河北省旱碱麦品质和抗性相关基因的KASP标记检测

利用12个小麦品质、抗病和抗逆等相关的KASP标记,对河北省育成的部分旱碱麦和农家种(54份)进行KASP标记检测.结果表明,在品质方面,有15份材料含有Glu-D1基因的高分子量麦谷蛋白亚基5+10,有32份材料是Glu-A1基因的Ax1 orAx2*强筋单倍型.在抗病性方面,有25份含有抗叶锈病基因Lr34,有27...     

河北省小麦品质相关基因的KASP标记检测

为了加速小麦品质改良,利用高通量KASP标记检测1970年以来河北省审定的小麦品种153份,这些功能标记包括检测1RS/1BL和1RS/1AL易位系、高分子量麦谷蛋白亚基、籽粒硬度、提高籽粒蛋白含量和促进直链淀粉合成,以及与籽粒品质颜色相关基因的KASP标记,共计22个。结果表明,1RS/1BL和1RS/1AL易位系占比分别是43.14%和9.15%;5个标记检测高分子量麦谷蛋白亚基,Glu-A1位点Glu-Ax1和Ax2*亚基占比分别是39.22%和11.76%,Glu-B1位点Bx7OE亚基占比1.96%,Glu-D1位点1Dx5+1Dy10亚基占比13.07%。3个标记检测小麦籽粒硬度基因,Pina-D1b、Pinb-D1b和Pinb-B2b等位变异,占比分别是5.88%、70.59%和35.95%;没有检测到与提高籽粒蛋白含量和促进直链淀粉合成有关的基因Gpc-B1和Wx-B1的优异等位变异;检测了10个与籽粒品质颜色有关的基因Ppo-A1、Ppo-D1、Psy-A1、Psy-B1、Psy-D1/Sr25、Zds-A1、Lox-B1、TaLyc-B1、TaPds-B1和TaPod-A1,优异等位变异占比分别是69.93%、7.19%、27.45%、9.15%、100.00%、15.03%、75.82%、71.90%、25.49%和25.49%,其中Ppo-D1位点的优异等位变异呈逐年下降的趋势。综上所述,KASP标记可高效检测小麦品质相关基因的优异等位变异,在河北省小麦品质改良中有很好的应用前景。     

大豆引进种质抗胞囊线虫病、抗花叶病毒病和耐盐基因型鉴定及优异等位基因聚合种质筛选

我国从美国、俄罗斯、日本等26个国家或地区共引进大豆种质3218份, 仅对部分种质进行了大豆胞囊线虫病(Soybean cyst nematode, SCN)、大豆花叶病毒病(Soybean mosaic virus, SMV)和盐敏感性的抗性鉴定, 但基因型的系统分析尚未见报道。本研究针对大豆抗胞囊线虫病3个基因(rhg1、Rhg4、SCN3-11)和耐盐基因(GmSALT3)开发KASP标记5个, 结合与大豆花叶病毒抗性相关的1个SCAR标记(SCN11), 对1489份大豆引进种质进行基因型鉴定。结果表明, 具有优异等位基因的种质共1084份; 携带3个位点优异等位基因的种质19份, 包括抗胞囊线虫病3个位点(rhg1、Rhg4、SCN3-11)叠加(Peking型)种质3份, 聚合抗胞囊线虫病基因和抗花叶病毒病标记7份, 聚合抗胞囊线虫病和耐盐基因2份, 聚合抗胞囊线虫病、抗花叶病毒病和耐盐基因7份; 携带4个位点优异等位基因的种质9份, 包括聚合抗胞囊线虫病基因和抗花叶病毒病标记6份, 聚合抗胞囊线虫病和耐盐基因2份, 聚合抗胞囊线虫病、抗花叶病毒病和耐盐7份; 携带5个位点优异等位基因8份, 聚合了抗胞囊线虫病、抗花叶病毒病和耐盐优异等位变异。在这些携带优异等位变异的种质中, 44份已由前人证明具有相应的抗性。携带3个或3个以上优异等位基因的36份种质中, 有52.78%种质的一种或两种特性已被报道。在不携带抗性优异等位变异的种质中, 93份已证明有耐盐性或对SMV3号株系抗性, 这些种质可能存在新的抗性(等位)基因。本研究利用高通量分子标记筛选出的携带抗病、抗逆优异等位基因的种质为我国大豆资源表型鉴定、抗源的快速筛选及利用提供理论依据和新思路。     

