0.970,平均为0.761。基于多态性较好、基因多样性值较高的53个SSR标记分析结果,88份材料被分成2个类别。主坐标分析将青稞材料分成2类,分别包含39和47份材料,2份西藏品种ZDM5200和ZDM5457所属类别不明确。群体遗传结构分析将88份材料也分成2个亚群,分别包含40份和48份材料,与聚类分析和主坐标分析的结果较一致。1 378个SSR位点成对组合中,不论共线性组合还是非共线性组合,都存在一定程度的连锁不平衡(LD)。D'统计概率(P0.01)支持的LD成对位点179个,占全部位点组合的12.99%,D'平均值为0.56,较高水平的LD成对位点(D0.5)主要集中于除1H外的其余6个连锁群上。本研究结果为今后青稞杂交组合配置、有利基因发掘和标记辅助育种提供了理论依据。     

玉米自交系产量和品质相关性状与简单重复序列(SSR)的关联分析

为寻找并确定控制玉米产量、品质的基因组区域,本研究利用64对核心SSR(simple sequence repeats)标记对257份玉米(Zea maysL.)自交系构成的群体进行基因分型,分析群体连锁不平衡位点、群体结构,在此基础上,采用TASSEL软件的GLM(general linear mode)程序对株高、穗位、生育期、穗长、穗行数、百粒重、脂肪含量、蛋白质含量和淀粉含量共9个性状的表型数据与标记进行回归分析,确定标记对表型的解释率。结果表明:(1)在公共图谱上的SSR位点组合都有一定程度连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD),P<0.01时,LD成对位点占总位点组合20.29%,D’>0.5成对位点比例为12.65%。(2)SSR数据遗传结构分析表明,群体可分为5个亚群。(3)共鉴定出26个标记位点与9个性状相关联,大多集中在4、6、7和10染色体上,其中第7染色体上标记最多,为5个。8个位点的变异分别与株高、穗位、生育期、穗长、穗行数和蛋白质含量等6个表型性状极显著相关(P<0.01),分别为umc1294作用于株高,对表型的解释率为7.2%;umc1741及phi116作用于穗位,对表型的解释率为11.37%和8.57%;phi328175及phi260485作用于生育期,对表型的解释率为4.74%和5.6%;umc1741作用于穗长,对表型的解释率为5.77%;umc1309作用于穗行数,对表型的解释率为6.68%;bnlg1450及bnlg1185作用于蛋白质含量,对表型的解释率为9.41%和9.81%;其他18个标记与9个性状显著相关(P<0.05)。与单个性状关联的标记数目为1～7个,解释率为4.74%～14.31%。与产量相关性状关联的位点(次)累计为30个,与品质相关性状关联的位点(次)累计为7个,位点数目上品质性状远少于产量性状。部分标记与多个性状关联,可能是性状相关或一因多效的遗传基础,一些标记同时与某性状关联,多数标记与定位于遗传图谱的QTL(quantitative trait loci)一致,也有互补性。研究结果表明,这些位点及其区域内存在很多与产量、品质等性状相关的QTL,对提高玉米产量、改善玉米品质可能起到重要作用。     

玉米主要株型性状与产量的全基因组关联分析

为了深入剖析玉米的株型性状和产量性状的遗传基础及其相关关系,本研究以204份玉米自交系作为关联群体,利用分布于玉米全基因组上的558 529个单核苷酸多态性标记(SNPs)对5个相关性状进行全基因组关联分析。结果表明,供试自交系各性状基本呈正态分布,且各性状间存在丰富的变异,变异系数在9.00%～50.00%之间;通过相关性分析和热图层次聚类分析株型和产量相关性状间彼此紧密关联;且由主成分分析筛选出总体方差累计贡献率达到71.667%的主成分2个;以P≤1×10^-5为显著阙值,利用Q+K模型对供试材料的5个相关性状进行全基因组关联分析,在株高、穗位高和单穗重间共检测到13个显著的SNP位点,分别分布于玉米的第3、第5、第6、第7号染色体上,而在总叶片数和穗上叶数间未检测到显著的SNP位点;在显著SNP上下游各50 kb范围共搜索到39个相关候选基因,其中有注释的基因12个,并对株高与穗位高最佳候选基因进行了预测。本研究通过对玉米株型及产量相关性状进行全基因组关联分析,为后期基因功能的验证与新功能的开发奠定了良好的基础。     

关联分析及其在植物中的应用

关联分析是新近开始在植物数量性状研究和植物育种中应用的一种分析方法。它以连锁不平衡为基础鉴定某一群体内性状与遗传标记或候选基因间的关系,是对分子育种中QTL分析的补充和提高。本文在介绍连锁不平衡的定义和度量方法的基础上,讨论连锁不平衡程度和群体结构对关联分析的影响,综述了关联分析在植物方面的研究进展,并最后讨论了关联分析在植物数量性状和分子育种研究中可能的应用。     

