玉米穗部性状QTL定位与候选基因分析

本研究以热带玉米骨干自交系T32和QR273为亲本构建的150份F₂、F_2∶3分离家系为材料,利用简化基因组测序技术(GBS)对F₂单株的基因型鉴定,同时分别在甘肃张掖和贵州贵阳两环境条件下对F_2∶3家系的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和秃尖长等5个穗部相关性状进行表型评价,采用完备区间作图法进行QTL定位。结果表明,两个环境下共检测到46个穗部相关性状QTL,分布于10条染色体上,可分别解释表型变异范围为1.89%～17.18%,可解释穗部性状表型变异大于10%的QTL有6个。结合公共数据库,利用生物信息学分析策略,预测出6个控制穗部性状变异的候选基因(Zm00001d041072,Zm00001d053048,Zm00001d011355,Zm00001d041073,Zm00001d030086,Zm00001d030088),这些基因所编码的蛋白具有植物生长发育、激素合成、营养成分转运和其他许多生物学功能,可作为后续基因图位克隆和分子辅助育种的候选靶标。     

玉米籽粒锌、铁含量与籽粒性状的相关及QTL定位分析

利用自交系178和郑58构建的F2:3家系群体为研究材料,对不同环境下玉米籽粒锌、铁含量、籽粒构型、百粒重等籽粒主要性状进行相关分析,并对锌、铁含量进行QTL定位分析.结果表明,不同环境下籽粒锌含量与铁含量呈显著正相关,相关系数分别为0.159,0.395,粒长与粒厚呈极显著负相关,相关系数分别为-0.68,- 0.2...     

黄色玉米籽粒颜色相关性状的QTL定位

以优良玉米自交系B 73和Mo 17构建的278个IBM Syn 10DH系为作图群体,利用Photoshop软件和Seed_Identification软件对黄色玉米籽粒颜色的RGB值、灰度值进行表型鉴定。利用单标记作图法,采用基于混合线性模型的分析软件QTL Cartographer Version 1.17,结合RGB值和灰度值进行QTL定位。结果共检测到11个QTL位点,与R值、G值、B值、灰度值紧密连锁的标记分别有1个、3个、6个、1个。本研究结果为黄色玉米籽粒颜色性状基因/QTL的精细定位和分子标记辅助育种奠定了基础。     

玉米产量相关性状Meta-QTL及候选基因分析

借助IBM2 2008 Neighbors高密度玉米遗传图谱整合了1994—2012年文献发表的玉米产量性状(穗行数、行粒数、粒重)584个QTL。采用元分析方法,确定了22个穗行数、7个行粒数和44个粒重Meta-QTL。根据B73基因组序列进行产量相关基因的重定位,在Meta-QTL区段内分别获得10个玉米产量基因和12个与水稻7个产量基因同源的候选基因,分别位于玉米染色体Bins 1.04、1.06、1.07、2.04、2.06、3.04、4.05、4.07、4.09、5.03、5.04、5.05、7.02、8.03、9.03、10.06和10.07。玉米产量性状Meta-QTL及相关候选基因分析可以为分子标记辅助育种和基因克隆提供有用的信息。     

基于高密度遗传图谱的玉米籽粒性状QTL定位

籽粒大小及百粒重是决定玉米产量的重要因素。为解析籽粒性状遗传基础,本研究以玉米自交系黄早四(HZS)和Mo17为亲本,构建包含130个重组自交系(recombination inbred line,RIL)的RIL群体。基于GBS(genotypingby-sequencing)技术获得的高密度多态性SNP(single nucleotide polymorphism)位点,构建了包含1262个Bin标记的高密度遗传图谱。采用完备区间作图法,对5个环境条件下的粒长、粒宽、百粒重、粒长/粒宽4个性状分别进行QTL(quantitative trait locus)定位,共检测到30个QTL。利用5个环境性状均值,共检测到11个QTL。其中粒长主效QTL qklen1、粒长/粒宽主效QTL qklw1在3个单环境条件下均被检测到,且定位在第1染色体相邻区域,物理位置分别为210~212 Mb、207~208 Mb,表型贡献率分别为22.60%和26.79%,被认为是控制玉米籽粒形状的主效位点。针对第1染色体207~212 Mb区间,采用成组法t检验,对黄早四(受体)和Mo17(供体)构建的BC3F1回交群体进行单标记分析。结果表明,在BC3F1群体中qklen1和qklw1同样具有显著的遗传效应。本研究结果不仅为分子标记辅助选择籽粒性状提供了实用标记,而且为主效基因的进一步精细定位和候选基因挖掘奠定了基础。     

