新疆主栽陆地棉品种形态性状QTL的标记与定位

为了阐明新疆"矮密早"栽培技术下的高密度、矮化陆地棉形态性状QTL的遗传规律,本研究利用新疆不同陆地棉主栽品种(Gossypium hirsutum L.)构建了3个种内作图群体,进行陆地棉形态性状QTL的分子标记筛选.三个遗传图谱的连锁群长度分别为593.6 cM、830.2 cM和743.1 cM.3个遗传图谱的连锁群覆盖了除棉花Chr.22外的所有染色体.在此基础上鉴定、筛选出果枝始节、株高、叶主脉、叶次脉等15个稳定的QTLs:其中2个果枝始节QTL位于Chr.5和Chr.7上;3个株高QTL分别位于Chr.13、Chr.25和Chr.17上;筛选出叶主脉及叶次脉的QTL共10个,位于Chr.7、Chr.15、Chr.17、Chr.19、Chr.21和Chr.23连锁群17、6上,解释表型变异在6.8%～24.4%之间.对没有分配到连锁群上的标记位点的单标记分析,在LOD值大于2的水平下,共检测出9个与棉株形态性状相关的标记,其中与株高相关标记3个,另外6个标记与叶主脉及叶次脉相关.本研究定位在Chr.15、Chr.21、Chr.23和Chr.25上的棉株形态性状QTL,在染色体水平上的定位与前人报道相同,其它QTL在染色体水平上定位与前人研究不同,可能是新检测出的QTL.     

陆地棉衣分QTL的形态和RAPD分子标记筛选

本研究以陆地棉遗传标准系TM-1(衣分31.4%)和T586(衣分7.64%)为亲本构建衣分QTLs的作图群体.根据F2单株衣分表现,以BSA法筛选获得4个与控制陆地棉衣分QTLs连锁的RAPD分子标记.其中,OPD13947,OPAD02500,OPAO169473个标记位于同一连锁群,且与茸毛基因(T1)连锁,位于棉花的第6染色体上.该衣分QTL来自T586,标记位点可解释6.6%的表     

陆地棉衣分差异群体产量及产量构成因素

 以衣分差异较大的陆地棉品种为材料,构建了包含188个F₂单株的作图群体,应用6111对SSR引物对亲本进行了分子标记筛选,结果仅获得了123个多态性位点,其中88个位点构建了总长为666.7 cM、平均距离为7.57 cM的遗传图谱,覆盖棉花基因组的14.9%。通过复合区间作图法对F₂单株和F_2∶3家系进行QTL检测,共鉴定出了18个控制产量及产量构成因素变异的QTLs,包括2个衣分QTLs、4个子棉产量QTLs、4个皮棉产量QTLs、2个衣指QTLs、3个单株铃数QTLs、2个铃重QTLs和1个子指QTL。 解释的表型变异分别为\{6.9%\}～16.9%、5.6%～16.2%、4.8%～15.6%、7.7%～13.3%、8.2%～11.6%、6.1%～7%和6.6%。不同QTLs在相同染色体区段上的成簇分布表明与产量性状相关的基因可能紧密连锁或一因多效。产量及产量构成因素QTLs的遗传方式主要以显性和超显性效应为主。检测到的主效QTLs可以用于棉花产量及产量构成因素的分子标记辅助选择。     

利用置换系检测棉花第22染色体短臂的产量相关性状QTLs

CSB22sh为以陆地棉(Gossypium.hirsutum L.)遗传标准系TM-1为背景的第22染色体短臂被海岛棉(Gossypium.barbadense L.)Pima3-79置换的海陆置换系。TM-1与CSB22sh杂交,构建了104个F2单株的作图群体,应用6748对SSR引物对亲本进行分子标记筛选,获得90个多态性标记位点。其中85个标记位点构建了总长85.24 cM的遗传图谱,标记间平均距离1.0 cM,覆盖棉花基因组的1.8%。通过复合区间作图法对F2:3和F2:4家系的7个产量相关性状(衣分、铃重、子指、株高、第一果枝节位、单株铃数、单株果枝数)进行QTL检测,共检出28个不同QTLs,解释性状表型变异的3.5%～44.8%。仅在一个环境中检测到的QTLs有17个,2个环境同时检测到的QTLs有8个,3个环境同时检测到的QTLs有3个。不同的QTL在相同区段的成簇分布表明,控制不同性状的基因可能紧密连锁或一因多效。检测到的稳定的QTL可以用于相应性状的分子标记辅助选择。     