鸡脂肪性状重要候选基因的连锁不平衡模式分析

对鸡脂肪性状候选基因进行连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD)分析可以为理解鸡体脂沉积的遗传学机制提供重要信息,并且可以提高脂肪性状相关分子遗传标记的检出效率.本研究以东北农业大学肉鸡高、低脂双向选择品系第8世代肉仔鸡为实验材料,通过直接测序、高效液相色谱(DHPLC)、单链构象多态性(PCR-sscv)、限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)、长度多态性(PCR-LP)等方法对过氧化物酶增殖体激活受体(PPAR-γ)、载脂蛋白B(ApoB)、解耦联蛋白(UCD)以及其他10个鸡脂肪性状重要候选基因进行多态性检测,计算候选基因标记间LD参数∣D'∣与r2,分析这些候选基因标记间的LD模式并探讨其规律.初步发现了以下特征:1、在各候选基因内,标记间的∣D'∣与r2值并不匹配,取值区间差异很大,∣D'∣值普遍大于r2;另外,在有些基因内的相同标记间,∣D'∣、r2值相差很大,甚至在∣D'∣=1时,r2接近于0.2、在不同基因甚至在同一基因内不同区域LD水平差异很大且物理距离与LD关系并不成线性关系.3、在有些基因内,如ApoB基因,相间位点间的∣D'∣和r2值大于相邻位点间的值.4、有些基因,如PPAR4-γ,相同标记间LD水平在高、低脂系间存在很大差异.本研究结果提示,在群体遗传学研究中进行候选基因LD分析时,LD参数r2的应用价值比∣D'∣更大.     

利用双向导入系剖析水稻源、库相关性状的QTL

以我国高产籼稻特青和美国优质粳稻Lemont为亲本培育的双向回交导入系为材料,采用单核苷酸多态性标记定位源相关性状(剑叶长、剑叶宽、剑叶面积、叶干重和比叶重)和库相关性状(穗总粒数、千粒重和穗实粒重)的QTL.特青剑叶长、穗总粒数和穗实粒重显著大于Lemont,剑叶宽则显著小于Lemont.双向导入系群体检测到影响源、库相关性状的QTL 62个,平均每个QTL解释群体表型变异的9.0％,变幅为3.0％ ～27.9％.Lemont背景导入系在第2、3、4、6、9和11等6个染色体的区段同时定位到影响源、库相关性状QTL 17个,占Lemont背景导入系定位QTL总数的50％.特青背景导入系在第1、3、4、8和12等5个染色体区段同时定位到影响源、库相关性状的QTL 13个,占特青背景导入系定位QTL总数的28.3％.Lemont背景下绝大多数位点导入特青等位基因均增加性状值,而特青背景绝大多数位点导入Lemont等位基因都减小性状值.两个背景共同检测到影响源、库相关性状的QTL有18个,占定位到62个QTL的29.0％,表明源、库相关性状QTL定位存在明显的遗传背景效应.发现第3染色体影响剑叶长、剑叶面积、叶片干重、每穗总粒数和穗实粒重的35576704 ～36341768区间和第4染色体影响比叶重、穗总粒数和穗实粒重的4560663 ～13503095区间,在以往不同群体中均被检测到,是影响水稻源、库相关性状的重要染色体区域,对标记辅助选择培育源、库协调的超高产水稻品种具有重要的应用价值.     

水稻品种耐热性与相关生化指标的关联分析

研究高温胁迫下水稻生化特性变化及其与品种耐热性的关系,可为水稻耐热性育种、耐热品种的鉴定和热害后补偿栽培技术研究提供依据。采用人工智能温室对水稻幼穗分化期到抽穗开花期进行高温处理,研究了高温胁迫对水稻叶片叶绿素、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白等6项生化指标含量变化的影响,对各品种生化指标变化与热敏感指数进行多元回归分析筛选水稻耐热性鉴定指标。结果表明,高温胁迫后,水稻叶片叶绿素、可溶性糖以及内源多胺含量在3个处理阶段均呈下降趋势,但耐热品种下降幅度明显小于热敏感品种;脯氨酸和丙二醛含量变化趋势与之相反,耐热品种脯氨酸含量上升幅度明显大于热敏感品种,而丙二醛含量上升幅度则明显小于热敏感品种;高温处理7 d后,叶片可溶性蛋白含量上升,处理14 d和21 d后呈逐渐下降趋势。高温胁迫后,叶绿素、可溶性糖、脯胺酸、可溶性蛋白、丙二醛以及内源多胺等含量变化与水稻耐热相关性存在较大差异。叶绿素、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛以及内源多胺含量可以作为水稻幼穗分化期到抽穗开花期耐热性鉴定的生化指标。     