甘蓝型油菜早熟性状QTL定位及候选基因筛选

目前对于油菜早熟的研究主要围绕开花期性状进行,虽然开花期与生育期呈显著正相关,但却并不完全一致。对于油菜开花后一系列生长发育进程相关性状的遗传研究和QTL定位鲜有报道。本研究以成熟期差异较大的2个油菜品种‘花前早’和‘Global’构建的DH群体为材料,对影响油菜全生育期的各个发育阶段(开花期、花期持续时间、角果期持续时间和全生育期等)进行表型调查和QTL定位分析。共检测到30个早熟相关性状QTL位点,其中开花期、花期持续时间、角果期持续时间和全生育期等分别检测到12、5、4和9个QTL位点,解释了5.8%~22.4%的表型方差。发现4、2和1个全生育期QTL置信区间分别与开花期、花期持续时间、角果期持续时间位点置信区间完全或部分重叠。筛选到29个可能与油菜早熟性状相关的候选基因,它们通过调控花期或籽粒发育等生长发育进程影响油菜早熟。因此,在早熟性状的研究中,可以同时从开花期和籽粒发育过程入手,不但有利于使熟期进一步提前,也可减缓早熟油菜品种过早开花导致的冬前低温寒潮天气的不利影响。     

玉米胚大小及其相关性状的QTL分析

胚大小在调控玉米籽粒营养组成及籽粒大小方面扮演着重要角色,解析玉米胚大小自然变异的遗传基础对玉米籽粒品质和产量的协同改良具有重要意义。本研究利用由普通玉米自交系B73和高油玉米自交系By804组配的RIL群体,结合高密度的SNP遗传图谱同时对玉米胚大小、籽粒大小和油分等15个性状进行QTL定位分析,共鉴定到82个QTL,包括38个胚大小性状QTL、23个籽粒大小性状QTL和21个油分性状QTL。每个QTL解释的表型变异范围为2.50%～26.32%,平均为7.94%。QTL的置信区间变幅为0.3～52.8 Mb,平均长度为11.6 Mb;置信区间小于5、10和20 Mb的QTL占所有QTL的比例分别为32.9%、58.5%和79.3%。对检测到的QTL位点进行共定位分析鉴定到15个QTL热点区域,其中10个热点区域至少调控胚大小、籽粒大小、油分等三类性状中的两类,5个QTL热点区域只控制一类性状。在上述热点区域内,鉴定到已克隆的控制玉米籽粒油分的主效基因DGAT1-2和影响籽粒发育的基因Dek15。这些结果为玉米籽粒品质改良提供了重要信息。     

玉米雌穗产量相关性状全基因组关联分析与候选基因鉴定

玉米雌穗产量相关性状直接影响玉米最终产量,解析其遗传机制可为玉米高产提供有益指导。本研究以733份玉米自交系作为关联群体,在2个环境下随机区组种植,调查穗行数(KRN)、穗长(EL)和穗粗(ED) 3个产量相关性状,利用MaizeSNP3072芯片对其进行基因分型,采用FarmCPU模型进行全基因组关联分析,分别鉴定出16、13和24个与3个性状显著关联的单核苷酸多态性位点(SNP),对表型变异的解释率分别为0.01%～7.08%、0.01%～5.34%和0.07%～4.34%。其中,分别有6、2和5个与3个性状存在显著关联的高可信度(highconfidence,HC)SNP,而且有2个HC-SNP同时与KRN和ED显著相关, 1个KRN HC-SNP和3个ED HC-SNP为本研究首次报道。在所鉴定HC-SNP上下游200 kb范围内筛选出33个重要候选基因,其中9号染色体SNP标记PZE-109003046所在基因PIN1a为控制生长素极性运输从而调控雌穗性状的已知基因。另一些候选基因编码不同转录因子,以及参与生长素、赤霉素和乙烯等激素介导的信号转导、DNA甲基化和蛋白磷酸化等翻...     

