玉米叶长QTL定位和全基因组选择

玉米叶长是玉米重要的株型性状,对玉米叶长的遗传研究在改良玉米株型方面具有重要意义.本研究通过郑58和B73杂交构建F2群体,基于玉米48K液相探针捕获技术对叶长表型进行QTL定位和全基因组选择研究.共检测到11个不同的控制叶长的QTL,分布在1、2、3、4、5、6号染色体上,单个QTL的表型贡献率为3.69％～25.5...     

水稻抽穗期性状QTL的全基因组关联定位分析

以253份水稻种质为材料,评价了群体材料的抽穗期特性,利用全基因组关联分析法对水稻抽穗期相关数量性状位点(QTL)进行定位.结果表明:种质群体抽穗期为45～100 d,变异系数为13.12％～13.39％,广义遗传率为50.94％;全基因组关联分析定位了29个与抽穗期相关的QTL,共60个显著关联SNP;预测15个QT...     

结合辅助性状的玉米全基因组选择预测力评估

多性状联合全基因组选择能够有效利用性状间的遗传相关和环境相关,有望提高表型预测的准确性。本研究提出了结合辅助性状的全基因组选择策略,以来源广泛的342份玉米自交系为试验材料,对其进行基因分型测序(GBS)并分析其农艺性状,对每个目标性状均基于辅助性状及其组合进行预测,利用五倍交叉验证法评价其预测力。结果表明,利用与目标性状相关性较高的辅助性状可较大程度地提升预测力,尤其是对于低遗传力性状;随着辅助性状个数的增加,预测力也随之增加。进一步比较了5种统计模型结合辅助性状的全基因组选择的表型预测力,总体而言,再生核希尔伯特空间(RKHS)模型和贝叶斯B(BayesB)模型的预测效果较优,而极端梯度提升(XGBOOST)模型的预测效果较差。本研究结合辅助性状有效提高了玉米全基因组选择的预测准确性,为玉米的全基因组选择育种提供新的思路和参考。     

植物数量性状全基因组选择研究进展

全基因组选择是新近开始在植物数量性状研究和植物育种中应用的一种分析方法.它以连锁不平衡为基础,利用BLUP(best linear unbiased prediction)分析方法准确估计某一群体每一遗传标记的育种值,从而只利用这些预测的育种值来进行选择.文章综述了全基因组选择的原理、方法以及全基因组选择在植物育种方面的研究进展,探讨各种因素对全基因组选择的影响,并讨论了全基因组选择在植物数量性状分子育种研究中可能的应用.     

玉米大斑病抗性基因的QTL定位

以Mo17和黄早四为亲本,构建了包含239份F9代重组自交系的分离群体,并用103个微卫星标记构建了遗传连锁图谱,该图谱覆盖了玉米基因组1455.4 cM,标记间的平均间距为14.1 cM。通过人工接种分析了亲本及R IL群体对大斑病菌的抗性表现,并用复合区间作图法对抗性QTL进行了作图分析,结果在玉米第2染色体定位了3个与标记Bn lg1520、Um c1635和Bn lg125连锁的QTL,可分别解释表型方差的13.89%、19.33%和14.36%;另外还在第8染色体上定位了相邻的与标记Um c1327和Bn-lg2235紧密连锁的2个QTL,可分别解释表型方差的9.33%和7.62%。     

玉米全基因组选择育种研究进展

介绍了全基因组选择技术的由来和原理,阐释了不同的基因分型平台(GBS、DArT和r Amp Seq)和技术对实施全基因组选择育种技术的影响。此外,还介绍了开展全基因组选择育种所采用统计模型中的四大类算法,以及全基因组选择在玉米育种中的应用、面临的挑战以及发展前景。     

畜禽全基因组选择

数量遗传学在经历了传统的数量遗传学后逐步发展产生了数量遗传学与分子遗传学、生物技术相结合的分子数量遗传学。应用分子标记定位影响重要经济性状的QTL已经取得了显著的成果。QTL一旦得到定位,确定了该位点对表型的贡献率,就可以利用位于QTL侧翼的标记直接进行标记辅助选择。然而应用于标记辅助选择的标记只捕获了构成表型的一部分变异,而无法检测到构成性状的所有变异,为了解决这个问题,其中的一个途径就是利用全基因组范围内的标记,进行标记与表型的全基因组关联分析,鉴定对性状有影响的遗传标记,然后将这些标记应用于选择,这就是全基因组选择。文章就家畜QTL定位和标记辅助选择进行了简要的概述,同时对家畜全基因组选择进行了重点综述。     