新疆陆地棉经济性状优异等位基因位点的遗传解析

【目的】基于SSR(Simple sequence repeat,简单序列)标记展开对陆地棉经济性状的关联分析,挖掘优异等位变异位点,解析新疆陆地棉经济性状的遗传基础,为新疆陆地棉的遗传机理研究和高效的陆地棉分子设计育种提供理论依据。【方法】利用筛选出覆盖棉花全基因组的73对SSR标记对新疆156份陆地棉品种进行多态性扫描;采用R语言绘制boxplot图,利用TASSEL软件进行关联分析,挖掘与产量、纤维品质性状相关联的优异等位变异位点。【结果】通过对6个环境下新疆陆地棉品种的产量、品质相关性状进行关联分析,获得与产量性状相关的等位变异位点10个,表型变异解释率为6.69%～9.88%,平均值为8.43%;与纤维品质性状相关的等位变异位点23个,表型变异解释率为3.73%～13.22%,平均值为7.52%。其中22个QTL(Quantitative trait locus)已被报道,有10个QTL的关联性状与前人研究一致。【结论】新疆陆地棉品种的群体遗传结构简单,连锁不平衡水平低,6个环境条件下表型性状变化趋势较稳定。基于SSR的关联分析,发掘了与产量和纤维品质相关的优异等位变异基因及聚合优异等位基因位点的典型材料。     

油菜素内酯代谢相关基因BAS1等位变异影响小麦籽粒密度及粒重表型

BAS1(phy B activation-tagged suppressor1)是调控油菜素内酯活性的关键基因。本研究利用由和尚麦和豫麦8679杂交后代构建的RIL群体(包括129个家系),研究了BAS1和小麦千粒重、籽粒密度两个产量性状的关系。结果表明BAS1基因位点等位变异对千粒重和籽粒密度具有显著的影响,B型等位基因的家系其千粒重和籽粒密度均值均显著高于A型等位基因的家系。相关分析表明,BAS1位点等位变异分别与千粒重和籽粒密度呈显著(0.178*)和极显著(0.327***)正相关。研究结果揭示了BAS1基因位点等位变异与小麦粒重、籽粒密度间的密切联系,这对解释小麦产量形成机制及其指导高产育种具有重要的意义。     

中国栽培和野生大豆农艺及品质性状与SSR标记的关联分析 II. 优异等位变异的发掘

在前文研究已检出与农艺品质性状显著关联的SSR位点的基础上, 本文进一步对与性状关联位点的等位变异作解析, 通过将携带某等位变异的所有材料表型均值与携带无效等位基因(null allele)材料表型均值做比较, 估计等位变异的潜在表型效应增量(减量), 进一步利用该信息估计位点增效(减效)等位变异的平均效应, 鉴别出一批农艺品质性状优异位点、等位变异及携带优异等位变异的载体材料。发现在栽培及野生种质中检出的优异等位变异有同、有异、有互补性。发现关联位点正、负效应等位变异均值间有差异, 可根据育种目标性状选择要求, 选取适合的位点及相应等位变异。同一标记位点可与多性状关联, 其等位变异在不同性状间各有其表型效应的方向和大小; 等位变异在相关性状效应上方向、大小的异同解释了性状间正、负相关的遗传原因。关联作图得到的信息可以弥补家系连锁法QTL定位信息的不足, 并直接利用等位变异信息进行亲本选拔、组合选配及后代等位条带辅助选择以提高育种成效。     

中国栽培和野生大豆农艺及品质性状与SSR标记的关联分析Ⅱ.优异等位变异的发掘

在前文研究已检出与农艺品质性状显著关联的SSR位点的基础上,本文进一步对与性状关联位点的等位变异作解析,通过将携带某等位变异的所有材料表型均值与携带无效等位基因（null allele）材料表型均值做比较,估计等位变异的潜在表型效应增量（减量）,进一步利用该信息估计位点增效（减效）等位变异的平均效应,鉴别出一批农艺品质性状优异位点、等位变异及携带优异等位变异的载体材料。发现在栽培及野生种质中检出的优异等位变异有同、有异、有互补性。发现关联位点正、负效应等位变异均值间有差异,可根据育种目标性状选择要求,选取适合的位点及相应等位变异。同一标记位点可与多性状关联,其等位变异在不同性状间各有其表型效应的方向和大小;等位变异在相关性状效应上方向、大小的异同解释了性状间正、负相关的遗传原因。关联作图得到的信息可以弥补家系连锁法QTL定位信息的不足,并直接利用等位变异信息进行亲本选拔、组合选配及后代等位条带辅助选择以提高育种成效。     

