蓖麻有效穗数QTL定位及候选基因鉴定

有效穗数是蓖麻产量的重要构成因子。为揭示蓖麻有效穗数的遗传基础及挖掘其候选基因，利用表型差异显著的2个亲本杂交构建F₂和BC₁(F₁×P₂)群体，通过SSR引物基因分型以及CIM和ICIM-ADD 2种检测方法对单株有效穗数和一级分枝有效穗数进行QTL定位，并以相同方法在S₁群体进一步验证QTL重复性。在F₂群体中共检测到9/5(CIM/ICIM-ADD,下同)个QTL,其中，单株有效穗数和一级分枝有效穗数QTL分别为3/2,6/3个，分别解释了6.70%/11.87%和25.15%/13.87%的表型变异。BC₁群体的定位结果与F₂群体基本一致。其中，qESNPP3.1和qEPBSN3.1为稳定QTL,贡献率都接近10%,后者在S₁群体中再次检测到，贡献率为13.27%;它们在RCM915～RCM950标记区间内重叠分布，共同构成1个调控蓖麻有效穗数的主效QTL簇。从RCM915～RCM9...     

苦荞粒形相关性状的遗传分析

利用籽粒大小差异较大的2个苦荞品种的杂交后代开展了与产量具有密切关系的粒形相关性状的遗传规律及其性状间的相关性分析。结果表明,F₂和F₃群体的粒长、粒宽、长宽比和千粒重表现值范围都超过亲本的表现值,并且粒长、粒宽和长宽比的变异系数均小于10%,千粒重的变异系数大于10%。另外,粒长、粒宽、长宽比和千粒重的加性方差均大于显性方差,广义遗传率在F₂和F₃代中分别为0.77~0.82和0.82~0.85,固定遗传率都达到0.80以上。粒形性状间的相关性分析结果表明,粒长、粒宽和千粒重相互间都存在极显著的正相关,粒宽和千粒重,粒长和长宽比的遗传相关系数较大。以上结果表明,具有较高遗传率的粒形相关性状可以在后代早期进行选择,但由于这些性状是数量性状而且受多个基因的控制,因此建议继续繁殖后代到基因型稳定,同时考虑性状间的相关性选拔最为有效。     

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。     

基于QTL定位的蓖麻株高性状遗传解析

用YC2(高杆)×YF1(矮杆)和YC1(高杆)×YF1(矮杆)组合衍生的2个F₂代群体, 对蓖麻株高性状进行相关、回归和QTL定位分析。结果表明, 株高与主穗位高、主茎节长和主茎茎粗之间显著正相关, 但与主茎节数不相关;主穗位高与主茎节数、主茎节长和主茎茎粗之间显著正相关;主茎节数与主茎节长之间显著负相关。利用QTLNetwork 2.0软件在YC2×YF1的F₂群体中检测到株高、主穗位高、主茎节数、主茎节长和主茎茎粗的5、4、6、3和2个QTL, 分别解释了45.9%、45.3%、66.1%、55.4%和12.6%的总变异。在YC1×YF1的F₂群体中检测到3、4、5、1和2个上述5性状的QTL, 分别解释了26.0%、25.5%、35.4%、37.4%和7.6%的总变异。证明QTL间的“一因多效”和连锁是株高、主穗位高和主茎节长之间高度相关的遗传基础, 加性效应是株高、主穗位高和主茎节长的主要遗传组分, 互作效应是主茎节数和主茎茎粗的主要遗传组分。建议育种上将主穗位高和主茎节长作为株高早期选择和预测的间接指标,并将多节数和短节间作为高产育种的主攻方向。     

