玉米株高和穗位高的调控机理研究

玉米是中国重要的粮食作物,株高和穗位高更是玉米理想株型的重要指标,与产量密切相关,由多基因调控.矮秆基因被用来提高作物的抗倒性、生态适应性和收获指数.随着机械化穗收和粒收的普及,对矮秆玉米的育种需求日益突出,亟待拓宽玉米育种的矮化和抗倒伏种质资源.就矮化机理进行深入研究,可进一步拓展种质资源多样性及矮杆基因丰富性.尽管...     

玉米株高和穗位高性状全基因组关联分析

适宜的株高和穗位高可提高植株的养分利用效率及抗倒伏性,对玉米增产和稳产具有重要意义。为揭示玉米株高和穗位高遗传机制,本研究以854份玉米自交系为关联群体,利用均匀分布于玉米10条染色体的2795个SNP标记对4个环境下玉米株高、穗位高以及穗位系数进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。共定位到81个显著关联SNP位点(P<0.0001),其中与株高显著关联的SNP为35个,单个位点表型解释率为0.02%～6.23%;与穗位高显著关联SNP为31个,单个位点表型变异解释率为0.03%～3.06%;与穗位系数显著关联的SNP位点为24个,单个位点表型变异解释率为0.03%～6.64%。进一步鉴定出15个可在2个及以上环境共定位的稳定SNP,其中6个为本研究首次发现, 9个位于前人定位QTL区间或/和关联SNP位点2 Mb范围内。在15个稳定SNP位点上下游各200kb的置信区间共发现83个功能注释基因,结合文献分析筛选出了每个位点最有可能的候选基因,这些候选基因主要参与激素合成与信号转导、糖类代谢、细胞分裂调控等途径。鉴定出6个...     

利用WGCNA鉴定玉米株高和穗位高基因共表达模块

株高和穗位高是玉米株型的重要影响因子,与产量性状紧密相关。加权基因共表达网络分析(weightedgene co-expression network analysis, WGCNA)是探索基因网络与特定性状间关联关系的重要方法,为株高和穗位高相关基因的挖掘提供新途径。本研究利用郑58、掖478、昌7-2和黄早四及其组配的杂交种郑单958、安玉5号、郑58/黄早四和掖478/黄早四,结合其在45,000株hm^–2和67,500株hm^–2条件下的转录组数据,采用WGCNA构建了2种密度条件下的共表达网络,分别得到24个和21个共表达模块,并鉴定到与株高和穗位高显著且高度相关(相关系数的绝对值>0.50)的共表达模块15个,其中两性状相同的模块共6个。基因功能富集分析结果表明,株高和穗位高共表达模块主要参与生长发育、光合作用、响应光刺激、植物激素、碳水化合物合成/代谢等重要活动。根据模块内基因的连接度,发现乙烯响应因子EREB14、硫胺素酶TENA2、磷酸甘油酸激酶PGK、谷胱甘肽转移酶GST2和琥珀酸脱氢酶SUDH7等是模块内的核心基因。...     

基于多重相关RIL群体的玉米株高和穗位高QTL定位

株高和穗位高是玉米育种中的重要农艺性状。本研究利用我国玉米育种中骨干亲本黄早四与来自不同杂种优势群的其他11个骨干自交系组配11个RIL群体,开展基于单环境、联合环境的QTL分析,分别检测到269个和176个QTL。通过区段整合,检测到21个株高主效QTL及15个穗位高主效QTL,这些QTL分布在第1、第2、第3、第6、第7、第8、第9、第10染色体上。相对于共同亲本黄早四而言,部分QTL在不同RIL群体中的效应方向一致,来自共同亲本黄早四的等位基因在不同群体中能够稳定地表达。同时,还分别定位到在多环境下稳定表达的5个株高、4个穗位高“环境钝感QTL”。此外,进一步鉴定出5个重要的株高和穗位高QTL富集区段(bin 1.01-1.02,1.08-1.11,3.05,8.03-8.05和9.07),这些区段均包含多个株高和穗位高相关QTL,如bin3.05位点包含7个QTL,bin8.03-8.05位点分别包含9个QTL,且这些QTL至少在3个不同环境中能够被检测到,这些区域对QTL的精细定位和克隆有重要参考价值。     