全基因组关联分析在作物育种研究中的应用

全基因组关联分析(GWAS)是一种针对全基因组范围内的遗传变异进行基因分型,寻找某一群体内性状与分子标记或候选基因间关系的分析方法。GWAS对于连锁标记开发、目的基因挖掘和复杂性状的遗传研究具有重要作用,在作物数量性状研究和作物育种中得到了广泛的应用。本文简要综述了利用GWAS挖掘与作物重要性状关联基因的研究过程中,群体结构、群体数量、连锁不平衡(LD)等因素对GWAS的影响,并重点分析了GWAS在粮食作物育种研究中取得的最新进展,初步讨论了GWAS对作物遗传育种的意义、存在的问题和未来发展趋势等,为利用GWAS在作物育种方面的运用,促进作物分子标记辅助育种以及提高育种效率提供了一定的理论依据。     

金针菇种质资源5个农艺性状与SSR标记的关联分析

金针菇(Flammulina velutipes)是一种重要的商业化栽培食用菌,为挖掘控制金针菇重要农艺性状的基因组区段,本研究以90份金针菇种质资源为实验材料,测定其原基期、菌柄直径、菌柄长度、菌盖直径和单瓶产量5个农艺性状,利用全基因组序列开发的95份多态简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记对供试材料进行基因组扫描,在分析实验材料的群体结构和连锁不平衡基础上,采用一般线性模型方法对5个农艺性状进行关联分析。结果表明,各供试材料的5个农艺性状均有极显著差异。95份多态SSR标记共检测到582个等位变异,平均每个位点的等位变异数为6.13个。标记多态信息含量(polymorphism information content,PIC)变化范围为0.204~0.818,平均为0.542。群体遗传结构分析将供试材料分为8个亚群体,群体内SSR位点间存在较高的连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD),不平衡程度D’值大于0.5的组合数占总组合数的33.01%。关联分析检测出28个标记与5个性状显著相关,其中原基期的关联标记有2个,菌柄直径的关联标记有12个,菌柄长度的关联标记有3个,菌盖直径的关联标记有9个,单瓶产量的关联标记有5个。关联SSR标记对表型变异解释率的变幅为5.11%~23.55%。研究表明,所选金针菇种质资源群体的遗传多样性以及连锁不平衡程度较高,适用于关联分析研究。本研究结果对金针菇核心种质资源库构建以及分子标记辅助育种具有参考价值。     

京海黄鸡繁殖性状与29个多态位点的关联性

为了寻找影响鸡(Gallus gallus)繁殖性状的候选基因,本研究利用单核苷酸多态(single nucleotide polymorphism,SNP)芯片分型技术,利用已报道的影响鸡繁殖性状的29个位点对396只京海黄鸡母鸡的29个位点直接进行SNP分型,并对11个繁殖性状进行关联分析。结果发现,29个SNP中,有12个SNP与至少1个繁殖性状关联显著(P0.05),其中有7个SNP同时与2个繁殖性状关联显著(P0.05)。所有繁殖性状中,与京海黄鸡开产体重关联显著的SNP有1个,与京海黄鸡462 d产蛋数关联显著的SNP有2个,与蛋重关联显著的SNP有6个,与开产体重关联显著的SNP有6个,与综合选择指数关联显著的SNP有2个,与后代健雏率关联显著的SNP有1个,没有发现与300 d产蛋数、300~462 d产蛋数和后代孵化率关联显著的SNP。同时,根据这些位点的群体遗传参数发现,12个SNP的平均多态信息含量偏低,说明京海黄鸡有持续选育提高的可能性和必要性。大部分有利基因型为纯合基因型,但有部分基因型为杂合基因型。对与12个SNP最近的功能基因犰狳(Priodontes maximus)重复基因(armadillo repeat gene deleted in velocardiofacial syndrome,ARVCF)、集落刺激因子3受体基因(colony stimulating factor 3receptor,CSF3R)和ODZ同源物2基因(odz,odd Oz/ten-m homolog 2,ODZ2)的功能探讨发现,这些基因可以通过不同的途径影响鸡的繁殖性状。本研究为鸡繁殖性状候选基因的进一步研究提供了基础资料。     

辣椒重要农艺性状关联分析与优异等位变异发掘

为了发掘辣椒株高、始花节位、单果质量、果纵径、果横径、果形指数和果肉厚度等重要农艺性状的关联位点和优异等位变异,本研究以194份辣椒核心种质为试验材料,利用广义线性模型(GLM)和混合线性模型(MLM)两种方法,基于分布于辣椒12条染色体的58个SSR标记,对上述7个农艺性状开展了关联分析。结果表明,GLM方法检测到20个SSR关联位点,解释的表型变异率为2.09%～21.91%;MLM方法检测出17个SSR关联位点,能解释2.07%～7.24%的表型变异;有12个位点被两种方法同时检测到;基于关联位点各等位变异的表型效应,发掘出TC7268Sa、CAMS-327a、HpmsE132a、ge35-141pmH0135Ca、CAMS-454c和Hpms2-24a等优异等位变异,筛选出B003、B010、B015、B020、B022、B042、B048、B052、B097、B111、B134、B138、B166、B178、B351、B352、C005、C014、V06C0007、V06C0295、V06C1082、V06C1088、V06C1187、V06C1321、V06C1600、V0...     