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。     

水稻新质源(CMS-FA)雄性不育恢复基因的遗传研究

发掘水稻新型雄性不育细胞质源CMS-FA,育成系列优质米不育系和系列新质源恢复系,组配成强优势杂交稻组合的基础上研究新质源雄性不育恢复系的恢复基因遗传。采用新质源(CMS-FA)不育系金农1A与恢复系金恢3号杂交获得杂交F₁代种子,种植F₁代,收获自交F₂代种子。用F₁分别与不育系或保持系回交,获得(不育系//不育系/恢复系和不育系/恢复系//保持系)2个测交群体。同时种植P₁、P₂、F₁、F₂、B₁F₁和B₂F₁等群体,考察花粉染色率、套袋结实率和自然结实率,卡平方测验遗传分离适合度。结果表明,不育系与恢复系杂交F₁代正常可育,育性恢复(可育)基因为显性遗传。F₂代分离出可育︰不育适合3︰1,育性恢复(可育)基因为1对显性基因控制。B₁F₁和B₂F₁代2个测交群体的可育︰不育都适合1︰1分离规律,验证了F₂代育性恢复(可育)单基因的遗传模式。暂时确定新质源(CMS-FA)核质互作三系的基因型为不育系S(SS)、保持系F(SS)和恢复系S(FF)。     

陆地棉种子物理性状QTL定位

定位棉花种子性状的基因对揭示棉花种子性状的遗传规律,以及明确棉花种子、产量、纤维品质等性状间的遗传关系具有重要意义。以(渝棉1号×T586) F_2:7重组近交系群体构建的遗传连锁图谱,在鉴定270个家系3个环境种子物理性状的基础上,利用MQM作图方法,共检测到34个种子物理性状QTL,包括9个种子重(qSW)、5个短绒重(qFW)、3个短绒率(qFP)、8个种仁重(qKW)、6个种子壳重(qHW)和3个种仁率(qKP)QTL,它们可解释4.6%~80.1%的性状表型变异。9个QTL在2个或3个环境中被检测到,其中包括第12染色体显性光子位点的短绒重与短绒率QTL,以及另外7个微效应QTL。34个QTL分布于15条染色体,其中A染色体组20个,D染色体组14个。有12个染色体区段分布有2个或2个以上的QTL,而且同一染色体区域同一亲本所具有的不同性状QTL的方向大多数与性状表型相关系数的正负一致。     

不同花色观赏向日葵杂交后代主要观赏性状遗传规律研究

为了解不同花色的观赏向日葵杂交后代主要观赏性状的遗传规律,分别以舌状花黄色和白色的观赏向日葵为父母本进行正反交,F₁自交,获得F₂花色分离群体,分析2个群体后代花色及柱头色分离情况,并对株高、盘径、叶片数、舌状花瓣数、分枝数、柱头色及舌状花瓣色等7个性状进行遗传变异分析。结果表明,2个群体杂交后代F₁舌状花均为黄色,F₂均分离出4种花色,表明亲本黄色由多基因控制,属于数量性状和质量性状。F₁的柱头均为紫色,F₂分离出绿色和紫色,分离比例约为1:3,符合孟德尔遗传规律,柱头紫色是由独立等位基因控制的,属于质量性状,柱头紫色对绿色是完全显性;2个群体中超亲分离现象一致,其中分枝数和叶片数高于亲本范围,舌状花瓣数低于亲本范围,存在超亲分离现象;在中亲优势分析中,YW比WY群体中亲优势明显;F₂性状相关性表现基本一致,株高与花瓣数、分枝数和叶片数,盘径与花瓣数和分枝数,花瓣数与叶片数和分枝数,分枝数与叶片数,花色与柱头色之间均呈极显著相关性。通过对不同花色杂交后代重要观赏性状的遗传规律进行探讨,为观赏向日葵的育种工作提供借鉴。     

豇豆SNP高密度遗传图谱构建及重要农艺性状QTL定位

为促进豇豆种质资源的高效利用和新基因发掘,本研究基于豇豆F2群体,利用重测序技术构建了包含2984个bin标记(142,146个SNP)的遗传连锁图谱。该图谱共11个连锁群,总长1333.48cM,平均图距0.45cM。不同连锁群的长度从84.63～183.15 cM不等,平均图距从0.27 cM至0.89 cM不等。根据F₂、F₃的表型调查,利用该图谱共检测到15个QTL,分别与百粒重、花色、荚长、荚形、荚质、籽粒颜色等14个性状相关。其中荚质、荚长、主茎分枝数等分别检测到1个主效QTL区间,其余性状检测到多个QTL区间。通过对区间内的基因注释分析,分别确定了与荚长、单株荚数、籽粒颜色构成等性状相关的候选基因。本研究中QTL分析结果将为豇豆属重要性状的标记辅助选择奠定基础,而候选基因筛选则有助于深入解析这些性状的遗传机理,提高豇豆分子遗传学研究水平。     