玉米梯度热带群体株高和穗高遗传变异研究

【研究目的】为创新玉米育种新材料。【方法】选用热带种质按照不同比例导入到温带种质中,构建梯度热带种质群体,以梯度热带种质群体为试验材料,探讨群体遗传潜力及性状遗传差异。【结果】研究表明,株高(PH)和穗位高(EH)群体间遗传差异极显著,梯度群体的株高和穗位高从100%热带种质群体到50%的热带种质群体呈现出逐渐增高的趋势,但变化幅度不大,当热带种质比例降到25%和12.5%时,株高和穗位高显著降低。【结论】导入12.5%或25%热带种质能产生较广泛变异,符合育种需要。     

甜荞株高和茎粗的遗传分析

甜荞极易倒伏, 而株高和茎粗是影响甜荞倒伏的重要性状。以高秆健壮品种酉荞2号和矮秆纤细品种乌克兰大粒荞为亲本配制正、反交组合, P₁、P₂、F₁、B₁、B₂和F₂群体株高和茎粗的遗传分析表明, 株高和茎粗的最适遗传模型均为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。株高正交组合中2对主基因加性效应均为-1.39, 显性效应分别为-6.59和-7.91, B₁、B₂和F₂群体主基因遗传率分别是45.73%、63.49%和81.12%, 多基因遗传率分别是27.41%、0.95%和0; 反交组合中2对主基因加性效应值均为-1.63, 显性效应分别为-7.03和-4.19, B₁、B₂和F₂群体中主基因遗传率是41.51%、66.18%和81.81%, 多基因遗传率分别是11.19%、0和0。茎粗正交组合中2对主基因加性效应均为0.03, 显性效应分别为-0.50和-0.08, B₁、B₂和F₂群体中主基因遗传率分别是37.26%、48.80%和72.10%, 多基因遗传率分别是11.18%、0和0; 反交组合中2对主基因加性效应均为-0.15, 显性效应分别为-0.30和-0.16, B₁、B₂和F₂群体中主基因遗传率是76.22%、47.12%和82.51%, 多基因遗传率分别为0、14.53%和0。可见, 株高的主基因+多基因遗传率在80%以上, 可在低世代进行选择; 茎粗的主基因+多基因遗传率在80%以下, 采取合理的栽培措施可以提高荞麦抗倒伏能力。     

水稻株高和每穗颖花数的6个世代联合遗传分析

为探明杂交水稻株高和每穗颖花数的遗传规律,以2个大穗高秆籼稻恢复系WHR2和DSBao、1个矮秆籼稻恢复系矮93为试验材料,配制2个杂交组合WHR2×矮93、DSBao×矮93,由此产生的P_1、P_2、F_1、B_1、B_2和F_2 6个世代群体,运用主基因+多基因混合遗传模型,对株高和每穗颖花数2个性状进行了遗传分析。结果表明,株高和每穗颖花数性状的遗传模型均符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。根据遗传模型,对模型中成分分布进行拟合,真实地再现性状的次数分布规律。同时发现,2个性状的遗传均以加性效应为主。植株高对植株矮呈部分显性,在杂种优势利用中可以提高杂种的生物产量,增强杂种抗倒性。每穗颖花数的少对多呈部分显性,不利于大穗的形成,影响产量优势的发挥。因此,为了合理利用矮93亲本的株高较矮特性,选用遗传距离较远、丰产性高的恢复系或不育系杂交,打破每穗颖花数不利基因的连锁,选育高产杂交水稻新组合。     

滴灌条件下不同密度对春玉米株高和茎粗的影响

本试验对不同种植密度下的春玉米株高、茎粗和叶面积进行了比较分析.结果表明,在其他田间管理措施都相同的条件下,春玉米的株高和茎粗均随着密度的增加符合单峰型曲线.种植密度为12.0万株/hm2时,株高达到最大值,茎粗在密度10.0万株/hm2时达到最大值.通过拟合方程求偏导得出春玉米最高的株高为263.51 cm,相应的密度为10.55万株/hm2;最大茎粗为2.52 cm,相应的密度为8.24万株/hm2.     