玉米籽粒含水量相关性状QTL定位

玉米籽粒含水量与玉米机械化收获密切相关。定位玉米成熟后籽粒含水量相关性状位点对利用分子标记辅助选择开展宜机械化收获玉米品种选育和克隆相关基因具有指导意义。利用RA×M53重组自交系为试验材料,在2个大田种植条件下,测定玉米成熟后籽粒含水量以及与籽粒含水量相关的果穗苞叶数、苞叶长等性状,利用已构建的遗传图谱进行数量性状位点(QTL)分析,共检测到15个相关的QTL,LOD值为2.52～6.71,其中,位于第1、6、9号染色体上的qGm1-1、qGm6-1、qBl9-1、qGm9-1在2个环境下均稳定表达。     

玉米穗轴长与穗轴粗的QTL定位及全基因组预测

为明确玉米穗部发育相关性状的主效QTL位点,利用玉米自交系‘B73’与‘郑58’构建F₂群体,采用48K液相杂交捕获探针进行基因型鉴定,结合多个环境下测得的表型数据对玉米穗轴长与穗轴粗进行QTL定位和全基因组预测。结果表明:穗轴长与穗轴粗在基因型、环境、基因型与环境的互作3个变异项均具有显著差异,穗轴长性状与穗轴粗性状的广义遗传力分别是0.71与0.52。穗轴长共检测到8个QTL,表型贡献率为3.54%~12.64%,在3号染色体检测1个新的主效QTL,即qCL3,LOD为8.31,表型贡献率为12.64%。穗轴粗共检测到3个QTL,表型贡献率为7.92%~10.61%,在4号染色体上检测到1个新的主效QTL,即qCD4-1,LOD为5.14,表型贡献率为10.61%。穗轴长与穗轴粗全基因预测的精度分别为0.56和0.39,全基因组预测精度随着训练群体和标记数目的增加而增加,当训练群体大小达到总群体的60%、标记密度达到500个时,预测精度增加幅度变缓。     

玉米抗矮花叶病毒B株系的QTL定位

为明确玉米对矮花叶病的抗病机制,以代表国内外两大玉米杂种优势类群的优良自交系黄早4和Mo 17为亲本,构建了含239个重组自交系的F9代分离群体,并利用该群体构建了包含101个SSR标记的遗传连锁图谱,图谱全长1422.7 cM,标记间的平均图距为15.6 cM。通过人工接种病毒鉴定,评价了亲本及群体对玉米矮花叶病毒B株系的抗性反应。采用复合区间作图法对玉米矮花叶病抗性QTL进行了定位及其遗传效应分析,在第5、6染色体上,各定位了控制发病率的1个微效QTL和1个主效QTL,分别与标记Bnlg602和Bnlg161连锁,其遗传效应能分别解释表型方差的2.3%和33.8%。     

基于温带和热带玉米群体全基因组选择和杂种优势候选位点的鉴定

基于187份种质资源材料的全基因组重测序数据开发了120583个高质量SNP变异位点,通过这些位点可以将具有不同遗传背景的187份玉米种质划分为两大类群,分别为包含100份材料的温带亚群和包含87份材料的热带亚群.通过对温带和热带玉米群体选择信号的遗传分化分析,检测到3664个受到选择的位点.选取187份材料中已报道能...     

不同氮处理下水稻剑叶叶宽的全基因组关联分析

【目的】探索水稻剑叶叶宽调控及其对氮肥响应的遗传机理,为氮高效水稻新品种的培育提供新的种质资源和基因标记。【方法】以134份水稻地方种质资源为关联分析材料,通过基因组重测序发掘获得了3 356 591个分布于全基因组的高密度SNP位点(single nucleotide polymorphism,SNP)。在大田栽培条件下,以施氮量为主区,品种为裂区的设计,设计低氮(不施氮肥,N0)、正常氮(纯氮96 kg·hm~(-2),N1)和高氮(纯氮192 kg·hm~(-2),N2)3种氮肥处理。于水稻成熟期分别调查水稻剑叶叶宽在低、中、高3种氮肥处理下的表现及响应,结合EMMAX软件计算群体亲缘关系矩阵和EIGENSOFT软件分析群体结构,采用纳入亲缘关系矩阵及群体结构的混合线性模型开展全基因组关联分析。【结果】水稻剑叶叶宽在N0、N1、N2 3种氮肥处理下均呈正态分布,并表现丰富的变异。剑叶叶宽受品种差异及氮水平的影响,且与施氮水平呈显著正相关。在N0、N1、N2氮处理下共检测到14个与剑叶叶宽显著相关的SNP位点。其中,低氮处理下检测到的SNP位点的最小等位基因频率均大于0.46,表明此类SNP在关联群体中广泛存在;中氮和高氮水平下检测到的SNP位点的最小等位基因频率均较小,是一类较为稀有的SNP位点。位于第12染色体上的一个SNP(chr12:15 066 507)位点在正常氮及高氮处理下均被检测到,在高氮处理下还检测到的另一显著性位点,其候选区间内包含一候选基因LOC_Os12g25660,该基因与业已报道的叶宽性状相关基因Os BR6ox同属于细胞色素P450家族。根据不同氮处理下剑叶叶宽的响应,鉴定出20与低氮响应有关的SNP位点,8个位点与高氮响应有关。其中与高氮响应的显著性位点中,位于第1染色体显著性峰候选区间包含业已克隆的与氮素利用相关的基因OsATG7。【结论】通过全基因组关联分析共检测到42个与剑叶叶宽及其在不同氮处理下叶宽响应相关的显著性关联位点。     