陆地棉产量相关性状的QTL定位

中棉所28和湘杂棉2号分别是以中棉所12×4133和中棉所12×8891配制而成的两个陆地棉强优势杂交种。以其F₂为作图群体,筛选6000多对SSR引物,利用两群体间27个共有多态位点,通过JoinMap 3.0软件整合了一张包含245个多态位点、全长1847.81 cM的遗传图谱。利用Win QTLCart 2.5复合区间作图法分别对两群体8个产量相关性状在F₂和F_2:3中进行QTL定位,在中棉所28群体多环境平均值的联合分析中检测到16个QTL,三环境分离分析中检测到43个QTL;在湘杂棉2号群体分别检测到20个和66个QTL。在A3、D8、D9等染色体上有QTL成簇分布现象,同时在两个群体中发现一些不受环境影响且稳定遗传的QTL。对考察的8个性状在两个群体中发现12对共有QTL,控制果枝数、衣分和籽指的QTL增效基因位点均来源于共同亲本中棉所12。综合分析推测中棉所12的育种价值主要是通过提高后代的结铃性来实现的。研究结果为棉花产量性状的分子设计育种提供了有用的信息。     

棉花IF2群体构建及其在纤维品质遗传和杂种优势研究中的应用

以陆地棉重组自交系RIL为材料,采用RIL系间随机交配的方式构建了一个含有188个组合的IF₂群体。对该群体的棉花纤维品质性状表现进行了评价,并采用A、D遗传模型对其纤维品质性状的遗传效应和杂种优势进行了分析。结果表明,陆地棉IF₂群体中5个纤维品质性状均呈现良好的正态分布,且各性状的表型平均值大多与F₁杂交种相近,具有明显的杂种优势。显性与环境的互作效应是控制棉花纤维品质遗传的主要因素,其次是基因的加性效应,环境因素对于棉花纤维品质的杂种优势表现巨大的影响,两个环境中预测到的杂种优势值具有明显的差异。IF₂群体是棉花数量性状遗传和杂种优势预测的优良研究群体。     

利用永久F2群体定位小麦株高的QTL

为研究小麦株高的遗传机制,利用DH群体构建了一套包含168个杂交组合的小麦永久F₂群体, 并于2007年种植于山东泰安和山东聊城。构建了一套覆盖小麦21条染色体的遗传连锁图谱并利用该图谱的324个SSR标记对小麦株高进行QTL定位研究,使用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件进行QTL分析。在永久F₂群体中定位了7个株高QTL,包括4个加性QTL,一个显性QTL,一对上位性QTL,共解释株高变异的20%,其中位于4D染色体的qPh4D,具有最大的遗传效应,贡献率为7.5%;位于2D 染色体显性效应位点qPh2D,可解释1.6%的表型变异;位于5B~6D染色体上位效应位点,可解释1.7%的表型变异。还发现加性效应、显性效应和上位效应对小麦株高的遗传起重要作用,并且基因与环境具有互作效应,结果表明利用永久F₂群体进行QTL定位研究的方法有助于分子标记辅助育种。     

玉米叶片紫色中脉性状的遗传

利用引进的紫黑色种皮玉米随机交配群体,通过杂交和多代单株自交选择,培育出紫色中脉稳定纯系06Z-2。以06Z-2(P₂)和白色中脉自交系L-24(P₁)为材料,创制出F₁、F₂、BC₁和BC₂群体,对玉米叶片紫色中脉性状的遗传特征进行了研究。结果表明,紫色中脉性状属于显性单基因遗传,分离世代中紫色中脉株数与白色中脉株数的分离比符合孟德尔经典遗传学第一定律,且遗传稳定,易于转育。深入开展玉米叶片紫色中脉性状的遗传与应用研究,对于玉米自交系或杂交种防杂保纯、进行种子纯度鉴定、保护知识产权等具有重要的理论与适用价值。     