利用永久F2群体在不同光周期环境下定位玉米株高QTL

为了研究热带玉米株高的遗传机制, 利用温热组合黄早四×CML288衍生的重组自交系群体构建了一个包含278个组合的永久F₂群体, 分别在海南三亚、河南郑州和洛阳、北京昌平和顺义等5个地点3种光周期环境中进行株高鉴定。利用复合区间作图法在3种光周期环境下共定位到12个不同的玉米株高QTL。位于第1染色体上的qPH1-2和位于第4染色体上的QTL qPH4在3个环境中同时被检测到, 表明这2个QTL在不同日照环境下均能稳定表达。位于第3染色体上的qPH3在短日照环境下能解释株高遗传变异的32.13%, 而在2个长日照环境下并未被检测到, 表明此QTL是短日照环境下特异表达的主效QTL。第10染色体上QTL qPH10-1分别解释2个长日照环境中株高遗传变异的25.39%和39.58%, 是长日照环境下特异表达的主效株高QTL。     

玉米穗上叶叶夹角的遗传分析

以郑58×昌7-2,C8605-2×598,CN165×81162为亲本构建了3个四世代群体,分别测定穗上第三叶、第二叶、第一叶的叶夹角,并利用单个分离世代分析方法研究叶夹角的遗传规律。结果表明,郑58×昌7-2组合穗上3片叶符合E₆模型,即两对等显性主基因+加性一显性多基因混合遗传模型,C8605-2×598组合、CN165×81162组合穗上3片叶均符合E₁模型,为两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型。郑58×昌7-2组合穗上第二叶,C8605-2×598组合穗上第一叶、第三叶及CN165×81162组合穗上3片叶主基因遗传率较高,均在70%以上,受环境影响较少,在株型选择时可以作为选择对象。本研究结果为叶夹角的QTL定位和玉米株型育种提供了参考依据。     

5个玉米自交系数量遗传分析

选用5个玉米优良自交系按双列杂交设计,对其株高、穗位高、茎粗等7个主要性状进行遗传分析.结果表明各个性状广义遗传力达到29%以上,其中穗长的遗传力最大,达到 59%;在杂种优势率方面,Suwan3×Suwan1、Suwan3×下层云优78、NS1×下层云优78、台南 17×Suwan1、台南 17×下层云优78组合较好.其中Suwan3×下层云优78、台南 17×下层云优782个组合鲜重的中亲优势率均为正值,最高迭 13.05%.其超亲优势率分别为 4.86%和 3.12%;在配合力方面,穗长一般配合力并不显著,而特殊配合力却达到极显著水平,表现出较强的非加性效应.可见,5个自交系的遗传力均达到中等及以上强度,下层云优 78、Suwan1 表现出较高的遗传力.在育种中具有一定的利用价值.     

利用三重测交群体剖析玉米株高与穗位高杂种优势的遗传学基础

以玉米强优势杂交种组合豫玉22及其重组近交系为材料,按照TTC (triple testcross)遗传交配设计,组配了270个测交后代的TTC群体。利用复合区间作图法,对控制株高与穗位高的QTL进行了分析,分别检测到20和17个主效QTL,其中超显性位点最多(11个和8个),加性次之(5个和6个),显性(2个和0个)和部分显性较少(2个和3个)。分析发现,存在同时控制株高与穗位高杂种优势的QTL区域,即Bin1.06区域(umc2151~umc1122)、Bin3.05区域(umc2127~umc2166~ umc1539)以及Bin7.03区域(umc1865~umc1888),这也与在各个环境中株高与穗位高的相关性吻合。另外,还分别检测到两性状4个和7个QTL与遗传背景之间的互作,22对和12对标记间的互作,分别解释表型变异的3.26%~16.58%和3.44%~22.41%,说明上位性也可能与这两个性状及其杂种优势的形成有重要关系。     

棉株不同果枝节位开花和成铃的遗传分析

对陆地棉(Gossypium hirsutum L.)4个亲本品种的完全双列杂交资料,按加性和显性的遗传模型分析了棉株不同果枝节位的开花成铃表现。不同果枝节位开花率和成铃率的方差分析结果表明,固定效应和随机效应都达到了极显著水准。棉花单株开花数和成铃数主要决定于植株内围果枝节位的开花数(60.77%)和成铃数(73.44%)。棉花植株上部的开花数(41.83%)和成铃数(38.11%)高于下部(花28.54%,铃34.29%)和中部(花25.69%,铃24.58%),从而得出了由果枝节位预测不同果枝节位开花率和成铃率的回归公式。遗传方差分量的估算结果表明,棉株下部内围果节的开花成铃主要受基因显性效应的影响,中部内围果节的则同时受到基因加性和显性效应的影响,而上部内围果节的主要受基因加性效应的影响,外围果枝节位只有很低的广义遗传率(花29.27%,铃15.03%)。各果枝节位举株开花率和单株成铃率与皮棉产量的显性相关均未达到显著水准,加性相关和表现型相关基本上表现相同的趋势,但加性相关系数的绝对值一般大于表现型相关系数。开花率和成铃率与皮棉产量的相关在中、下部内围果枝节位一般为负值,上部内围果枝节位则多为正值,外围果枝节位的相关性较弱。各果枝节位开花数的狭义遗传率与皮棉产量的加性相关系数都高于相应部位成铃数。     

