基于高密度遗传连锁图谱的稻谷粒重QTL定位

为挖掘稳定遗传的稻谷粒重性状QTL,本研究以V20B/CPSLO17组合衍生的150个重组自交家系(recombinant inbred line, RIL)为作图群体,在3个环境(2019贵阳, 2020贵阳, 2019三亚)对稻谷粒重性状进行QTL检测及其遗传效应分析。结果表明：3个环境共检测到6个稻谷粒重QTL,其中QTL qTGW5-1在2种环境被重复检测到;QTL qTGW5-2和qTGW5-3具有较大遗传效应,表型变异贡献率高达139.796%和99.414%,两者的LOD值分别为35.113和28.411。qTGW5-2的加性效应源自亲本CPSLO17;qTGW5-3的加性效应源自亲本V20B。本研究结果为挖掘新的稻谷粒重性状基因提供参考依据。     

多种环境下大豆单株粒重QTL的定位与互作分析

定位大豆单株粒重QTL、分析QTL间的上位效应及QTL与环境互作效应, 有利于大豆单株粒重遗传机理的深入研究。利用147个F_2:14~F_2:18 RIL群体, 5年2点多环境下以CIM和MIM方法同时定位大豆单株粒重QTL, 检测到17个控制单株粒重的QTL, 分别位于D1a、B1、B2、C2、F、G和A1连锁群上, 贡献率为6.0%~47.9%;用2种方法同时检测到3个QTL, 即qSWPP-DIa-3、qSWPP-F-1和qSWPP-D1a-5, 贡献率为6.3%~38.3%;2年以上同时检测到4个QTL, 即qSWPP-DIa-1、qSWPP-DIa-2、qSWPP-B1-1和qSWPP-G-1, 贡献率为8.1%~47.9%;利用QTLMapper分析QE互作效应和QTL间上位效应, 7种环境下的数据联合分析得到1个QE互作QTL和4对上位效应QTL, 贡献率和加性效应都较小。在分子标记辅助育种中应该同时考虑主效QTL及各微效QTL之间的互作。     

基于高密度遗传图谱的水稻糙米率QTL定位分析

水稻糙米率是加工品质中的一个重要组成部分。为了探索糙米率的遗传基础,本研究以V20B和CPSLO17作为亲本,构建了150个重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体。利用SLAF标签构建的精度更高、平均遗传距离为0.292 c M的高密度遗传图谱,结合亲本和群体糙米率表型数据,对三亚和贵阳两个环境下控制水稻糙米率的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL)进行遗传分析。结果显示:三亚和贵阳共检测到两个QTL。其中,三亚检测到1个QTL位点q BR1,位于第1染色体Marker600937~Marker685097区间上,两个标记间遗传距离为0.471 c M,贡献率为9.7470%;贵阳检测到1个QTL位点q BR4位于第4染色体Marker503771~Marker431234区间上,两个标记间遗传距离为0.469 c M,贡献率为9.7634%。两个检测到的QTL,在两个环境中未重复检测到,且增效位点均来自于亲本V20B。本研究对进一步发掘和利用水稻糙米率QTL具有重要意义,同时为利用分子标记辅助选择提高水稻糙米率提供参考。     

水、旱栽培条件下稻谷粒型和粒重的相关分析及其QTL定位

为了解水、旱栽培条件下水稻粒形和粒重的表型及QTL变化,以陆稻品种IRAT109和水稻品种越富构建的双单倍体群体为材料,系统分析了稻谷粒长、粒宽、粒重及长宽比在水、旱栽培条件下的相关性,并进行了数量性状基因位点的比较定位。结果表明,水、旱条件下,粒长与长宽比和粒重均呈极显著正相关;粒宽与长宽比呈极显著负相关,与粒重极显著正相关,4个性状在水、旱条件间相关性都达极显著正相关。其中粒长的相关系数最高,达0.817,粒宽的相关系数最低,为0.457。表明粒长受水分影响最小而粒宽受水分影响较大。粒重、长宽比介于二者之间。两种条件下共检测到14个QTLs,分布于水稻1、5、6、7、10和12染色体上,其中控制粒长的5个,LOD值为1.93~5.11,贡献率为5.97%~28.85%;控制粒宽的1个,LOD值为2.39,贡献率为12.76%;控制长宽比的3个,LOD值为2.08~4.6,贡献率为7.78%~21.89%;控制粒重的5个,LOD值为2.68~9.45,贡献率为4.1%~14.8%。其中控制粒长的qGL-5及控制粒重的qGWt-1a和qGWt-1b在水、旱条件下均能检测到,在抗旱育种中可用于分子标记辅助选择籽粒性状。QTL分析的结果进一步验证了表型分析结果,粒宽相对易受土壤水分影响,粒长、粒重和长宽比,受水分胁迫影响较小,遗传比较稳定。     