水稻抗白叶枯病基因全基因组关联分析

对水稻多样性群体(RDP–I)中的216份种质接种白叶枯生理小种P2并进行抗性鉴定,发现温带粳稻亚群平均抗性水平最高,其平均病斑长度最短;奥斯稻亚群平均抗性水平最低,平均病斑长度最长。通过全基因组关联作图鉴定了分布在水稻第1、2、4、6、7、8、9、10、11、12号染色体上的59个QTL,这些位点包含5个已知的抗白叶枯病基因。从较高阈值SNP位点以及附近2Mb区段进行候选基因的预测,筛选出40个抗白叶枯病相关基因,并最终鉴定出16个抗性较好的水稻种质资源。     

玉米单倍体诱导败育数量性状位点定位及全基因组选择

对玉米单倍体诱导败育的遗传分析,降低籽粒败育程度,增加玉米植株果穗结实籽粒数,使其能够减少败育率的同时产生更多数量具有利用价值的单倍体籽粒,加快玉米双单倍体育种技术进程。选用生物诱导情况下表型性状显著差异的玉米自交系B73和郑58为亲本材料进行杂交构建F_2∶3群体,采用液相48k探针捕获技术进行基因型检测,对玉米生物诱导F_2∶3群体孤雌生殖单倍体产生过程中的胚败育率、胚乳败育率进行数量性状位点(QTL)定位和全基因组选择。结果表明,胚败育率、胚乳败育率受到环境、基因型和环境与基因型互作的影响极显著,遗传力分别为0.49、0.44。基于3个不同环境下对胚败育率进行QTL定位,共检测到了8个控制胚败育率的QTL分别位于1、2、7、9、10号染色体上,定位到1个主效QTL位点,能够解释胚败育率表型变异的10.20%。共检测到了控制胚乳败育率的11个QTL,其中有2个主效QTL分别解释了胚乳败育率表型变异的11.15%、11.63%。胚败育率和胚乳败育率共同定位到了一个位于2号染色体上的位点,属于一因多效位点。胚败育率、胚乳败育率全基因组选择结果表明...     

大白菜叶球相关性状的QTL定位与分析

 应用 35 2个标记位点的大白菜AFLP和RAPD图谱和一套品种间杂交获得的重组自交系群体 ,采用复合区间作图的方法 ,对大白菜叶球相关的 7个农艺性状进行QTL有定位及遗传效应研究。结果表明 ,在 14个连锁群上检测到 33个QTL ,其中控制生育期的有QTL 3个 ,控制外叶数的QTL有 3个 ,控制球高的QTL有 7个 ,控制球径的QTL有 5个 ,控制球叶数的QTL有 4个 ,控制球重的QTL有 4个 ,控制荒重的QTL有 7个。另外 ,估算了单个QTL的遗传贡献率和加性效应 ,其加性效应各不相等     

利用三倍体胚乳遗传模型定位爆裂玉米膨爆特性QTL

 【目的】探讨爆裂玉米膨爆特性的分子遗传基础，为遗传改良和分子标记辅助选择提供有益信息。【方法】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家系群体，利用SSR标记构建分子标记遗传图谱，利用三倍体胚乳遗传模型和区间作图法对F2﹕3群体在两种环境条件下的膨爆特性进行了QTL定位和效应分析。【结果】构建的爆裂玉米SSR遗传连锁图谱包含183个标记，覆盖玉米基因组1762.2 cM，标记间平均距离为9.63 cM。爆裂玉米的膨爆特性是由效应不等的多基因控制的数量性状，同时受环境条件的影响。两种环境条件下共检测到18个爆花率QTL，17个膨化体积QTL和21个膨化倍数QTL。单个QTL可解释的表型变异介于4.4%～28.0%，可解释的表型总变异为65.8%～96.6%，基因的作用方式为加性、部分显性、显性和超显性的QTL数目分别为2、1、4、20和1、5、1、22，超显性在膨爆特性的遗传中起着最重要的作用。【结论】与以往膨爆特性以加性效应遗传为主的研究结果不一致的主要原因在于三倍体胚乳模型对显性效应的细分和对显性效应较小QTL的显性效应的高估。     