小麦株高QTL定位及其水分环境互作遗传分析

为探讨小麦株高(PH)分子数量性状遗传及其QTL与水分环境互作关系,以冬小麦重组近交系群体(RIL)(陇鉴19(耐旱)×Q9086(水分敏感))120个株系为试验材料,采用条件复合区间作图法对4个环境不同水分条件下株高进行QTL定位分析。结果表明,小麦RIL群体株高对水分环境反应敏感,群体中各株系呈现广泛变异和超亲分离,属于微效多基因控制的复杂数量性状,易受水分环境影响。共检测到19个和45对控制株高的加性QTL(AQTL)和上位性QTL(AA-QTL),分布在除3D以外的其他20条染色体上。这些A-QTL和AA-QTL表达通过正向或负向调控影响株高表型变异,贡献率分别为0.47%~7.14%和0.34%~2.93%。发现了2个多环境均能稳定表达的AQTL(Qph.acs-5A.1和Qph.acs-7A.1),以及2个A-QTL热点区域(Xbarc1072~XBarc167(2B)和Xksum253~Xbarc164(5B))。所检测到的A-QTL和AA-QTL与干旱胁迫环境互作普遍负向调控株高表型。加性效应和上位性效应是决定小麦株高的主要遗传因子。在干旱胁迫条件下,这种遗传主效应均不同程度降低株高表型。可为小麦抗旱遗传改良和分子标记辅助选择育种奠定理论基础。     

6份玉米自交系主要数量性状遗传分析

按照増广NCII完全双列杂交试验设计,以4个目前市场上主推品种的父本系作测交系,对6份自选系的主要数量性状进行遗传分析,共配制24个杂交组合。分析了6份玉米自交系在产量、果穗、植株农艺性状的配合力及与产量间的关系及各个组合产量的平均杂种优势。一般配合力分析结果表明,自交系L2170、L2188能降低穗位高,提高茎秆穿刺强度和茎秆直径,可用作矮秆抗倒育种材料;自交系L2177和L2188表现增产,增加穗行数和行粒数,而L2170、L2178、L2210表现相反。特殊配合力分析结果表明,自交系L2177、L2178、L2188增大穗长、提高穗行数和行粒数,而L2210表现相反;自交系L2188、L2202表现增产,且L2202表现减少秃尖,提高容重。产量的一般配合力、总配合力与小区产量的相关系数均达到显著、极显著水平;产量平均杂种优势分析结果表明,L2177的杂种优势最强,平均杂种优势值为7.93;其次为自交系L2188,平均杂种优势值为6,筛选出L2188×甸49(29.33)、L2202×吉D43076(21.89)、L2202×甸49(19.08)、L2177×甸49(13.11)等...     

基于SNP标记的玉米株高及穗位高QTL定位

为进一步弄清玉米株高和穗位高的遗传机理,为育种生产提供服务,本研究以K22×CI7、K22×Dan3402个F₂群体为作图群体,利用覆盖玉米10条染色体的SNP标记构建了2个连锁图谱。并将这2个F₂群体衍生的分别含237和218个家系的F_2:3群体用于田间性状的鉴定。用复合区间作图模型对2个群体的株高、穗位高表型进行QTL定位分析,结果显示,在武汉和南宁两种环境条件下共定位到21个株高QTL和27个穗位高QTL;单个QTL表型变异贡献率的变幅为4.9%~17.9%;株高和穗位高QTL的作用方式以加性和部分显性为主;第7染色体上可能存在控制株高和穗位高的主效QTL。     

不同环境条件下水稻生育期和株高的QTL分析

利用籼稻品种窄叶青8号(ZYQ8)和粳稻品种京系17(JX17)为亲本构建的加倍单倍体(doubled haploid, DH)群体及其分子连锁图谱,在5个环境中对生育期和株高进行QTL比较分析。结果表明,共检测到10个QTL,两种环境以上能重复检出的QTL9个,这些QTL在不同的环境中的加性效应方向一致,但遗传效应差异较大;其中没有1个QTL在5种环境