水稻糙米蛋白质含量的QTL定位

蛋白质含量是评价稻米品质的一项重要指标,控制水稻糙米蛋白质含量的基因位点是数量性状,检测水稻糙米蛋白质含量的QTL并进行遗传效应分析对于水稻品质遗传育种具有重要的意义.本研究以中优早/丰锦重组自交系群体作为定位群体,结合构建的遗传连锁图谱利用Windows QTL Cartogtapher2.0软件,采用复合区间作图法对水稻糙米蛋白质含量进行QTL定位和效应分析.检测到控制糙米蛋白质含量的QTL 6个(qPc-3、qPc-6、qPc-7、qPc-8-1、qPc-8-2和qPc-11),分别位于第3、6、7、8和11连锁群上.单个QTL对群体表型变异的贡献率为3.79%～19.41%,联合贡献率为61.07%.在这些QTL的区间中,第8染色体的口Pc-8-1基因区域对糙米蛋白质含量具有主效作用.进一步分析和比较了相关研究结果,讨论了研究结果对开展稻米品质遗传育种的意义.     

利用C×E群体定位雾培马铃薯块茎建成相关性状QTL

本研究以二倍体马铃薯C为母本,E为父本的杂交F1群体共90个株系,构建了一张包含12个连锁群和78个SSR标记,总长度1 141.99 c M,标记间平均距离14.64 c M的遗传图谱。结合2015年和2016年鉴定的与块茎建成相关性状表型数据,采用QTL Ici Mapping V4.1软件的完备区间作图法(ICIM)进行QTL定位和效应估计。共检测14个与株高、根长、匍匐茎长、匍匐茎数、微型薯数相关QTL。表型变异解释率为3.05%~19.19%。有5个QTL在2个环境中被重复检测到,其中在5号染色体上有2个(q TN5-1,q TN5-2)与微型薯相关的QTL,遗传贡献率为9.64%和9.67%。在9号染色上有3个(q SL9-1,q SL9-2,q SL9-3)与匍匐茎长相关的QTL,遗传贡献率为3.05%~14.17%。     

稻米垩白QTL定位分析

以高垩白度品种V20B和低垩白度品种CPSLO 17作为亲本,构建150个V 20 B/CPSLO 17重组自交家系(RIL)为作图群体,进行稻米垩白QTL检测及其遗传效应分析.以垩白度为稻米垩白高低的表型数据,结合SLAF标签构建的分子连锁图谱,运用MapQTL 5软件检测到4个稻米垩白QTL,分别命名为qC-5 a、qC-5 6、qC-5 c和qC-5d.这4个QTL的LOD值分别为4.02、4.09、3.94和4.1,对表型变异的解释率分别为11.6％、11.8％、11.2％和11.8％,且这4个QTL抗性等位基因都来自高垩白亲本V20B.     

小麦种子根结构及胚芽鞘长度的QTL分析

为探讨小麦种子根结构及胚芽鞘长度的遗传基础,以小麦DH群体(旱选10号×鲁麦14)的150个株系为材料,利用凝胶室培养幼苗,测定种子根的数目和最大根长、胚芽鞘长度、根苗干重比等性状,并通过扫描仪测定幼苗种子根的总长度、根直径及角度。利用已经构建的DH群体遗传连锁图谱,采用基于混合线性模型的复合区间作图法分析上述性状的QTL。在1A、1B、2B、2D、3B、4A、4D、5A、5B、6A、7A和7B共12条染色体上检测到12个加性效应QTL和7对加性×加性互作效应QTL。QTL的加性效应值在0.02~8.45之间,对表型变异的贡献率为5.64%~12.37%。7对加性×加性互作效应QTL分布在1A–2B(2)、1A–6A、1B–2D、5B–6A、6A–7A和6A–7B等6对染色体之间,其互作效应值为0.20~7.45,对表型变异的贡献率为8.70%~15.90%。在染色体3B和7A上各检测到1个种子根结构相关性状的QTL簇。     