大豆叶绿素含量动态表达的QTL分析

叶绿素是光合作用中最重要的色素,与大豆籽粒产量密切相关。本研究采用溧水中子黄豆×南农493-1后代衍生的244个F₂单株,及筛选的150个SSR分子标记构建的连锁遗传图谱,在苗期至开花期测定F₂衍生F_2:3和F_2:4家系生长正常单株的倒3复叶功能叶(非离体)的叶绿素含量13次,通过Windows QTL Cartographer v2.5软件包的复合区间法,动态定位了大豆叶绿素含量的QTL。结果表明,不同时间点共检测到20个QTL,其中,不同发育阶段间、年份间和地点间共同的QTL较少,不同时间点上的QTL差异较大,重复出现在N、D1a、F和K连锁群的QTL有3~4次。这些结果为叶绿素含量的遗传剖析和标记辅助育种提供理论依据。     

玉米株高主效QTL qPH3.2精细定位及遗传效应分析

株高是影响玉米产量的重要因子之一, 节间数目和节间长度是导致株高差异的主要因素。本研究发现2个高代回交重组自交系W₁和W₂株高差异显著(P<0.001), 二者穗上部和穗下部节间数目都相同, 细胞形态分析发现节间细胞长度是引起二者株高差异的主要原因; 外源GA试验结果表明控制株高差异的QTL/基因是GA途径之外的新基因。因此, 利用来源于W₁和W₂的F₂及F_2:3家系群体在2年3个环境中将控制株高的主效QTL qPH3.2共定位在第3染色体标记C42-P17之间20 Mb范围内, 最高可解释22.22%的表型变异。进一步利用目标区段重组交换单株及自交后代家系将qPH3.2分解为2个主效QTL qPH3.2.1和qPH3.2.2; 随后利用目标区段的跨叠系将qPH3.2.1和qPH3.2.2分别精细定位在YH305-Y72 (2 Mb)及YH112-Y150 (1.6 Mb)之间。本研究的结果为玉米株高的遗传改良提供了真实可靠的遗传位点, 也为后续株高QTL的克隆奠定了良好的工作基础。     

甜瓜果实风味相关性状QTL定位分析

为了研究甜瓜风味相关基因的遗传定位,以高糖、哈密瓜风味品种‘皇后’和低糖、清香风味品种‘NS6’为亲本构建F₂群体,通过筛选亲本间有多态性的简单重复序列(simple sequence repeats, SSR)标记,检测F₂群体的个体基因型并构建甜瓜遗传图谱,对糖度和香味性状的数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)进行定位分析。构建的遗传图谱包含8个连锁群,总长度576 cM,标记间的平均遗传距离10.97 cM。通过QTL分析、表型和基因型差异显著性检验,在LG5上发现一个与糖度性状相关的QTL (LOD=2.1),但未发现主效QTL;在LG12上发现一个与香味性状相关的主效QTL (LOD=2.9)。在LG12上设计15对SSR引物,利用7个在亲本间有多态性的标记构建LG12的遗传连锁图,进一步将香味相关基因定位于EMAGN33标记的下方,与染色体末端的物理距离为592.48 kb。本研究为甜瓜风味相关基因的定位克隆及风味品种改良提供理论依据。     

