基于性状和分子标记的小麦抗旱近等基因系的分离

创建小麦‘宁春4号’抗旱近等基因系,为其在生产中的应用和抗旱遗传改良提供有利用价值的材料。利用重组自交系(RILs)合适世代(F₆或F₇)的单株具有一定杂合率的特点,采用性状和分子标记分离近等基因系的方法,在‘宁春4号’/‘宁春27号’RILs一个家系RIL-97内分离出‘宁春4号’抗旱近等基因系,经抗旱性及特征特性鉴定表明,该近等基因系抗旱性较强,其他形态特征特性与‘宁春4号’基本一致。这些近等基因系可进一步用来精确定位抗旱相关性状QTL位点。利用RILs群体合适世代结合分子标记是快速构建近等基因系的有效方法。     

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。     

水稻细菌性条斑病抗性QTL的定位

水稻细菌性条斑病(BLS)是水稻主要病害之一。挖掘水稻细菌性条斑病抗性基因/数量性状位点(QTL),为培育水稻抗病品种提供参考依据。以多生育期表现高抗BLS且抗病性稳定的栽培稻品系‘HD10’与全生育期高感BLS且感病性稳定的籼稻品种‘9311’为亲本,构建了F₂定位作图群体,筛选双亲本间多态性分子标记,采用混合分组分析法(BSA)结合SSR和InDel分子标记对群体的苗期和分蘖期抗性位点进行初步定位。分子标记B03021、B03045在双亲及苗期、分蘖期的抗感基因混池之间都存在多态性,并将抗性QTL位点初步定位于第2号染色体分子标记B03021和B03029之间的7 cM区域内,表型贡献率分别为13.1%和17.5%。表明‘HD10’在第2号染色体该区间稳定存在一个主效抗性QTL位点,此位点效应值较大,值得进一步挖掘和利用。     

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GBS高密度遗传图谱初步定位西瓜种皮斑块基因

西瓜(Citrullus lanatus L.)种皮斑块是种皮覆纹类型之一,是西瓜种子的一个重要外观性状,为了深入研究种皮斑块的调控基因,本研究以种皮无斑块的西瓜自交系K2和种皮有斑块的西瓜自交系L1为亲本构建F₂代分离群体,选取F₂群体中的120株个体进行种皮斑块的遗传分析和GBS测序,测序获得所有个体的基因型,结合120株F₂群体的基因型与表型初步定位种皮斑块基因。遗传分析结果表明,F₁代种子全部为有斑块,F₂代种子出现有斑块和无斑块两种表型,且有斑块:无斑块接近于3:1,说明种皮斑块性状是由显性单基因调控。利用GBS技术所构建的西瓜高密度遗传图谱将种皮斑块基因初步定位到10号染色体物理距离为2.28 Mb[17876993~20156867(97103 V1.0)]的区间内。通过CAPS分子标记加密,将种皮斑块基因候选区段缩小到10号染色体[24581840~26210948(97103 V2.0)]区间内,其物理距离为1.63 Mb。本研究结果为后期精细定位种皮斑块基因打下了基础。     

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。     

基于高密度遗传图谱的蓖麻种子大小性状QTL定位

蓖麻种子大小直接影响产量,不同的蓖麻材料间种子大小差异较大,深入研究蓖麻种子大小性状的遗传机制对蓖麻种子产业的发展具有重要意义。本研究以蓖麻两性自交系SL1为父本,雌性系HCH1为母本1(组合1)、雌性系HCH3为母本2(组合2),分别构建F₂、BC₁群体。首先,分析2组遗传群体种子大小性状间的相关性。其次,利用全基因组测序技术(whole genome sequencing,WGS)对组合1的F₂群体中的150个单株进行测序分析,构建高密度遗传图谱并结合种子大小性状表型数据进行数量性状座位(quantitative trait locus, QTL)定位分析。最后,对QTL区间包含的基因进行BLAST同源比对和KEGG通路富集分析确定候选基因。结果表明,不同组合群体的种子大小各性状间的相关性有差异,种子的长度和宽度相关性最显著。共检测到种子大小性状相关QTL位点18个,其中种子长度2个QTLs、种子宽度5个QTL、种子厚度4个QTL、百粒重7个QTL,分别分布在连锁群1、4、7、8、9、10上, LOD值介于3.77～...     

水稻高抗性淀粉含量基因sbe3-rs的KASP分子标记开发与利用

含有sbe3-rs基因型的高抗性淀粉含量水稻品种(系)具有调节餐后血糖、改善血脂和增强饱腹感等功效。以‘降糖稻1号’为sbe3-rs基因供体亲本通过杂交育种和回交转育方法培育优质高产高抗性淀粉水稻新品种具有重要意义。sbe3-rs基因第16个外显子的第105位处有T→C的碱基突变,基于该突变位点开发高通量KASP分子标记,利用该分子标记对杂交F₁后代50个单株和回交BC₁F₁后代44个单株共94份材料进行基因分型检测,结果显示50份F₁样品中有47个单株基因型为C/T杂合基因型,44份BC₁F₁群体材料中共有28个单株基因型为C/T杂合基因型。利用已开发的成熟的sbe3-rs的CAPS分子标记检测验证结果完全一致。同时利用开发的KASP分子标记对杂交F₂分离群体进行基因分型鉴定,对应高抗性淀粉基因型单株成熟期收获进行抗性淀粉含量测定,结果完全符合。结果表明针对sbe3-rs的突变位点开发KASP分子标记应用杂交回交群体,克服了前期开发...     

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。     

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...     

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...     