大豆杂种产量相关的位点及等位变异分析

选用来源于中国黄淮和美国的熟期组II~IV的8个大豆品种, 按Griffing方法II设计, 配成28个双列杂交组合, 包括8个亲本共计36份材料。选用300个SSR标记, 对8个大豆亲本进行全基因组扫描, 利用基于回归的单标记分析法, 对大豆杂种产量和分子标记进行相关性分析, 估计等位变异的效应和位点的基因型值, 剖析杂种组合的等位变异。结果表明, 300个SSR标记中有38个与杂种产量显著相关, 分布于17个连锁群上, 其中D1a和M等连锁群上较多, 有8个位于连锁定位的QTL区段内(±5 cM)。单个位点可分别解释杂种产量表型变异的11.95%~30.20%。杂种的位点构成中包括有增效显性杂合位点、增效加性纯合位点、减效加性纯合位点和减效显性杂合位点4部分, 其相对重要性依次递减。从38个显著相关的SSR标记位点中, 遴选出Satt449、Satt233和Satt631等9个优异标记基因位点, Satt449~A311、Satt233~A217和Satt631~A152等9个优异等位变异, 以及Satt449~A291/311、Satt233~A202/207和Satt631~A152/180等9个优异杂合基因型位点。这些结果为理解杂种优势的遗传构成和大豆杂种产量聚合育种提供了依据。     

小麦抗叶锈病聚合品种中间材料的分子标记辅助选择

为高效筛选多小麦抗叶锈聚合品种中间材料中含有的目的基因,加速多抗品种的培育,本研究对以生产上高产优质小麦品种、含有多个高抗叶锈病基因的抗病小麦材料为亲本杂交获得的杂交优势F2代材料进行目的基因的选择,利用Lr10、Lr24、Lr34、Lr37和Lr38的分子标记对目的基因进行分子辅助鉴定。结果从根据目标性状选择的54份材料中快速选择出含有聚合目的基因Lr10、Lr34或Lr24、Lr37、Lr38或含Lr24、Lr38的聚合中间材料47份,鉴定出表现抗叶锈病,但不含有目的基因的聚合材料7份。研究减少了假阳性的选择,缩短育种中的大量筛选与鉴定的过程,提高了目的基因的选择的准确度,并为加速育种进程奠定了基础。     

中国野生大豆群体农艺加工性状与SSR关联分析和特异材料的遗传构成

选用204对SSR标记对全国野生大豆群体(174份代表性样本)的基因组扫描,采用TASSEL软件的GLM (general linear model)方法对百粒重、开花期、成熟期、干豆腐得率、干豆乳得率和耐淹性性状值关联分析,解析与性状关联位点的优异等位变异,鉴别出一批与农艺、加工性状关联的优异等位变异及携带优异等位变异的载体材料;进一步分析极值表型材料的遗传构成。结果表明: (1)累计51个位点(次)与性状关联,有些标记同时与2个或多个性状相关联,可能是性状相关的遗传基础;关联位点中累计16位点(次)与连锁分析定位的QTL一致;(2)与地方品种群体和育成品种群体的关联位点比较,发现野生群体关联位点只有少数与之相同,群体间育种性状的遗传结构有明显差异。(3)与多性状关联的位点其等位变异对不同性状的效应方向可相同可不同,如GMES5532a-A332对百粒重和耐淹性的相对死苗率都是增效效应,而GMES5532a-A344对百粒重是减效效应,对相对死苗率是增效效应;(4)极值表型材料间的遗传构成有很大差异。表型值大的材料携带较多增效效应大的位点等位变异,例如N23349的百粒重是9.08 g,含有4个增效效应较大的位点等位变异;表型值小的材料携带较多减效效应大的位点等位变异,如N23387的百粒重是0.75 g,含有4个减效效应较大的位点等位变异。关联作图得到的信息可以弥补连锁定位信息的不足,尤其是全基因组位点上复等位变异的信息为育种提供了亲本选配和后代等位条带辅助选择的依据。     