利用高密度SNP 遗传图谱定位小麦穗部性状基因

小麦穗部性状之间相关性密切, 其中穗粒数和千粒重是重要的产量构成要素, 挖掘与穗部性状相关联的基因位点对分子标记辅助育种及解释基因效应具有重要意义。本研究以RIL群体(山农01-35×藁城9411) 173个F_8:9株系为材料, 利用90 k小麦SNP基因芯片、DArT芯片技术及传统的分子标记技术构建的高密度遗传图谱, 在5个环境下进行穗部相关性状QTL定位。检测到位于1B、4B、5B、6A染色体上7个控制千粒重的加性QTL, 解释表型变异率6.00%~36.30%, 加性效应均来自大粒母本山农01-35; 检测到8个控制穗长的加性QTL, 解释表型变异率14.34%~25.44%; 3个控制穗粒数的加性QTL; 5个控制可育小穗数的加性QTL; 3个控制不育小穗数的加性QTL, 贡献率为8.70%~37.70%; 4个控制总小穗数的加性QTL; 6个控制小穗密度的加性QTL。通过基因型与环境互作分析, 检测到32个加性QTL, 解释表型变异率0.05%~1.05%。在4B染色体区段EX_C101685–RAC875_C27536检测到控制粒重、穗长、穗粒数、可育小穗数、不育小穗数、总小穗数的一因多效QTL,其贡献率为5.40%~37.70%, 该位点在多个环境中被检测到, 是稳定主效QTL。在6A染色体wPt-0959-TaGw2-CAPS区间上检测到控制粒重、总小穗数的QTL。研究结果为穗部性状的分子标记开发、基因精细定位和功能基因克隆奠定了基础。     

燕大1817/北农6号重组自交系群体穗部性状的QTL定位

小麦穗部性状与单株产量密切相关。本研究以小麦骨干亲本燕大1817与优良品系北农6号衍生的269个重组自交系为材料,通过在北京和河北石家庄的2年田间试验数据,利用本实验室已构建的高密度SNP和SSR遗传连锁图谱进行穗长、穗粒数和穗粒重QTL定位。采用完备复合区间作图法共检测到29个穗部性状加性效应QTL,其中10个穗长QTL分布于1B、2D、3A、3B、4A、5A、5B、6A和7D染色体上,解释的表型变异率为2.96%~9.63%,QSl.cau-4A.2在所有5个环境中均能被检测到,解释的表型变异为5.89%~9.62%,另有7个QTL能在2个或2个以上环境中被检测到;8个穗粒数相关QTL分布于1A、3A、3D、4A和5B染色体上,解释的表型变异为4.06%~11.17%,为单个环境QTL。11个与穗粒重相关QTL分布于1A、1B、2A、2D、3A、4D、5A、5B和6B染色体上,解释的表型变异为2.79%~16.12%,其中QGws.cau-1B、QGws.cau-3A和QGws.cau-6B.2在2个或者2个以上环境中能被检测到。另外,鉴定出6个分布于1A、2D、3A、4A和5B染色体上的QTL富集区段。     

基于单片段代换系的玉米百粒重QTL分析

籽粒大小是影响玉米产量的关键因素。本研究基于59份玉米染色体单片段代换系(SSSL)纯合体,对玉米百粒重性状进行2年6个试验环境的表型鉴定,利用t测验和重叠群作图的方法对SSSL内代换片段上的百粒重效应进行了QTL分析。共检测出20个百粒重QTL,分布在玉米的8条染色体上,其中14个(70.0%)在2个以上试验环境中被重复检出,4个(20.0%)在4个以上试验环境中被重复检出,在全部6个试验环境中重复检出且基因加性效应值较大的玉米百粒重QTL是位于玉米第5染色体Bin5.05区SSR分子标记bnlg278和umc1680附近的q100kw-5-3。研究结果为玉米籽粒大小性状相关基因的进一步精细定位和克隆奠定了基础。     

山农01-35×藁城9411重组自交系遗传图谱构建及粒重QTL分析

为利用分子遗传图谱进行小麦产量数量性状位点定位分析,以大粒高产小麦品系山农01-35和强筋小麦藁城9411为亲本,衍生了含182个家系的重组自交系(RIL)F₈群体,用442个DArT标记、59个SSR标记和1个TaGW2-CAPS标记,构建了包括29个连锁群的分子遗传图谱,总遗传长度为4 084.5 cM,标记间平均距离为8.13 cM。定位了54个新标记位点,包括44个DArT和10个SSR标记,分布于除4D、6B、7B外的其他18条染色体上。用该分子遗传图谱和4个环境粒重表型值,共检测到7个影响粒重的加性QTL,分别位于1B、4B、5B、6A染色体,其中QGW4B-7、QGW5B-20和QGW6A-29在单环境分别定位和4个环境共同定位两种方法中均能检测到。QGW4B-7、QGW5B-12和QGW6A-29对粒重的贡献率均超过10%,为主效QTL。本研究结果可为小麦高产优质性状的QTL分析及分子标记辅助选择提供参考。     

