基于高密度遗传图谱的玉米雄穗分枝数QTL定位

利用PD80和PHJ65组配的包含310个家系的重组自交系群体为材料,结合在3个单环境条件下的雄穗分枝数表型值和最佳线性无偏预测值,经完备区间作图法在包含8 384个SNP标记的连锁图谱上共检测到11个QTLs,分别位于1、2、4、5、7、8染色体上,LOD值为4.99～11.42,表型贡献率为4.62%～11.80%。在2个以上单环境和BLUP值下重复检测到5个QTLs(qTBN1.1、qTBN2.1、qTBN4、qTBN5、qTBN7)。其中,qTBN1.1、qTBN5表型贡献率大于10%,属于稳定的主效QTLs,物理区间分别位于第1染色体303.01～304.87 Mb(B73_RefGen_v4_genomic)、第5染色体168.16～170.97 Mb。基于生物信息学分析及基因功能注释在2个主效QTL位点筛选出19个高表达的候选基因。     

玉米雄穗相关性状QTL分析

以掖478和齐319构建染色体片段代换系群体（CSSLs）,分析石家庄、新乡、昌平、顺义4个地点的雄穗主轴长（TL）和雄穗分枝数（TBN）的表型鉴定数据。结果表明,在2个以上环境中共检测到27个雄穗主轴长QTL,分布在1、2、3、4、5、7、8、9和10号染色体上,其中,1号染色体上雄穗主轴长QTL位点最多;共检测到23个雄穗分枝数QTL,分别位于1、2、4、6、7、8和10号染色体,其中,1号染色体上雄穗分枝数QTL位点最多。验证了北方春玉米环境稳定的3个雄穗主轴长QTL和10个雄穗分枝数QTL,发掘到黄淮海环境特异的5个雄穗主轴长QTL和3个雄穗分枝数QTL。在4个环境下均能检测到5个雄穗主轴长QTL（qTL1-3、qTL1-4、qTL2-1、qTL3和qTL4-2）和1个雄穗分枝数QTL（qTBN1-7）,可为控制雄穗主要性状的基因克隆和机理解析提供参考。     

玉米品种通育189的雄穗分枝数F1平均优势及遗传分析

针对PH6WC、PH4CV、B20、D1279及PH6WC×PH4CV、PH6WC×B20、PH6WC×D1279、D1279×PH6WC鉴定试验进行雄穗分枝数差异分析,PH6WC×D1279(通育189)组建6世代群体(P₁、P₂、F₁、B₁、B₂、F₂),运用主-多基因混合模型遗传分析方法对雄穗分枝数遗传进行分析。结果表明,通育189雄穗分枝数存在细胞质遗传效应,F₁雄穗分枝数平均优势为28.57%～132.41%;雄穗分枝数遗传模型为2对主基因加、显、上+多基因加、显混合模型,2对主基因为正向完全显性,主基因上位性效应>显性效应>加性效应;主基因效应是多基因效应的41.25倍,主基因遗传率为27.58%～88.87%,多基因遗传率为0～41.78%。     

小麦穗粒数及千粒重主效QTL共定位区QC-7AL的精细定位及遗传效应分析

为了研究小麦7AL染色体上与穗粒数及千粒重相关的基因位点及其遗传效应,对小麦穗粒数及千粒重主效QTL共定位区QC-7AL进行了精细定位及遗传效应分析。结果表明,QC-7AL主要位于小麦7AL染色体的IWA7406～IWA5913标记区间,长度为3.1cM,对应的物理距离约为5.63 Mb,其中包含了473个SNP标记和81个基因。QC-7AL对穗粒数和千粒重具有明显相反的遗传效应,其遗传效应分别为9.3%～14.3%和8.7%～13.7%。QC-7AL与QC-4BS位点对小麦穗粒数具有明显的互作效应,且QC-7AL位点对穗粒数的遗传效应略大于QC-4BS位点。     

光温敏无雄穗系玉米I17雄穗分化发育研究

2014年春季(4月6日)和夏季(7月23日)分别种植光温敏无雄穗玉米系I17,田间观测两种不同播期玉米生长发育特征,并应用体视显微镜和扫描电子显微镜观察雄穗幼穗分化发育时期及特征。结果发现,春季I17玉米雄穗分化发育可明显分为生长锥突起期、伸长期、小穗分化期、小花分化期和性成熟期共5个特征不同的阶段;夏季I17玉米雄穗畸形发育,可能在生长锥突起期与伸长期之间停止发育直至畸形死亡,无法正常通过生长锥伸长期,最终导致无雄穗发生。     