花后冠层温度对小麦产量的影响及几个关联SSR位点的效应分析

小麦生育期间的冠层温度,尤其是开花以后的冠层温度对植株衰老、粒重和品质等有很大影响。2012—2013和2013—2014年度,在河南新乡利用4个品种的选择导入系群体观测了冬小麦冠层温度与产量间的关系,并通过全基因组SSR标记检测相关主效基因位点,以解析其遗传机制。结果表明,冠层温度与千粒重和产量呈显著负相关;与有效穗数呈显著正相关,并随着时间的推移,相关性逐渐增大。在已报道的44个与千粒重或穗粒数相关联的SSR位点中,有9个与冠层温度显著关联,其中在6个位点上检测到优异等位变异,携带优异等位变异材料的冠层温度显著低于携带非优异等位变异材料的冠层温度。影响冠层温度的优异等位变异间存在明显的加性效应,这些位点同时也与千粒重和穗粒数呈现出显著关联。与冠层温度关联的SSR位点均与灌浆中后期旗叶的叶绿素含量相关联。由此表明,在灌浆后期良好的根系功能保证了水分和营养的正常供应,降低了冠层温度,而较低的冠层温度对叶绿素和光合起到了良好的保护作用,从而提高千粒重和增加籽粒产量。     

小麦新品种“山农20”抗病基因的分子检测

山农20是2011年和2012年分别通过国家黄淮南、北片审定的小麦高产多抗新品种,在国家区试抗病性鉴定和生产中都表现出良好的抗黄淮麦区主要病害的特性。本研究利用与小麦抗白粉病、条锈病、叶锈病、纹枯病基因和抗赤霉病主效QTL紧密连锁的SSR、SCAR、STS等标记对该品种进行了分子检测,发现山农20含有6个抗白粉病基因(Pm12、Pm24、Pm30、Pm31、Pm35和Pm36),6个抗条锈病基因(Yr5、Yr9、Yr15、Yr24、Yr26和YrTp1),2个抗叶锈病基因(Lr21和Lr26),1个抗纹枯病基因(Ses1),但未检测到抗赤霉病主效QTL。分子检测结果部分解释了山农20的优良抗病性,也为利用分子标记辅助选择培育抗病稳产小麦新品种提供参考。     

大豆品种资源抗灰斑病7号生理小种优异等位变异的发掘

本文旨在发掘大豆品种资源中抗灰斑病7号生理小种优异等位变异,为培育抗灰斑病品种提供遗传信息和载体材料。以202份大豆品种为试验材料,鉴定材料抗灰斑病7号生理小种的抗病性。利用SSR标记进行全基因组扫描,采用TASSEL 3.0软件的GLM模型和MLM模型对大豆品种的灰斑病抗性与标记进行关联分析。结果表明,2种模型共同检测到12个与灰斑病7号生理小种抗性显著关联的位点,各标记对表型变异的解释率为2.00%~15.47%,共同检测到增效作用的等位变异共有20个,其中增效表型效应值最大的等位变异是Satt549-263(18.88),载体材料为‘合丰29’;其次为Satt372-291(17.92),载体材料为‘合丰34’。发掘到的等位变异信息和载体材料为培育抗灰斑病品种亲本选配和后代等位条带辅助选择提供了依据。     