栽培种花生荚果大小相关性状QTL定位

以远杂9102为母本,徐州68-4为父本杂交衍生的F5和F6共188个家系,构建了一张包含365个标记,总长度713.07 c M,标记间平均距离1.96 c M的栽培种花生遗传图谱。图谱包含22个连锁群,各连锁群平均长度12.37~81.39 c M,连锁群上标记数量3~46个。结合2013和2014年采集的荚果表型数据,采用Win QTLcart 2.5软件的复合区间作图法(composite interval mapping,CIM)进行QTL定位和效应估计。2个环境下共检测到41个QTL,其中与荚果长、宽、厚和百果重相关的QTL分别为13、7、13和8个,表型变异解释率为3.14%~18.27%。有6个QTL在2种环境下被重复检测到,其中百果重相关的2个(q HPWLG13.1、q HPWLG14.1),分布在LG13和LG14连锁群,遗传贡献率为6.95%~14.60%;与荚果长相关的3个(q LPLG2.2、q LPLG13.1、q LPLG14.1),分布在LG2、LG13和LG14连锁群,遗传贡献率为3.14%~18.27%;与荚果厚相关的1个(q TPLG3.4),分布在LG3连锁群,遗传贡献率为8.24%~9.24%。本研究涉及性状存在9个QTL热点区,每个热点区涉及2~3个性状,表型贡献率为3.57%~18.27%。     

利用种子性状QTL定位高油玉米淀粉含量QTL

以普通玉米自交系8984与高油玉米自交系GY220为亲本组配得到284个F2:3家系群体,利用185个SSR标记构建玉米遗传连锁图谱。通过包含母体效应的种子性状QTL作图方法对玉米籽粒淀粉含量进行QTL定位和效应分析,共检测到7个与淀粉含量相关的QTL,分别位于第5,8,10染色体上,除qSTA8-3的遗传作用方式表现为加性外,其余QTL作用方式为部分显性。单个QTL贡献率为5.87%～10.93%,累计贡献率为53.37%。所有QTL的增效基因均来自普通玉米亲本8984。淀粉含量QTL qSTA5-2贡献率较大,可以作为进一步精细定位的主要目标QTL。     

水稻粒长主效QTL的分子遗传效应分析

为了探索水稻粒长遗传机制,利用小穗小粒型水稻Milyang 46和大穗大粒型FJCD构建的含130个家系的重组自交群体及其包含119个分子标记的连锁图谱,分别在福建武夷山和莆田对水稻粒长进行数量性状基因位点(Quantitative trait loci,QTL)定位及其环境互作分析。结果共检测到16个控制粒长的加性QTL,包括在武夷山被检测到的7个QTL和在莆田检测到的9个QTL。它们分布在第1、2、4、5、6、7、10、11、12号染色体上,其中有2个QTL在2个环境下被重复检出。qGL-4-6在武夷山和莆田的表型变异贡献率分别为5.69%、3.58%,qGL-10-1在武夷山和莆田的表型变异贡献率分别为15.82%、8.06%。16个加性QTL中,qGL-5-3、qGL-10-1与环境存在显著互作,而互作效应对表型变异的贡献率为0。     

越冬栽培稻产量性状相关QTL定位

越冬栽培稻是一类能越过自然冷冬季节并在第2年春季萌芽、正常开花结实、收获稻谷的水稻品种。本文通过对越冬栽培稻产量性状QTL分析,明确产量相关性状的遗传规律,旨在进一步解析越冬栽培稻产量性状的遗传机制,为育种创新利用提供理论依据。以3份越冬栽培稻构建的3个半同胞F2群体为材料。各考察15个产量相关性状,利用Excel 2003、GraphPad Prism 5.0和QTL IciMapping 4.10软件分析数据、绘制遗传图谱、定位QTL和联合分析。结果表明,产量性状表型值在3群体中呈连续正态分布,表现为数量性状遗传。共检测到37个QTL和26对上位性QTL,贡献率分别介于2.32%～36.31%和1.04%～2.05%;检测到9个同时影响2个及以上产量性状(一因多效)QTL标记区间;以联合分析检测到13个产量性状相关QTL,其中4个QTL区间与单群体检测QTL区间重叠;越冬栽培稻产量相关性状QTL以加–显性效应遗传为主、上位性遗传效应为辅。本研究将为越冬栽培稻产量相关基因挖掘及育种创新利用奠定基础。     