玉米雄穗分化发育研究进展

玉米雄穗分化发育状况及其性状特征与产量关系密切。在总结和了解国内外相关研究成果的基础上,对玉米雄穗分化发育与外部器官同伸关系、影响玉米雄穗分化发育的因素、雄穗分化发育过程中生理活性物质的动态变化进行了简要综述,阐述了利用玉米叶龄指数预报雄穗分化发育进程的方法,为指标化管理玉米生产栽培提供一定的理论依据,对雄穗分化发育研究方向进行了展望,并提出需进一步解决的问题。     

玉米株高主效QTL qPH2.4的定位分析

课题组前期以玉米自交系郑58为轮回亲本,以昌7-2为供体亲本,通过分子标记辅助选择获得染色体单片段代换系Z12和W16。Z12和W16在bin2.07区域均含有1个来源于昌7-2的染色体片段,株高均显著高于轮回亲本郑58。利用郑58和Z12为材料构建F2分离群体,基于重测序和混合分离分析(BSA)策略,将株高主效QTL qPH2.4定位于第2染色体13.95 Mb(201 457 953~215 022 157 bp)的区域内。利用在目标区间内筛选出的20对多态性分子标记对包含743个单株的郑58×Z12 F2分离群体和包含1 720个单株的郑58×W16 F2分离群体进行基因型分析,结合田间株高数据进行QTL定位,将株高主效QTL qPH2.4定位在InDel分子标记ph-18和ph-19之间,区间的遗传距离为0.57 cM,物理距离为626 kb。参考B73基因组(RefGen_v4)注释信息,该区间内存在17个注释基因,其中,包含可以调控油菜素内酯信号的基因Zm00001d006677。     

玉米雄穗性状的遗传分析

以Kei9103等8个玉米自交系为亲本,按照双列设计组配一套不包括反交的组合,对雄穗分枝数、雄穗长和雄穗重进行遗传分析.Wr依Vr回归、(Wr+Vr)和(Wr—Vr)方差分析表明,三个性状的遗传效应中皆存在加性、显性和上位性效应,但去掉偏离回归直线的亲本后,在6×6亚双列中三个性状的遗传皆符合加性——显性模型.在三个性状中,多分枝对少分枝是不完全显性,长雄穗对短雄穗和重雄穗对轻雄穗是超显性.雄穗分枝数、雄穗长、雄穗重的遗传分别涉及到18、20、22个基因位点.在亲本显隐性基因的分布上,Ki21具有雄穗分枝数和雄穗重的隐性基因最多,具有雄穗长的显性基因最多;Kei9103具有雄穗分枝数的显性基因最多,具有雄穗长的隐性基因最多;KS23—1—4具有雄穗重的显性基因最多.     

玉米雄穗发育及其分枝数的QTL定位研究进展

雄穗既是玉米产生花粉的器官,也是玉米育种研究的重要内容,与玉米产量关系密切。主要概括了玉米雄穗发育进程及光温、水分和播种密度等因素对玉米雄穗发育的影响、雄穗分枝数QTL定位的研究进展,为进一步研究玉米雄穗发育及其遗传规律、玉米育种提供理论参考。     

玉米雄穗几何造型研究

通过对玉米雄穗形态结构的观测分析,提出了基于雄穗形态特征参数的三维形态数学模型及其实现方法。雄穗模型的建立过程包括拓扑结构设计、分枝造型和小穗造型三个阶段。模型具有较高的真实感效果,可控性强,可满足雄穗数字化设计的需要。     

QTL analysis of cold tolerance at seedling stage in rice (Oryza sativa L.) using recombination inbred lines