玉米产量性状“一致性QTL”分析

在构建含221个玉米产量性状QTL整合图谱的基础上,采用元分析方法,当LOD值≥4.0时,在第2染色体上确定了1个控制粒重和穗数的“一致性QTL”,介于标记Sdg107和Isu2117b之间,间距30.99 cM;同样,在第3和第4染色体上发掘了2个控制穗数和粒重的“一致性QTL”,分别由标记ucsd72d和IDP37...     

基于多个相关群体的玉米雄穗相关性状QTL分析

雄穗相关性状对玉米生产至关重要。为了解析玉米雄穗相关性状的遗传机制,利用以黄早四为共同亲本组配的11个重组自交系群体,对玉米雄穗一级分枝数、雄穗主轴长和雄穗干重3个性状进行QTL分析。经过对11个群体及亲本两年三点的田间鉴定,单环境和联合环境下的玉米雄穗相关性状QTL定位,及基因型与环境互作和上位性互作分析,检测到15个在多环境下稳定表达(5个环境以上)的“环境钝感”主效QTL,其中,在染色体bin3.04区域,齐319群体和旅28群体中都定位到1个主效雄穗一级分枝数相关QTL,其平均贡献率分别为17.4%和14.4%,并且2个群体的QTL标记区间高度重叠,在IBM2008 Neighbors图谱上的重叠区间为226.0~230.1。对比不同群体结果发现,在2个群体以上都能检测到的一致性区间21个,其中在第2、第3、第6、第8染色体上的5个一致性区间在3个群体中可稳定表达。这些多环境和多个遗传背景下稳定表达的位点可作为玉米雄穗性状分子标记辅助选择、精细定位及基因克隆的候选位点。     

小麦籽粒产量及穗部相关性状的QTL定位

由小麦品种花培3号和豫麦57杂交获得DH群体168个株系,种植于3个环境中,利用305个SSR标记对籽粒产量和穗部相关性状(穗长、穗粒数、总小穗数、可育小穗数、小穗着生密度、千粒重和粒径)进行了QTL定位。利用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件,共检测到27个加性效应和13对上位效应位点,其中 8个加性效应位点具有环境互作效应。相关性高的性状间有一些共同的QTL位点,表现出一因多效或紧密连锁效应。5D染色体区段Xwmc215–Xgdm63,检测到控制籽粒产量、穗粒数、总小穗数、可育小穗数和小穗着生密度5个性状的QTL位点,各位点的遗传贡献率较大且遗传效应方向相同,增效等位基因均来源于豫麦57,适用于分子标记辅助育种和聚合育种。控制千粒重与穗粒数的QTL位于染色体不同区段,有利于实现穗粒数与粒重的遗传重组。     

玉米籽粒深度等穗部性状QTL定位及上位性效应分析

[目的]为从分子水平上解析玉米穗长、穗粗和籽粒深度的遗传基础,[方法]以豫82×豫87-1衍生的一套重组近交系(RIL)群体为材料,通过多点的表型鉴定,采用SNP标记构建的遗传连锁图谱进行QTL定位及上位性效应分析,[结果]结果表明,3个穗部性状共检测到的18个QTL,这些QTL与环境的互作均未达到显著水平,说明所检测到的控制穗长、穗粗和粒深的QTL在三个环境间的遗传是稳定的。在这些QTL中,位于第1染色体调控穗长的qEL1-1和第2染色体调控粒深的qKD2-1、qKD2-2,分别解释表型变异的6.11%和10.22%、8.88%,说明这三个主效QTL是调控穗部性状的重要区域。上位性效应分析结果表明,共检测到三对位点间互作,互作效应为1.23%~6.54%,其中有一对位点属于显著QTL位点对互作。[结论]由此可见,上位性互作效应在穗部性状的遗传中占有一定的比例,但作用比重相对较小。这些研究结果为进一步图位克隆相关关键基因及分子标记辅助育种提供了重要的参考价值。     