水稻重组自交群体灌浆速率的遗传分析

为了解籽粒灌浆和籽粒产量相关性状的遗传基础,为改良籽粒灌浆特性提供依据,以小穗小粒型水稻Milyang 46和大穗大粒型FJCD建立的包含130个家系的F10重组自交系为研究材料,分析福建省武夷山和莆田环境下水稻籽粒灌浆速率,并结合已构建的遗传图谱进行QTL动态定位及环境互作研究。QTL定位分析共检测到10个加性QTL,位于1、2、5、6、7号染色体上,对表型变异贡献率0.92%~24.41%。同时,qGR-1-4、qGR-2-1、qGR-5-9及qGR-6-7均存在显著的环境互作效应,体现了一因多效。qGR-6-7和qGR-6-8加性均可解释表型变异24.41%。另外,qGR-6-7的环境互作效应可解释表型变异贡献率9.33%。     

冬小麦旗叶大小及籽粒相关性状的QTL分析

为发掘控制小麦旗叶长、宽、面积和千粒质量、穗粒数、穗粒质量的QTL,并阐明旗叶大小与籽粒性状之间的遗传关系,以农大3338和京冬6号构建的包含216个家系的DH群体为材料,于2015年和2016年分别在临汾和运城进行了田间试验,结合含有469个标记的遗传图谱,利用复合区间作图法进行了QTL分析。结果显示,共检测到105个加性QTL,其中,40个为旗叶性状的QTL,65个为籽粒性状的QTL,单个QTL的贡献率为2. 28%～39. 91%。在1B、2A、2B、2D、3A、4A、4B、4D、6A、6D和7A染色体发现了多个QTL富集区,富集区内的QTL或紧密连锁,或一因多效,在QTL水平证实了旗叶长、宽、面积和千粒质量、穗粒质量、穗粒数是紧密关联的。7个QTL (Qflw-4A. 1、Qflw-4B. 1、Qflw-4D. 1、Qfla-4B、Qtgw-4A. 1、Qtgw-4B. 2、Qtgw-4B. 3)能够在3种或4种环境中被重复检测到,具有较高的LOD值,并对表型具有较高的贡献率。对这7个稳定表达的主效QTL进行深入挖掘与精细定位,可能对于MAS育种和基因克隆具有重要的意义。     

多环境下稻米粒重的QTL定位

以粳稻Asominori为遗传背景的染色体片段置换系（CSSLs）群体为材料,利用基于性状-标记多元回归分析方法对稻谷粒重和精米粒重进行多环境的QTL定位。结果在5个环境共检测到6个粒重相关QTL,分布于第1、6、7和8染色体上,对表型变异的贡献率介于13%~35%;其中控制精米粒重的qMRW-1a和稻谷粒重的qPRW-1在不同环境中均能稳定表达,且均位于第1染色体RFLP标记XNpb113附近,该基因座还同时控制着粒宽。qMRW-1a和qPRW-1共同对应的置换系AIS8和AIS11与Asominori 的粒重差异在不同环境中均显著(P < 0.05),表明该QTL的等位基因在不同环境中效应显著。比较发现该QTL在不同遗传群体中均能被重复检测到,且与蔗糖磷酸合酶基因（SPS）位置一致,推测该QTL与淀粉合成代谢有关。qMRW-1a 和qPRW-1在不同环境条件和遗传背景中表达,因此可用于进一步的精细定位研究。     

玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展

为推进分子标记辅助选择在玉米育种中的应用,总结出近30年玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展。表明子粒产量的QTL为5~9个,主要分布在第1、2、5、6、7、8、9染色体上,穗行数、行粒数和百粒重的QTL均为3~6个,主要分布在第1、2、3、4、5、6、7、8染色体上,这些QTL成簇分布在几条主要染色体上,形成QTL富集区域,它们能解释性状表型变异的25%左右;多数性状的QTL主要表现为加性、显性、部分显性或超显性效应,部分性状的QTL存在遗传×环境互作效应。预示子粒产量及其组成性状的QTL存在共同染色体载体,育种选择应在多环境、大样本下进行,在不同环境下均能稳定表达的QTL更适用于育种选择;单株穗数、植株性状和抗逆性的QTL研究有待加强。