米苦荞果壳率及其相关性状的遗传研究

以薄壳黑米荞BRT2016-1和迟开裂型黑米荞BRT2016-2为母本、厚壳不落粒野苦荞WT2016-1和长黑粒苦荞T2016-1为父本,组配成3类杂交组合（A、B、C）,对杂交组合F₂和F₃群体果壳率、粒长、粒宽、粒重、果仁重、粒长/粒宽（长/宽）6个目标性状进行广义遗传力、狭义遗传力、相关性和通径分析。结果表明,各组合果壳率广义遗传力平均为0.71,组合间变幅为0.42~0.91;狭义遗传力平均为0.18,组合间变幅为0.07~0.27;广义遗传力与狭义遗传力数值相差极大。与果壳率相关的5个目标性状（粒长、粒宽、粒重、果仁重、长/宽）组合间的广义遗传力分别为0.84、0.89、0.90、0.78、0.71,狭义遗传力分别为0.32、0.30、0.25、0.21、0.28。相关性分析表明,果壳率与粒长、粒宽、粒重的平均正相关性均达显著水平,其中,F₂植株中,平均相关系数依次为0.077、0.145、0.099;F₃家系中,平均相关系数分别为0.177、0.253、0.428。果壳率与果仁重在组合A和组合C中呈负相关关系,果仁重越大,果壳率越小。通径分析表明,粒重和果仁重对果壳率直接效应最大,前者为正效应,后者为负效应,两个性状5个组合的F₂植株平均直接效应分别为4.072、-4.087,平均间接效应分别为5.574、-5.570,F₃家系平均直接效应分别为1.284、-1.251,平均间接效应分别为2.526、-2.524,且间接效应均大于直接效应。因此,低果壳率的选择应着重考虑粒重、果仁重两个性状的效应,且需兼顾粒长、粒宽、长/宽性状的选择。     

食用向日葵产量性状的遗传研究

以食葵不育系17-A26为母本、恢复系17-C19为父本,构建P₁、P₂、F₁、F₂、B₁和B₂ 6个世代群体,研究了产量相关性状盘径、单株总粒数、结实率、百粒重、粒长和粒宽的后代变异及遗传率。结果表明,6个性状均为数量性状,变异幅度排序为单株总粒数>粒长>盘径>结实率>百粒重>粒宽,狭义遗传率排序为百粒重>粒长>单株总粒数>粒宽>盘径>结实率。根据遗传进度结果,百粒重、粒长、单株总粒数和粒宽宜早代根据表型选择,盘径宜晚代选择,结实率宜晚代结合多环境联合选择。     

基于F2和RIL群体鉴定棉花抗黄萎病主效QTL

【目的】通过对棉花抗黄萎病性状进行数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)定位，鉴定可以应用于育种实践的能稳定检测到的主效QTL，为棉花抗黄萎病遗传改良奠定分子基础。【方法】以抗黄萎病品种中植棉2号和感黄萎病品种冀棉11号为亲本杂交的F₂群体和重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体作为作图群体，在对2个群体进行多环境黄萎病抗性鉴定和简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)分子标记检测的基础上进行遗传连锁图谱构建，利用完备区间作图法进行QTL定位，并对获得的主效QTL置信区间进行候选基因挖掘。【结果】在F_2:3家系和RIL群体中共检测到7个抗黄萎病QTL，能够在多个环境条件下重复检测到的QTL有4个，包括q VW-D05-1、qVW-D05-2、q VW-D05-4和qVW-D05-5。共线性分析表明上述4个QTL集中分布于D05染色体上2 293 776～3 205 058 bp和62 407 897～62 582 344 bp 2个区域。4个抗性...     

谷子不育系高146A不育与早抽穗性状遗传关系分析

为了研究杂交组合(高146A×K103)的P₁、P₂、F₁和F₂ 世代群体对不育系高146A早抽穗性状的遗传特点,本研究利用主基因+多基因混合遗传模型,并且采用χ₂测验方法对不育基因与早抽穗控制基因间的遗传关系进行了研究。结果表明：高146A早抽穗性状表现为一数量性状,其遗传符合两对加性-显性-上位性主基因 加性-显性多基因遗传模型,以主基因作用为主,多基因的作用相对较小,其中一对主基因的加性、显性起主要作用,另一个主基因的显性和上位性效有较大作用;在F₂群体中,雄性不育和早抽穗两性状共有早熟可育、早熟不育、晚熟可育和晚熟不育等四种表型,表型分离比例符合三对基因独立遗传分配规律(分离比例为39：13：9：3;χ₂=3.18 <χ_20.05=7.81),这些结果表明控制该雄性不育系高146A的不育和早抽穗性状的三对基因为独立遗传,无连锁关系。