玉米产量相关性状QTL通用图谱的构建及功能候选基因的开发

通过生物信息学手段,收集整理玉米基因组数据库中产量相关性状的QTL信息,借助高密度玉米遗传连锁图谱IBM 2005 Neighbors和临近分子标记,建立了涵盖干物质和淀粉产量、籽粒相关性状、粒重相关性状以及穗部相关性状四大类共计18个指标的QTL通用图谱。并将位于QTL分布密集区域的基因,与水稻基因序列进行比对,找到了与水稻木质素合成有关的gh2具有高同源性的基因AY109876,同时改进了利用生物信息学手段筛选功能候选基因的路线图。     

玉米籽粒淀粉含量全基因组关联分析和候选基因预测

玉米是重要的粮食作物,其籽粒重量的70%来自于淀粉。淀粉不仅是人类及其他动物的主要能量来源,同时也是化工等行业的重要原料。本研究利用711份玉米自交系作为关联群体,对2个环境下玉米籽粒湿基淀粉含量和干基淀粉含量进行统计分析,结合覆盖玉米全基因组的2799个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)标记,通过FarmCPU模型对玉米籽粒淀粉含量性状开展全基因组关联分析(genome-wideassociationstudy,GWAS),共关联到67个显著SNP位点,其中23个高可信度显著SNP位点可在多个环境重复检测到。3个高可信度SNP标记位点为本研究首次发现与玉米籽粒淀粉含量相关,其余20个SNP标记位于前人已定位QTL(quantitative trait locus)置信区间或/和已报道与籽粒淀粉含量显著相关SNP标记1Mb之内。进一步通过基因功能注释、基因本体论(gene ontology, GO)分析及籽粒胚乳基因表达分析,在23个高可信度显著SNP位点上下游各200 kb候选区间共挖掘45个重要候选基因,涉及淀粉生物合成与代谢、...     

成熟期玉米籽粒含水量与主要农艺性状的相关分析

为选育成熟期籽粒低含水量玉米杂交组合,以15个玉米自交系组配的54个杂交玉米组合为材料,对杂交组合的苞叶层数,苞叶、穗柄、籽粒、穗轴含水量及穗长、穗粗等9个产量相关性状进行相关和通经分析。结果表明:籽粒含水量与苞叶层数、苞叶含水量、穗轴含水量极显著正相关,与穗长和行粒数显著正相关,与出籽率和容重显著负相关。通径分析结果显示,籽粒含水量与苞叶层数、苞叶含水量、穗轴含水量、穗长、行粒数的直接通径系数为正值,与出籽率和容重的直接通径系数为负值,直接通径系数大小依次为:苞叶含水量>穗轴含水量>穗长>苞叶层数>行粒数>容重>出籽率。在育种策略上应选择苞叶层数较少,苞叶、穗轴含水量较低,出籽率、容重较高的材料加以改良,组配籽粒低含水量宜机收的玉米品种。     

棉花产量相关性状QTL定位及候选基因筛选

为了深入分析棉花产量相关性状的分子遗传机制,挖掘有效的分子标记和基因,以高产稳产品种冀丰914为母本、优质自交系冀丰817为父本,构建F2、F3群体,结合高密度SNP遗传图谱,对单铃质量(BW)、衣分(LP)、子指(SI)和果枝数(FBN)4个性状进行QTL定位及候选基因筛选.结果发现,冀丰914的4个性状均大于冀丰8...     

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...     

利用种子性状QTL定位高油玉米蛋白质含量QTL

利用普通玉米自交系8984与高油玉米自交系GY220为亲本构建了284个F2∶3家系群体及含有185个SSR标记的玉米遗传连锁图谱。通过包含母体效应的种子性状QTL作图方法对玉米子粒蛋白质含量进行定位和效应分析,共检测到4个QTL,位于第5和第8染色体上。除qPRO8-2遗传作用方式表现为加性外,其余QTL作用方式均为部分显性。单个QTL贡献率为3.86%~5.17%,累计贡献率为18.54%。所有QTL的增效基因均来自高油亲本GY220。     

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。     

玉米株高QTL定位研究进展

株高作为玉米的重要农艺性状,对产量、耐肥性、抗倒伏影响显著。随着分子生物学的发展,针对玉米株高性状开展了大量研究工作。总结玉米株高相关的QTL定位和基因克隆研究进展,并采用元分析技术对187个信息完整的玉米株高QTL定位结果进行整合分析,获得10个一致性QTL,并在一致性QTL置信区间内发掘可能参与玉米株高调控的候选基因。