我国黄淮和南方主要大豆育成品种家族产量和品质优异等位变异在系谱中遗传的研究

以往研究育成品种间的遗传关系只能通过系谱追踪进行一般性分析, 分子标记的发掘则提供了在位点及其等位变异基础上分析育成品种间遗传关系的手段。本研究在黄淮和南方190份大豆育成品种的85个SSR标记与农艺性状关联分析基础上, 将其中163份品种按系谱祖先归为58-161、徐豆1号、齐黄1号、南农493-1、南农1138-2五个家族, 对产量和品质性状进行优异等位变异在系谱中传承情况的分析。所涉及的最佳位点, 产量9个、百粒重3个、蛋白质含量2个、脂肪含量4个, 总解释率分别为91%、36%、13%和31%。每位点考查2个最优等位变异, 家族系谱祖先具有各自的优异等位变异, 随着育种轮次的增加在后育成品种中有丢失; 在系谱祖先基础上新品种衍生过程中吸纳其他亲本, 5个家族趋向共有大部分优异等位变异, 但频率分布不同。5个家族的品种所含有产量最多优异等位变异数未达饱和, 9个位点中最高含7个优异等位变异, 平均每个品种2.23个, 产量有进一步改良潜力。供试条件下高产品种平均产量是低产的2.36倍, 平均优异等位变异数是低产的4.17倍, 高、低产品种优异等位变异构成差异明显, 但高产品种间优异等位变异构成并不相同。也有的品种高产而优异等位变异数并不多, 有的品种优异等位变异较多但产量并不高。大豆育种不断从不同亲本中累积目标性状优异等位变异, 同时有些也在丢失, 应重视保存过时品种的优异等位变异, 以备后用。     

甜瓜果实性状EST-SSR位点及优异等位变异分析

为发掘甜瓜果实上重要性状的QTL、优异等位变异及其携带优异等位基因的载体材料。利用一般线性模型对192份甜瓜种质的果实表型和41个SSR标记基因型进行关联分析,通过无效等位基因统计相关位点等位变异的表型效应。结果获得显著关联位点12个,其等位变异中,HNM15-158、HNM26-260、HNM45-210和HNM24-143分别是果实单重、可溶性固形物、果实纵径和果实肉厚的增效效应最大的等位基因,对应典型载体材料分别为PI-143215(1)、PI-136192、PI-313970和PI-145594。发掘甜瓜果实性状关联位点优异等位变异不仅可以为甜瓜分子标记辅助育种提供标记信息,还可以促进后续功能基因研究的发展。     

利用功能标记揭示新疆小麦改良品种与地方品种的遗传变异

揭示新疆小麦改良品种与地方品种在主要农艺性状相关基因上的遗传变异对进一步改良和利用新疆育成品种具有重要意义。本研究利用52个功能标记对136份新疆小麦改良品种和地方品种分析发现, 与适应性相关的矮秆等位变异Rht-B1b和Rht-D1b、半冬性生长习性相关等位变异Vrn-D1b、T1BL·1RS易位系, 与品质相关的高脂肪氧化酶活性等位变异TaLox-B1a、低多酚氧化酶活性等位变异Ppo-D1a、低黄色素含量等位变异Psy-A1b以及与高粒重等位变异Hap-H (TaSus-2B)仅分布在改良品种中, 而且光周期不敏感等位变异Ppd-D1a (77.6%)、优质麦谷蛋白亚基Dx5+Dy10 (35.4%)和硬质等位变异Pin-D1b (25.0%), 以及高千粒重等位变异TaCwi-A1a (63.3%)、Hap-4A-T (Tacwi-4A) (33.8%)、Hap-5D-C (TaCWI-5D) (93.7%)、Hap-2 (TaGS1a) (77.9%)、TaGS-D1a (78.5%)、TaGS5-A1b (50.0%)和TaTGW6-A1a (92.1%)在改良品种中分布频率明显高于地方品种。大部分优异等位变异分布频率随着育种时期的推进呈现不连续性上升趋势。在适应性与品质相关基因方面, 春性改良品种的优异等位变异频率高于冬性改良品种。功能标记分析显示改良品种的遗传多样性高于地方品种。136份新疆小麦资源被聚为改良品种和地方品种两类, 改良品种被进一步聚为冬性和春性两类, 说明新疆改良品种与地方品种间存在明显的遗传差异。本研究鉴定的优异等位基因和等位基因组合为进一步改良新疆小麦品种提供了重要信息。     

四川小麦品种(系)中慢锈基因Lr 34/Yr 18/Pm 38的分子检测

慢锈性基因Lr 34/Yr 18/Pm 38对小麦叶锈病和条锈病都具有广谱持久抗性,为明确该基因在四川小麦品种(系)中的分布,对90份四川小麦品种(系)进行慢锈病基因Lr 34/Yr 18/Pm 38的分子检测。利用与Lr 34/Yr 18/Pm 38基因位点紧密连锁的STS标记cs LV 34和基于该基因第11外显子(exon 11)等位变异开发的4对功能标记cssfr 1、cssfr 2、cssfr 3、cssfr 4检测90份四川小麦品种(系)。结果表明,所检测的90份四川小麦材料中都不含Lr 34/Yr 18/Pm 38位点,功能标记cssfr 1~cssfr 4检测结果与STS标记cs LV 34检测结果一致。结论:四川小麦品种(系)含有Lr 34/Yr 18/Pm 38基因位点的材料较少,在过去育种中,Lr 34/Yr 18/Pm 38基因不被人们重视,没有得到很好的利用。     

