玉米株高和穗位高的全基因组关联分析

以360份具有广泛遗传变异的玉米自交系为试验材料,分别在四川崇州、洪雅、雅安和云南西双版纳4个地点,利用44 569个SNP标记对玉米株高、穗位高进行全基因组关联分析。结果表明,在不同环境下,株高和穗位高的表型均符合正态分布,且二者呈极显著的正相关关系。采用混合线性模型MLM在全基因组范围内对控制株高和穗位高的SNP进行挖掘,共检测到6个与株高显著关联的SNP位点,解释表型变异的14.26%;检测到18个与穗位高显著关联的SNP位点,解释表型变异的12.62%。在四川洪雅和雅安两个环境中检测到1个与株高相关稳定的SNP,该位点关联到的基因与细胞氨酰生物合成有关,推测其可能参与生长素合成,进而调控茎秆节间长。     

玉米种子耐储性的全基因组关联分析及候选基因预测

以197份玉米自交系为试材,人工加速老化后进行标准发芽试验,检测种子耐储性相关表型性状,结合平均分布于玉米基因组的SNP标记进行关联分析,挖掘关联SNP位点和候选基因。结果表明,共检测出8个与相对发芽势（RGE）、相对发芽指数（RGI）、相对活力指数（RVI）和相对简易活力指数（RSVI）等性状呈显著关联的SNP位点（P<0.000 1）,分布于染色体bin1.08、bin3.08、bin4.03、bin4.05和bin6.05区域;PZE-104063000、PZE-104064763和PZE-106085414这3个SNP位点均与2个性状关联。预测到7个候选基因,分别与纤维素合成酶活性、翻译起始因子、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性、磷酸二酯酶活性、类囊体膜组分、脂肪酸生物合成酰基转运活性和微管有关组分等相关。     

玉米穗型和粒型性状的GWAS及其关联位点驯化和改良分析

以32份大刍草、68份玉米地方品种和来源广泛的294份玉米自交系为材料,在对294份玉米自交系进行简化基因组测序的基础上,采用GWAS方法对11个玉米穗型和粒型性状进行关联分析。结果表明,11个性状共检测到44个关联的SNP位点,其中,28个位点与6个穗型性状相关联,16个位点与3个粒型性状相关联。进一步整合32份大刍草和68份地方品种相应位点的序列数据,44个关联位点中共发现29个SNP在3类群体间共有。通过Fisher的精确检验发现,7个SNP的等位基因频率在大刍草到地方品种中发生了显著变化,14个SNP的等位基因频率在地方品种到自交系中发生了显著变化,3个SNP的等位基因频率则在大刍草到地方品种以及地方品种到自交系中均发生了显著变化,表明这些位点可能经历了驯化或/和人工改良。     

玉米百粒重全基因组关联分析

以100份玉米自交系为材料,通过对2019-2020年山西榆次和太谷两地百粒重数据的测定,计算最佳线性无偏差预测值,结合均匀分布于玉米基因组的44 935个SNP标记,基于GLM模型和FarmCPU模型对百粒重进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)。关联分析结果表明,共鉴定到25个与百粒重显著关联的SNP(P<2.324e^-5),其中,关联位点1＿274302441、1＿298518163和9＿32699254位于已定位粒重QTL(Quantitative trait loci)的bin内。在显著SNP位点的连锁不平衡范围内共挖掘出28个候选基因,其中,GRMZM2G116640(乙酰氨基葡萄糖转移酶)、GRMZM2G048733(ABA受体蛋白)、GRMZM2G106424(14-3-3类蛋白)和GRMZM2G024104(谷氨酰胺合成酶)等是重要的百粒重候选基因。     

中国黄淮海地区玉米杂种优势候选位点的鉴定

通过对全基因组重测序数据分析发现120 122个高质量In Del和SNP变异位点,通过这些位点可以将具有不同遗传背景的285份玉米自交系划分为9大类群,包括黄淮海地区两大杂种优势群PA和SPT群。检测PA和SPT群间自交系基因型频率的分布和差异发现,1 251个杂种优势候选位点不均匀分布在玉米10条染色体上,其中,675个位点与42个已报道的杂种优势相关QTLs一致。基于候选位点,对部分黄淮海地区的主栽杂交品种进行杂合性分析,In Del和SNP结果均表明,这些位点的杂合性显著高于其他区域,研究结果验证了本研究获得的候选区域的可靠性,表明这些候选位点的杂合性已被广泛的运用于育种过程中。     

西南地区小麦种质资源白粉病抗性的全基因组关联分析

为了有效利用我国西南地区小麦抗白粉病种质资源,于2012―2013年在贵州贵阳、贵州赫章和四川绵阳以及2013―2014年在贵州贵阳对主要来自西南地区的120个小麦品种(系)进行了白粉病抗性鉴定,并利用小麦90K芯片进行全基因组关联分析。抗病性鉴定结果显示,36个品种(系)在四个环境下均表现出抗性,其中大部分品种(系)来自贵州省。全基因组关联分析发现,16个SNP位点与白粉病抗性显著相关,分别位于1A、1D、2A、3A、4B、5B、6A、6D和7B染色体上,其中位于6AS染色体重要区段上的3个SNP位点(Jagger_c4823_169、Tdurum_contig55201_928和Tdurum_contig12215.89)的遗传距离小于1cM,在四个环境中均与白粉病抗性显著相关。相关分析表明,这3个SNP位点与 Pm21分子标记(SCAR1265)紧密连锁。     