Low Level of Linkage Disequilibrium at the COMT (Caffeic Acid O-methyl Transferase) Locus in European Maize (<Emphasis Type="Italic">Zea mays</Emphasis> L.)

During recent decades, the whole plant yield of European maize (Zea mays L.) has increased substantially. However, during the same period of time cell wall digestibility, and consequently fodder quality, has decreased. Alleles for digestible cell walls have thus been lost, either during breeding for stalk standability or by genetic drift during breeding for grain yield. The brown-midrib 3 mutant (bm3) in maize (Z. mays L.), controlled by the caffeic acid O-methyl transferase (COMT) locus, has a positive influence on maize fodder quality. In this study, 42 European maize lines were used to evaluate the nucleotide diversity and linkage disequilibrium (LD) pattern across 2.3 kb of this locus. In agreement with what has been found for other maize loci, we found high diversity values (π = 0.00834), rapid LD decay even in an elite line sample, and indication of selection as well as of recombination events for seven site combinations. The diversity values differed slightly between inbreds of the Flint and Dent pools and most haplotypes were specific for one of the two heterotic groups. The polymorphisms identified at this single locus enable the construction of single nucleotide polymorphisms (SNP) and indel markers for haplotype identification and a rough discrimination of inbreds into Flint and Dent heterotic groups. The results reported here document the degree of allelic diversity in breeding materials and allow for targeted search of novel alleles in genetic resources.     

水稻4种农艺性状QTL的初步定位分析

本研究以粳稻品种＂藤坂5号＂与籼稻品种＂江西丝苗＂为亲本杂交构建的F2分离群体（137个单株）作为作图群体,对控制水稻株高、剑叶宽、剑叶长和剑叶长宽比4种农艺性状的QTL进行定位分析。分别在第1、3、4和7染色体上检测到7个QTLs,其中qPH-3、qFLLW-4和qFLW-3在其所控制的相应性状（株高,剑叶宽和剑叶长宽比）所定位到的QTL中的贡献率是最大的,是主效QTL。然而,在本研究中并未检测到控制剑叶长的QTL。这些分析结果为进一步的分析和精细定位奠定基础,为育种和种质创新提供理论依据。     

基于SNP标记的504份番茄种质资源遗传多样性分析

为深入了解番茄种质资源的遗传多样性,运用竞争性等位基因特异性PCR(KASP)技术,利用前期筛选出的60对多态性较高的单核苷酸多态性标记(SNP),对收集的504份番茄种质资源进行遗传多样性分析、聚类分析、主成分分析及群体结构分析。结果表明,60个SNP分子标记共检测到181个等位基因,基因多样性平均值为0.450,期望杂合率(He)平均值为0.069,多态性信息值(PIC)变化范围为0.171~0.583,平均值为0.381。在遗传距离为0.36时,504份番茄材料被划分为7个类群,各材料间的平均遗传距离为0.62;根据主成分分析结果将群体分为3个类群;基于SNP标记对参试材料进行群体结构分析,在K=3时,504份番茄种质资源被划分为3类。本研究筛选出的60对SNP标记的多态性为中度偏高,番茄种质资源遗传多样性较丰富,可为后续宁夏地区番茄的核心种质构建及种质资源的有效利用提供理论依据。     

甘蓝型油菜5个重要性状QTL分析*

利用种皮色泽差异显著的甘蓝型油菜(Brassica napus)黄籽GH06和黑籽P174为亲本以及由它们构建的132个F2：3家系群体，对饼粕蛋白质含量、皮壳率、皮壳含油量、千粒重及种子含油量5个性状进行考察及QTL分析，5个性状均表现为连续分布，有的甚至表现出单向或双向超亲优势，表明5个性状均为多基因控制的数量性状。5个性状共检测到13个QTL，其中千粒重1个QTL，对表型变异贡献率为18.7%；饼粕蛋白质含量5个QTL，解释表型变异在7.8% ~14.4%之间；皮壳率3个QTL，解释表型变异在26.5%~32.8% 之间；皮壳含油量3个QTL及种子含油量1个QTL，解释表型变异在8.3% ~12.1%之间。在第20连锁群上，发现有饼粕蛋白质含量QTL与皮壳含油量和千粒重QTL重叠的区段。