不同遗传背景下陆地棉衣分和子指性状QTL定位

为陆地棉产量性状有关的分子标记辅助育种奠定理论基础,以高品质中长绒棉品种‘新陆早24号’为父本,转基因抗虫棉常规品种‘鲁棉研28号’和高产、优质棉花新品种‘冀棉516’为母本,构建F2和F2:3分离群体;利用7638对SSR引物对‘鲁棉研28号’和‘新陆早24号’进行多态性进行筛选,共获得225对多态性引物,对238个F2单株DNA扩增获得238个多态性标记位点,其中185个构建了包括44个连锁群,总长为1509.38 cM的遗传连锁图谱,标记间的平均距离为8.16 cM,覆盖棉花总基因组的33.91%。根据已有图谱的定位结果,40个连锁群与染色体建立联系。利用复合区间作图法定位‘鲁棉研28号’与‘新陆早24号’分离群体F2单株和F2:3家系的衣分和子指性状QTL,其中得到3个衣分和5个子指的QTL;根据定位结果,选择了14对SSR引物,分析‘冀棉516’与‘新陆早24号’的多态性,其中6个标记构建了两个连锁群。1个衣分和1个子指的QTL在两个群体中均检测到,这些共同QTLs为分子标记辅助育种奠定了基础。     

大白菜种皮颜色基因的QTL定位与分析

利用已构建的包括457个标记位点的大白菜分子遗传图谱,采用多QTL复合作图方法(MQM),通过目测和利用色差计测量两种方法对种皮颜色性状进行了QTL定位和分析。结果表明,共得到种皮颜色的QTLs 9个,其中最重要的QTLs位于A6上,命名为Sc-1,与利用色差计测量法检测到的控制种皮颜色性状L值QTL(ScL-2)和b值(Scb-2)位置完全相同,解释80.4%～100%的表型变异。     

甘蓝型油菜胚色素成分的QTL定位

以甘蓝型黄籽油菜GH06和甘蓝型黑籽油菜中油821为亲本杂交,后代通过“一粒传法”连续自交7代构建重组自交系, 2007年分别在重庆市北碚区和万州区两个试验基地种植重组自交系群体, 利用本实验室已构建的遗传连锁图谱和复合区间作图法(CIM), 分析种胚色素的4种主要成分的QTL。结果共检测到31个QTL, 分别位于14个不同的连锁群, 其中5个花色素含量有QTL, 分别位于第1、5、10、16和20连锁群,单个QTL解释表型变异的6.08%~11.67%;10个类黄酮含量有QTL, 分别位于第1、3、6、7、12、20和25连锁群,单个QTL解释表型变异的4.48%~11.10%;8个总酚含量有QTL, 分别位于第1、2、12、16和20连锁群,单个QTL解释表型变异的5.24%~10.37%;8个黑色素含量检测到QTL, 分别位于第5、8、10、12、14和22连锁群,单个QTL解释表型变异的5.44%~11.32%。解释表型变异大于10%的5个QTL, 包括2个类黄酮含量QTL, 花色素含量、总酚含量和黑色素含量QTL各1个,它们分别解释11.10%、10.20%、11.67%、10.37%和11.32%的表型变异。研究结果表明胚色素表现为多基因控制的数量性状, 基因表达受环境影响较大, 胚与种皮色素的QTL吻合度不高, 推测种皮和胚色素合成可能受不同遗传体系控制, 与这些QTL紧密相关的分子标记可以用于胚主要色素的分子标记辅助选择。     