玉米子粒脂肪含量的全基因组关联分析

利用分子标记对控制玉米脂肪合成的关键基因进行定位,从分子水平上阐明其遗传机理,提高高油玉米的育种效率。以吉林省80份核心玉米自交系为关联群体,2014年和2015年分别在吉林农业大学试验地进行田间试验,将自交收获的果穗晾晒脱粒后用NIRFlex N-500近红外光谱仪测定其子粒脂肪含量。同时使用Illumina PE150测序仪对80份玉米自交系进行全基因组重测序,共获得1 490 007个高质量的SNP用于后续的关联分析。结果表明,玉米子粒脂肪含量的变异范围为2.83%~6.81%,广义遗传力为63.3%。经过两年1点的全基因组关联分析共筛选得到10个SNP位点与子粒的脂肪含量显著关联(P0.000 001),解释的表型贡献率为0.65%~34.5%,其中位于染色体框4.01的SNP标记表型贡献率最高为34.5%。在显著性SNP位点(P0.000 001)的连锁不平衡区域(5.2 kb)内共挖掘出6个候选基因,分别预测编码MYB转录因子、果胶酯酶、谷氨酰胺合成酶和3种无特征功能的假定蛋白,可能与脂肪的合成代谢密切相关,可为高油玉米材料的分子标记辅助选择及克隆调控玉米子粒脂肪含量的关键基因提供参考。     

玉米株高和穗位高的全基因组关联分析

以580份遗传多样性丰富的玉米自交系为关联群体,利用分布于全基因组的31 826个单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNPs)分别对株高和穗位高性状3年表型值及BLUE(Best Linear Unbiased Estimate)值进行全基因组关联分析。结果表明,4个环境下共检测到58个显著性SNPs,共定位的SNPs有6个,其中3个与株高显著关联,4个与穗位高显著关联。在共定位显著标记440 kb范围内,共检测到76个关联基因,其中66个有基因描述,53个基因在GO(Gene Ontology)富集分析中得到分类,可归类到20类生物过程、10类分子功能以及8类细胞组成。综合基因功能注释和GO富集分析结果,预测了7个可能与株高和穗位高性状有关的候选基因。     

大豆籽粒皂苷含量的全基因组关联分析

为解析大豆皂苷含量的遗传基础,本研究以包含264份大豆种质的自然群体为研究对象,利用高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)检测3种大豆皂苷Aa(Soyasaponin Aa)、Ab(Soyasaponin Ab)和Bb(Soyasaponin Bb)的含量,再结合高密度大豆基因型数据进行全基因组关联分析。分析2020和2021年表型数据,结果显示大豆干籽粒中大豆皂苷Ab的平均含量最高,分别为0.311和0.740 mg·g^-1,大豆皂苷Aa和Bb的平均含量次之。相关性分析表明大豆皂苷Aa和大豆皂苷Ab显著负相关,大豆皂苷Ab与大豆皂苷Bb显著的正相关。全基因组关联分析发现,两年检测到的与大豆皂苷Aa和大豆皂苷Ab显著关联的SNP位点大多集中在7号染色体上,为主效QTL位点,并挖掘了调控大豆皂苷含量的4个候选基因;大豆皂苷Bb两年无共定位SNP位点,且显著关联的SNP较少,为4个。     

基于SNP标记分析玉米品种吉单50的遗传基础

基于SNP标记技术对玉米品种吉单50的亲本及10份骨干自交系进行分析。结果表明,吉单50母本吉A5001与599-20遗传关系最近,遗传距离0.476,划分到PB群;父本吉A5002与铁7922遗传关系最近,遗传距离0.312,划分到Reid群。吉A5002和铁7922在第10、7和5染色体上多态性最高,平均45.86%,发生交换重组频率高,基因组差异最大;第9、1、4和8染色体上多态性最低,平均14.33%,发生交换重组频率低,基因组差异较小,染色体bin 1.00等58个区段未发生重组。吉A5002和吉A5001遗传距离较远,在第3和5染色体上多态性最高,第8和9染色体上多态性最低。     

160个玉米自交系光周期敏感性鉴定

以国内160个来源于温带、热带与亚热带玉米自交系为材料,于自然条件短日照(低纬度冬季,三亚)与长日照(中纬度夏季,北京、哈尔滨)环境下,鉴定自交系的雌雄开花期、株高与穗位高等性状。雌、雄开花期、株高和穗位高的遗传力分别为0.952、0.973、0.780与0.745,存在极显著水平的基因互作以及基因型与环境互作,表明这些性状受复杂遗传网络调控,并受光周期等环境因素影响。7884、65232宽、8902、B73、CA335与E28等24个自交系对光周期反应最为钝感,是光周期性状改良的优良供体亲本。鉴定的光周期敏感性的基础数据对基于这些自交系的杂交种组配、生态区适应性评估、种质改良与引进等具有重要意义,并为光周期反应特性相关基因的关联性分析奠定了基础。     