Cold tolerance at seedling stage of rice (Oryza sativa L.) is a favorable trait for the stable establishment in temperate and high-elevation areas. In the present study, 71 recombinant inbred lines (RIL) derived from the cross of Asominori (Japonica) and IR24 (Indica) were used to identify quantitative trait loci (QTL) affecting cold tolerance at seedling stage. The putative QTL was further confirmed using some chromosome segment substitution lines (CSSLs), in which IR24 was used as the donor parent and Asominori as the recurrent parent. The average seedling mortality was used as cold tolerance after cold treatment with 6 °C for 7 days and recovery culture with 25 °C for 4 days at three-leaf seedling stage. Three QTL affecting cold tolerance at seedling stage were detected on chromosomes 1, 5 and 6 with LOD scores ranging from 2.2 to 4.1 using composite interval mapping (CIM). Among them, qSCT-1 located in the region of XNpb87-2-C955 on chromosome 1 was a major QTL which explained 24.51% of total phenotypic variance and favorable allele came from japonica parent, Asominori. In addition, IR24 alleles at the other two loci (qSCT-5 and qSCT-6) increased cold tolerance. And these three QTL were confirmed by four lines from the IR24 CSSLs. Transferring favorable allele from japonica variety to indica background or pyramiding different QTL identified from indica is an effective way to improve cold tolerance of rice.     

利用单片段代换系群体定位玉米株型性状QTL

以优良玉米自交系许178背景的综3单片段代换系群体为基础材料,通过一年两点的田间试验,对株高、穗位高、总叶片数、穗上叶片数、叶面积等植株性状进行QTL分析。结果表明,利用显著性检验方法在两点共检测到5个株型相关性状的72个QTL,包括23个株高QTL、12个穗位高QTL、6个总叶片数QTL、15个穗上叶片数QTL、16个叶面积QTL,其中,有10个株高QTL、3个穗位高QTL、3个总叶片数QTL、2个穗上叶片数QTL和1个叶面积QTL在2个试验环境中同时检测到。     

Functional roles of root plasticity and its contribution to water uptake and dry matter production of CSSLs with the genetic background of KDML105 under soil moisture fluctuation

Soil moisture fluctuation (SMF) stress due to erratic rainfall in rainfed lowland (RFL) rice ecosystems negatively affect production. Under such condition, root plasticity is one of the key traits that play important roles for plant adaptation. This study aimed to evaluate root plasticity expression and its functional roles in water uptake, dry matter production and yield under SMF using three chromosome segment substitution lines (CSSLs) with major genetic background of KDML105 and a common substituted segment in chromosome 8. The CSSLs showed greater shoot dry matter production than KDML105 under SMF, which was attributed to the maintenance of stomatal conductance resulting in higher grain yield. The root system development based on total root length of the CSSLs were significantly higher than that of KDML105 due to the promoted production of nodal and lateral roots. These results implied that the common substituted segments in chromosome 8 of the 3 CSSLs may be responsible for the expression of their root plasticity under SMF and contributed to the increase in water uptake and consequently dry matter production and yield. These CSSLs could be used as a good source of genetic material for drought resistance breeding programs targeting rainfed lowland condition with fluctuating soil moisture environments and for further genetic studies to elucidate mechanisms underlying root plasticity.     

玉米单倍体高自然加倍材料吉Gjb335DH3的遗传分析与QTL初定位研究

玉米单倍体育种技术加倍率低的问题是单倍体育种技术应用限制条件。本研究以雄穗低自然加倍材料DHL287为母本、雄穗高自然加倍材料吉Gjb335DH³为父本,构建单倍体雄穗高自然加倍群体。根据集群分离分析法（BSA,Bulked segregant analysis）,结合SNP标记,使用滑动窗口分析3组BSA混池基因型数据,最终在1、3、4、5、7号染色体上筛选出23个与雄穗高自然加倍相关的QTL位点。其中,3组BSA混池结果都在1、3、4号染色体上定位到4个共有的显著QTL区段,说明4个QTL区段具有很强的重演性。同时,在5、7号染色体上分别定位到3个、2个与单倍体雄穗高自然加倍相关的QTL位点。     

基于单片段代换系玉米子粒性状的QTL定位

利用lx9801为遗传背景的昌7-2单片段代换系为基础材料,通过一年两点的田间试验,对粒重、粒长、粒宽和粒厚进行QTL分析。在两个试验点共检测到31个玉米子粒性状的QTL,包括12个粒重QTL、7个粒长QTL、8个粒宽QTL和4个粒厚QTL。其中,有2个粒重QTL、2个粒长QTL和1个粒厚QTL在两试验点同时检测到,可分别解释5.53%、9.09%、4.55%、4.18%和7.70%的表型变异。