陆地棉抗黄萎病、纤维品质和产量等农艺性状的QTL定位

用一个高抗黄萎病的陆地棉品系5026和一个高感黄萎病的陆地棉品种李8为材料,构建一个RIL群体.用5 300对SSR引物筛选亲本多态,获得115个多态位点并进行标记间连锁分析,构建了一张包括20个连锁群全长560.1 cM的陆地棉品种间分子标记遗传图谱.RIL家系分两份:一份种于病圃,在苗期和成株期分别考查各家系的发病情况;一份种于大田,调查各家系的产量和纤维品质相关性状.用复合区间作图法对抗病、产量和纤维品质等性状进行QTL定位:在苗期检测到了3个抗病QTL,成株期检测到了1个抗病QTL,解释的变异系数范围是7.4%～11.8%;检测到2个纤维长度、2个纤维强度、1个纤维细度、1个整齐度、1个短纤维指数和2个纤维伸长率等9个与纤维品质相关性状的QTL,解释的变异范围是6.7%～15.7%;检测到了2个皮棉产量、1个籽棉产量、2个单株果枝数、1个单株铃数、2个铃重、1个籽指、1个衣分和1个衣指等11个产量构成因素的QTL,解释的变异方差范围是4.1%～10.6%,这些结果为棉花抗病育种同时兼顾产量和品质育种提供了非常有用的信息.     

利用相同来源F2:3和BC2S1群体定位玉米生育期QTL

以普通玉米自交系丹232和爆裂玉米自交系N04为亲本构建259个F2:3和220个BC2S1家系群体,利用SSR标记构建分子标记遗传图谱,利用复合区间作图方法对4个生育期性状进行QTL定位和效应分析。利用F2:3群体共检测到4个抽雄期QTL、6个吐丝期QTL和3个散粉期QTL。单个QTL可解释的表型变异为6.7%~18.4%,可解释的表型总变异为28.9%~50.3%,11个QTL的增效基因来自生育期较长的亲本丹232,其余2个QTL的增效基因来自生育期较短的亲本N04;BC2S1群体检测到8个与4个生育期性状相关的QTL,单个QTL可解释的表型变异为4.5%~11.6%,可解释的表型总变异为13.2%~18.5%,增效基因来自两个亲本的QTL为3个和5个。两类群体检测出QTL的数目、位置、效应和贡献率均存在较大差异,主要原因在于BC2S1群体抽样选择所引起的群体结构差异,F2:3群体显示出较高的QTL检测能力,但回交育种过程中应慎重依据F2:3群体QTL定位结果进行标记辅助选择(MAS)。     

利用重组自交系群体对水稻产量相关性状的QTL分析

利用水稻(Oryza sativa L．)珍汕97和SLG组合的重组自交系群体和177个微卫星标记,采用复合区间作图法对产量相关性状进行了数量性状基因(QTL)定位,共得到38个QTLs。单个QTL解释这些性状6．6％～32．9％的性状变异,各性状QTL的累积表型贡献率达21．3％～79．5％。大多数性状之间具有显著的表型相关性,相关性较高的性状之间常具有较多共同或紧密连锁的QTL。     

陆地棉光合相关性状的QTL定位分析

光合作用是棉花产量的主要物质来源。本研究以高光效陆地棉冀优861和低光效陆地棉新陆早25号为亲本组配的196个F₂单株为作图群体,利用SSR（Simple Sequence Repeat）标记构建陆陆杂交遗传连锁图谱,共有30个标记位点连锁,包含4个连锁群,全长244.4cM。利用QTL IciMapping 4.1软件的完备区间作图法对冀优861×新陆早25号F_2:3家系的光合相关性状进行QTL作图分析,共定位到光合相关5个性状的10个QTLs,其中1个光合速率QTL和1个胞间CO₂浓度QTL分别定位在D3和D7染色体上。本研究为棉花光合相关性状QTL的精细定位及分离克隆打下基础,为聚合棉花高光效分子标记辅助育种提供理论依据。     