75份国内外小麦品种抗叶锈性鉴定及基因分析

为了挖掘小麦抗叶锈病基因,为我国小麦抗叶锈病遗传育种基因库提供更多的选择。选取了75份国内外小麦材料以及36份已知抗叶锈基因载体品种,将这些材料在苗期分别接种14个不同毒力的叶锈菌生理小种,分别鉴定这些不同毒力的生理小种在小麦材料上的发病严重程度;同时提取所有材料的新鲜叶片DNA,选取已经确定的抗叶锈病基因相关联的分子标记特异性引物对75份供试材料进行分子标记检测。结合以上2种方法,推测75份小麦材料中含有的抗叶锈病基因。结果显示,75份小麦材料中含有Lr1、Lr2a、Lr2c、Lr10、Lr11、Lr14a、Lr16、Lr18、Lr20、Lr26、Lr34、Lr37、Lr46这13种已知抗叶锈病基因,这些基因以单基因或多基因聚合的方式存在于小麦品种中。其中,Lr1基因和Lr46基因占比较大,分别高达43%,56%。这些基因单独存在于小麦材料中,并不能表现出良好的抗叶锈性;当几个或者多个基因共同存在于小麦材料中,可以表现出远远高于单一基因的抗叶锈性,与前人研究相符。通过分子标记检测到小麦材料大白春小麦S3中含有Lr1、Lr10和Lr46基因,温室苗期鉴定发现该材料对本研究的11种叶锈生...     

基于大豆胞囊线虫抗病候选基因rhg1的InDe1标记发掘与鉴定

大豆胞囊线虫病是严重危害大豆生产的重要病害之一,根据抗病候选基因发掘标记可以为分子标记辅助选择抗病材料提供标记资源。本研究通过对大豆胞囊线虫抗病候选基因rhg1的序列比对分析,发现4个插入/删除位点,针对其中3个多碱基插入/缺失位点开发了InDel标记。应用开发的3个InDel标记对33份栽培大豆进行基因型鉴定,共检测到等位变异11个,平均每个位点3.67个。其中rhg1-I1位点有等位变异5个,rhg1-I2位点有等位变异2个;rhg1-I4位点有等位变异4个。各等位变异发生频率范围为0.8%~77.3%。InDel标记与大豆胞囊线虫抗性间的关联分析表明,rhg1-I4为抗性相关标记,对抗病资源的检出效率为88.2%,对感病资源的检出效率为100%。该标记的288 bp等位变异和294 bp等位变异为抗病相关等位变异,269 bp等位变异和272 bp等位变异为感病相关等位变异。此标记与常用于标记辅助选择的Satt309配合鉴定可以提高SCN抗病资源的检测效率。     

基于大豆胞囊线虫病抗性候选基因rhg1的InDel标记开发与鉴定

大豆胞囊线虫病是严重危害大豆生产的重要病害之一,根据抗病候选基因开发标记可为分子标记辅助选择抗病材料提供标记资源.本研究通过对大豆胞囊线虫抗性候选基因rhg1的序列比对分析,发现4个插入/删除位点,针对其中3个多碱基插入/缺失位点开发了InDel标记.应用开发的3个InDel标记对33份栽培大豆进行基因型鉴定,共检测到等位变异11个,平均每个位点3.67个.其中rhg1-I1位点有等位变异5个,rhg1-I2位点有等位变异2个;rhg1-I4位点有等位变异4个.各等位变异发生频率范围为0.8%～77.3%.InDel标记与大豆胞囊线虫抗性间的关联分析表明,rhg1-14为抗性相关标记,对抗病资源的检出效率为88.2%,对感病资源的检出效率为100%.该标记的288 bp等位变异和294 bp等位变异为抗病相关等位变异,269 bp等位变异和272 bp等位变异为感病相关等位变异.此标记与常用于标记辅助选择的Satt309配合鉴定可以提高SCN抗病资源的检测效率.