我国玉米育种与生产中189份自交系氮利用效率评价

以子粒产量的氮敏感指数和耐低氮系数为评价指标并结合株高和吐丝期等二级性状,对我国玉米育种与生产上重要的189份玉米自交系进行氮利用效率评价。分析结果表明,低氮与正常供氮条件下,子粒产量均存在极显著的基因型与环境差异,基因型差异是氮利用效率差异的重要原因之一。将正常供氮条件与低氮胁迫下的产量进行分析并结合株高和吐丝期等二级性状,鉴定出郑58、郑28、中106、7595-2和昌7-2等20份玉米自交系较耐低氮且二级性状更符合当前玉米育种需要。     

玉米苗期抗旱性的全基因组关联分析

对80份吉林省玉米骨干自交系进行重测序及苗期抗旱性表型测定,利用1 490 007个高质量的SNP标记位点对玉米苗期抗旱性进行关联分析。结果表明,共筛选出2个与玉米苗期抗旱性显著关联的SNP位点,分别位于染色体框3.06和5.04位置。在显著SNP位点的连锁不平衡范围内挖掘出2个候选基因,预测其一与植物的生长发育及非生物胁迫相关,另一与脯氨酸合成相关。     

应用低密度SNP芯片解析玉米遗传多样性

利用1K低密度SNP标记,对不同亚群的95份自交系材料进行群体遗传结构、遗传多样性和类群间遗传关系分析。结果表明,来自不同玉米亚群的95份自交系可划分为4个主要类群,符合血缘背景;主等位基因频率平均值为0.760 7,基因多样性平均值为0.317 8,杂合度观测值平均值为0.073 4,PIC值平均值为0.257 0。在1 249个SNP标记中,多态性较好的占比72.06%。基于GenoBaits的基因型鉴定技术可低成本且高效地解析种质的遗传背景和亲缘关系,为专、特用玉米分子标记辅助育种提供了可靠的技术依托。     

玉米自交系耐密性的SNP标记发掘

以238份玉米自交系为试验材料,设置两个种植密度水平,研究不同密度对农艺性状的影响,筛选用于评价玉米自交系耐密性的指标并建立耐密性评价体系。结合关联分析找到相应的SNP标记,将标准化值变异系数较大的指标作为耐密性指标。结果表明,单株产量降幅、秃尖长差值、ASI差值可作为玉米自交系耐密性评价指标。利用建立的评价体系从本试验材料中筛选10个耐密性材料,包括B283-1、良玉S122、丹黄212、L201、D25-2-1-1-1、pr07007-1、pr07438-2-2-1、黄早四、SN7135和Y32-1-1-1-1-1。两个环境条件下,共检测到单株产量相关联的4个较重要的（-Log p>3.0） SNP标记,位于第3、4、5和9染色体上;检测到秃尖长相关联的13个较重要的（-Log p>4.5） SNP标记,位于第1、4、7和10染色体上;检测到ASI相关联的12个较重要的（-Log p>4.5） SNP标记,位于第1、4和8染色体上。     

玉米穗位高遗传效应及其与环境互作效应分析

采用基因型×环境互作效应的加性-显性-母体遗传模型(ADM模型)分析方法,研究玉米穗位高性状遗传主效应及其与环境互作遗传效应。结果表明：玉米穗位高主要受显性效应控制,其次是受加性效应控制,同时还受显性×环境互作效应、母体×环境互作效应不同遗传控制体系基因型×环境互作效应显著影响。对穗位高性状的选择效果受环境影响较大,宜在较晚世代进行选择。育种中根据亲本穗位高在不同环境中遗传效应预测值组配杂交组合,提高玉米穗位高性状的选择效率。     

利用近等基因系定位玉米无叶舌基因的研究

2008年发现隐性遗传的无叶舌突变株,经过连续自交后育成无叶舌自交系黄早四lg.为了充分挖掘并利用玉米无叶舌优异的基因资源,分别以5个玉米骨干自交系为轮回亲本、黄早四lg为供体亲本进行回交转育,获得相应的无叶舌自交系吉V203lg、K10lg、吉V088lg、吉V152lg和哲461lg,同时获得5对玉米无叶舌性状的近...     

利用SNP标记对51份玉米自交系进行类群划分

利用1 041个SNP位点对51份玉米自交系进行基因型分析,最小等位基因频率平均值为0.359,多态性信息含量（PIC）的变化范围为0.186～0.375,平均值为0.345;Roger’s遗传距离的变化范围为0.009 2～0.704 1。根据Roger’s遗传距离信息,利用NJ聚类法将51份玉米自交系划分为7个杂种优势群,包括改良瑞德群、瑞德群、兰卡斯特群、旅大红骨群、塘四平头群（或称黄改群）、P群和糯质群,划分结果和系谱来源基本一致。7个杂种优势群的群体间遗传距离变化范围为0.285 0～0.432 1,瑞德群和改良瑞德群之间的遗传距离最近;旅大红骨群和P群之间的遗传距离最远。