不同生态环境下玉米产量性状QTL分析

以玉米（Zea mays L.）自交系黄早四和Mo17为亲本得到的191个F₂单株为作图群体,衍生的184个F_2∶3 家系作为性状评价群体,分析了单株穗数、穗行数、行粒数、百粒重和单株籽粒产量在北京和新疆2个生态环境下的表现和数量性状基因位点的定位结果。QTL检测结果表明,2个环境共检测出47个QTL,分布于除第10染色体以外的9条染色体,其中与单株穗数相关的QTL共10个,可解释的表型变异为5.3%~25.6%;与穗行数相关的QTL共13个,可解释的表型变异为4.5%~23.2%;与行粒数相关的QTL有9个,解释的表型变异为5.4%~13.7%;与百粒重相关的QTL达10个,可解释的表型变异为4.9%~13.3%;与单株籽粒产量相关的QTL有5个,可解释的表型变异为6.1%~35.8 %。大部分产量QTL只在单一环境下被检测到,说明产量相关QTL与环境之间存在明显的互作。表型相关显著的产量性状,它们的QTL容易在相同或相邻标记区间检测到。研究还发现了若干个QTL富集区域,可能是发掘通用QTL的候选位点。     

甜菜根产量和含糖率性状的QTL定位

为了进行目的基因克隆等进一步的研究,选育高产、高糖、抗病的新品种,由‘JV34-2’和‘2B023’杂交获得F2代群体200株甜菜为材料,利用123个SRAP标记和18个SSR标记,对甜菜的根产量性状和含糖率性状进行QTL定位分析。利用完备区间作图软件QTL icimapping3.1,共检测出根产量和含糖性状的17个QTLs,定位于已构建的遗传图谱的6个连锁群中。根产量性状定位了7个QTLs,LOD值为2.5322~4.0098,可解释变异为4.5704%~12.3782%。含糖率性状定位了10个QTLs,LOD值为2.5385~10.8314,可解释变异为2.3482%~19.3828%。本试验是国内甜菜重要经济性状定位研究中获得QTL定位位点最多的。     

甘蓝型油菜籽粒含油量、蛋白质、纤维素及半纤维素含量QTL分析

以甘蓝型黄籽油菜GH06和甘蓝型黑籽油菜P174为亲本,通过单粒法连续自交8代构建重组自交系群体,应用SSR标记绘制31个连锁群(LGs)的遗传连锁图谱,图谱总长1437.1 cM,相邻标记间的平均距离为3.89 cM。对4个不同环境下RIL8群体中每个株系籽粒含油量、蛋白质、纤维素和半纤维素含量进行了近红外分析,性状相关性表明含油量与其他3个性状均表现负相关,蛋白质含量与纤维素和半纤维素分别表现负相关和正相关。结合构建的遗传图谱采用复合区间作图法分析4个性状QTL,共检测到26个QTL,分布在N2、N3、N8、N9、N11、N13、N16和N17连锁群上,其中8个含油量QTL可解释表型变异的4.96%~21.83%;6个蛋白含量QTL,可解释表型变异的3.12%~14.28%;4个纤维素含量QTL,可解释表型变异的4.60%~17.29%;8个半纤维素含量QTL,可解释表型变异率的6.66%~16.68%。在N8上,发现有含油量QTL与半纤维素含量QTL重叠的区段。在N9上,发现有纤维素含量QTL与半纤维素含量QTL重叠的区段,上述2个区段重叠QTL加性效应方向相反。本研究认为油菜种子含油量、蛋白质、纤维素和半纤维素属于典型的数量性状,受环境影响较大,与这些QTL紧密相关的分子标记可为下一步分子标记辅助育种提供一定技术支撑。     

利用重组自交系定位棉花第22染色体短臂的纤维品质性状的QTL

 以TM-1的染色体片段代换系CSB22sh和TM-1杂交,构建了包含104个家系的重组自交系（RILs）群体。利用74对具有多态性位点的引物进行检测,构建了包含61个多态性位点,长度为76.93 cM的遗传图谱,平均标记间距离1.26 cM。利用此遗传图谱结合重组自交系群体4个环境下的5个纤维品质性状进行QTL定位,共定位出12个QTLs,解释性状表型变异的2.45%～21.11%;在1,2,3,4个环境中同时检测到的QTLs分别有9,1,1,1个。而利用4个环境平均值进行联合分析定位出个4个QTLs,纤维长度和纤维整齐度的QTLs均为2个,解释性状表型变异的14.37%～19.97%,并且纤维长度和整齐度的QTL在相同的位置。多环境下检测到的QTL可能对标记辅助选择有实际应用价值。     