基于GWAS的西瓜种子性状候选QTL鉴定

【目的】为探究控制西瓜种子大小的遗传机制。【方法】以144份纯合西瓜种质为试材,对多环境下种子大小相关性状进行多样性指数分析、相关性分析和全基因组关联分析。【结果】144份种质资源种子长度、种子宽度与种子百粒重两两之间均呈极显著正相关;多样性指数分别为4.69、4.78和4.80;全基因组关联分析检测到3个过阈值的QTL区域,分别位于4、7和10号染色体上,其中位于7号染色体上的种子大小性状相关QTL区域在多次环境中均被检测到。【结论】西瓜种子大小是复杂的数量性状,其QTL在多个染色体上均有分布。     

玉米和水稻全基因组控制重组频率QTL的遗传定位分析

 【目的】尝试利用分子标记和QTL定位技术直接定位影响重组频率的QTL,探索物种遗传变异难易的分子基础。【方法】分别借助3张玉米和3张水稻分子标记连锁图,以所有染色体上标记的交换次数为性状进行分析。【结果】分别定位了7个和11个影响玉米和水稻重组频率的QTL。以玉米和水稻高密度分子标记连锁图IBM302和Genetic98每条染色体上标记的交换次数为性状,分别在玉米和水稻上定位了12个和57个QTL。【结论】影响重组频率的基因真实存在。培育高重组频率材料将有助于加速基因的定位和克隆、比较图位克隆基因和遗传育种进程。     

玉米穗三叶叶宽QTL定位及Meta分析

为了鉴定控制玉米穗三叶叶宽的主效QTL,以玉米自交系郑58和D863F为亲本,构建了包含241个家系的重组自交系群体,对河南原阳、西平以及海南乐东3个环境下的玉米穗三叶叶宽进行表型测定,利用215对SSR标记构建遗传图谱,对3个环境下的玉米穗三叶叶宽进行QTL定位研究。结果表明,郑58与D863F的穗三叶叶宽存在极显著差异,且RIL群体中穗三叶叶宽表现出连续变异,基本符合正态分布,属于典型的数量性状。3个环境下的穗三叶叶宽共定位到17个QTL,单个QTL解释表型变异率为5.30%～12.77%。其中,有3个QTL分别在2个及以上环境同时检测到,是控制穗三叶叶宽的主效QTL。通过Meta-QTL分析共得到12个mQTL,检测到的5号染色体上的qThiLW2-5位于mQTL5-1区段内,qFirLW2-6位于mQTL6-1区段内,qFirLW1-8、qFirLW2-8、qSecLW2-8位于mQTL8-1区段内。     

玉米GY220×1145组合粗缩病抗性的QTL定位分析

玉米粗缩病是近年严重影响中国玉米生产的病害,研究其QTL定位有助于利用分子标记辅助选择提高玉米粗缩病抗性育种效率。该研究调查了GY220×1145杂交衍生的重组自交系(RIL)群体109个家系(F10∶11)在2个环境下粗缩病的抗感表型值,结合该组合由272个DNA分子标记构建的遗传连锁图谱,分别采用基于多元回归模型的Win QTL Cartographer 2.5软件的复合区间作图法(CIM)和基于混合线性模型的QTL Network 2.0软件中CIM方法,检测了玉米粗缩病的抗性位点。结果表明:(1)运用Win QTL Cartographer 2.5软件中CIM法,检测到5个抗玉米粗缩病的QTL,解释表型变异的6.9%～17.6%,其中有3个QTL在2个环境下都检测到。5个QTL的加性效应变异幅度为-8.57～11.94。(2)用QTL Network 2.0软件中CIM法,检测到1个控制玉米粗缩病的位点MRDD2-22,解释表型变异的9.0%,加性效应为6.93。在第5连锁群与13连锁群之间存在1对非主效QTL间的互作,解释表型变异的7.4%,互作效应为-7.70。运用多元回归模型和混合线性模型都检测到的位点是MRDD2-22,位于第4染色体长臂g7M7806～n142标记区间,抗性等位基因来自自交系1145,平均加性效应为9.3。MRDD2-22位点可用于分子标记辅助选择进行玉米自交系粗缩病抗性的改良。