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。     

AB-QTL法定位陆海杂种棉花产量相关性状

本研究利用中棉所36和海1配制杂交组合,并用中棉所36为轮回亲本构建高代回交群体。利用3223对SSR引物筛选亲本和F1,筛选到294对含有海1显性带的引物,占筛选引物总数的9.12%。最终对其中的267对引物进行了群体扩增,获得277个SSR标记差异位点。其中,217个标记位点连锁,构建44个连锁群,平均每个连锁群包含4.93个标记位点。图谱覆盖1908.67cM,占棉花基因组的42.89%,平均每个连锁群覆盖43.38cM,标记间平均相距8.80cM。利用陆海杂种BC1F1、BC2F1和BC1S1的表型数据,通过复合区间作图,共检测到9个QTL,解释表型变异6.90%-19.17%。其中3个增效基因来自海岛棉亲本海1,6个增效基因来自陆地棉亲本中棉所36。此外,控制衣分的2个QTL在3个世代都能够检测到,分别解释6.90%和19.17%的表型变异,效应稳定,为进一步分子标记辅助选择奠定了基础。     

玉米数量性状基因定位

以48-2×5003的166个F2:3 家系作为定位群体,采用13×13a-简单格子方设计,在成都、雅安分别调查了株高、穗位高、穗长、秃尖长、穗行数、行粒数、穗粗、轴粗、粒深、300粒重、出籽率、小区产量等12个经济性状,采用区间作图法对其进行QTL定位分析,共检测出59个QTL,每个性状检测出3～8个QTL,单个QTL的作用可解释表型变异     

短季棉早熟性的分子标记及QTL定位

以两个陆地棉品种中棉所36×TM-1的207个F2单株为作图群体,筛选出73个多态性引物,25个SSR标记、35个RAPD标记和13个SRAP标记,构建了第一张以研究短季棉为主的包含43个标记,标记间的最小遗传距离为11.8 cM,最大遗传距离为48.9 cM,总长1174.0 cM的遗传连锁图谱,覆盖棉花基因组总长度的23.48%。检测到与短季棉早熟性状相关的12个QTLs,其中有8个QTLs呈簇分布在LG1连锁群上,找到对表型变异的贡献率在30%以上与全生育期、霜前花率和开花期有关的QTL各1个。     

水稻苗期耐Cd胁迫的QTL定位分析

[目的]进行水稻苗期耐Cd胁迫的QTL初步定位。[方法]（1）以Lemont（美国）和Dular（印度）杂交建立的重组自交系（RILs）群体,包括123个家系和亲本在内,用含有0.2mg/L镉的水培液进行处理,以不加镉培养的水培液作为对照,考察了叶绿素含量、根长、株高、叶长等4个性状,并转换成抗性指数,用于评价水稻对Cd污染的抗性指标。（2）在已构建的以109个引物为基础的遗传图谱上进行复合区间定位。[结果]（1）共检测到9个加性QTLs,涉及1,2,3,11等4条染色体,其中,以叶绿素抗性指数为指标,检测到3个与耐Cd有关的QTLs 分别位于第2,3,11染色体上,解释了14%,9%,9%的表型变异;（2）以根长抗性指数为评价指标,只定到1个位于第1染色体上控制耐Cd的QTLs,解释了9%的表型变异; （3）用株高抗性指数进行定位,共有3个与耐Cd相关的QTLs,位于1,1,11染色体上,分别解释了10%,27%,10%的表型变异;（4）而以叶长抗性指数进行水稻秧苗耐Cd性表现的QTL定位,结果发现也有2个QTLs与其耐Cd 反应有关,它们分别位于1,11染色体上,解释了21%,12%的表型变异。分析表明,在采用不同评价指标所检测到的9个与耐Cd相关的QTLs中,有7个集中于第1和第11染色体上,其中第1染色体上有4个,第11染色体上有3个。（结论）以株高和叶绿素抗性指数为评价指标,检测到的QTLs最多,根长抗性指数为评价指标的最少。研究还发现在第1和第11染色体上的相同区间内同时检测到以不同抗性指数为评价指标的多个与耐Cd相关的QTLs,推测它们可能是功能相同的几个紧密连锁的非等位基因,也可能就是同一等位基因的不同表现形式,从而也说明了该评价指标用于基因定位的准确性和可行性。