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。     

陆地棉早熟基因来源的遗传分析

棉花早熟性相关的性状多为复杂的数量性状,是由多个基因和环境共同作用的结果,其遗传基础研究比较困难。利用连锁作图和关联分析方法,对目标性状进行基因定位,找出与性状相关联的位点,为解析复杂性状的基因来源提供了新的手段。本文分别以早熟亲本新陆早8号和新陆早10号为母本,以陆地棉标准系TM-1为父本构建F₂作图群体,利用在亲本间筛选出的多态性SSR引物,通过JoinMap 3.0软件构建了2张遗传图谱,以Win QTLCart 2.5复合区间作图法在F₂~F_2:3中定位到控制全生育期、苗期、蕾期、花铃期和霜前铃数等早熟性相关性状的37个QTL。控制早熟性的有利等位基因多来自早熟祖先611波和金字棉。多数性状在两类材料中由不同的基因控制,且以加性遗传为主。在由43个陆地棉品种材料构成的自然群体中通过关联分析检测到54个与这些早熟性相关性状极显著关联的位点。研究表明连锁作图和关联分析的检测结果具有较高的可比性。本研究为早熟陆地棉聚合改良以及分子标记辅助育种打下了基础。     

玉米籽粒相关性状的QTL定位与候选基因分析

玉米籽粒相关性状作为重要的产量构成因素，也是产量遗传改良的重要指标，对提高玉米产量以及研究产量相关性状遗传基础具有重要意义。本研究以玉米骨干自交系ZNC 442和SCML 0849为亲本构建的131份F_2∶3家系为材料，基于简化基因组测序方法对该群体进行基因型鉴定，同时在两个环境下对该群体的粒长、粒宽和百粒重进行评价，并利用ICIM软件的完备区间作图法对目标性状进行QTL定位。结果表明，共定位到72个籽粒相关性状QTL,其中粒长相关QTL 23个，粒宽相关QTL 29个和百粒重相关QTL 20个。在此基础上，利用基因功能注释共筛选出控制籽粒相关性状的候选基因3个，分别是Zm00001d018839、Zm00001d018863、Zm00001d050868,通过参与苯丙烷生物合成和生长素、油菜素内酯信息传导，影响籽粒生长发育。     

陆海渐渗系纤维强度主效QTLs分子标记辅助选择效应分析

利用陆海渐渗系群体对纤维强度主效QTLs进行单标记检测及聚合效应检测。前期,以陆海渐渗系‘中棉所36’(CCRI36)ב海1’(Hai1) BC₅F_3:5中的一个稳定优质系MBI9915为母本,轮回亲本‘中棉所36’为父本构建次级分离群体BC₆F₂和BC₆F_2:3,定位出了纤维品质性状相关的QTL。在此基础上,构建渐渗系衍生群体BC₉F₂和BC₉F_2:3,利用与已经定位到的5个纤维强度QTLs紧密连锁的SSR标记在BC₉F₂、BC₉F_2:3群体中进行分子标记辅助选择效果检测及不同QTL间聚合效应检测。结果表明qFS-A05-1、qFS-D10-1、qFS-D10-2和qFS-D10-4等4个QTLs在两世代遗传效应显著,单标记辅助选择效果明显。qFS-A05-1×qFS-D10-2...     

大豆对胞囊线虫4号生理小种的抗性遗传分析

大豆胞囊线虫病（Soybean cyst nematode）严重危害我国大豆生产。我国大豆胞囊线虫有8个生理小种,其中,4号生理小种致病力最强,主要分布在黄淮海大豆产区。了解抗源的遗传模式有助于抗病基因的定位和分子标记的开发。以对大豆胞囊线虫4号生理小种高抗抗源CBL黑豆为父本、高感材料品75-14为母本,构建了F₁、F₂和F_2∶3 3个世代群体,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型的联合分离分析方法,分析CBL黑豆抗大豆胞囊线虫4号生理小种的遗传效应。结果表明：CBL黑豆对胞囊线虫4号生理小种的抗性受2对加性-显性-上位性主基因和加性-显性-上位性多基因控制,F₂世代主基因遗传率为64.47%,F_2∶3世代主基因遗传率为75.99%。主基因遗传率较高,育种可以在早代选择。     

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。     

超级杂交稻‘Y两优2号’耐冷性QTL定位与杂种优势分析

挖掘耐冷基因并提高耐冷性对于保证水稻在气候变化条件下的高产稳产具有至关重要的意义。本研究利用‘远恢2号’和‘Y58S’杂交而成的超级杂交稻‘Y两优2号’的高世代重组自交系(RIL F14)276个家系作为作图群体,以SNP为分子标记构建了高密度遗传图谱,对水稻的芽期耐冷性(cold tolerance at the bud bursting period,CTBP)性状进行数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)定位分析;同时对全世界范围内收集的水稻自然变异微核心(Minicore)种质群体进行芽期耐冷性全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。结果表明,水稻芽期耐冷性在水稻群体内呈连续分布,是由多基因控制的数量性状。同时,在RIL群体的第9号染色体上定位到1个与耐冷性性状相关的QTL,位于区间Block73479和Block72824之间,对表型变异的解释率为9.65%。进一步分析表明该QTL对水稻芽期耐冷性为负显性。结果还显示‘Y两优2号’耐冷性显著强于亲本,具有杂种优势。     

烟草青枯病抗性的主基因+多基因混合遗传分析

烟草青枯病是一种破坏性极强的土传性细菌病害,可造成巨大的经济损失,并严重威胁烟草安全生产。为揭示烟草青枯病的抗性遗传规律,本研究以抗病品种‘岩烟97’、感病品种‘云烟87’为亲本配制杂交组合,连续2年采用主基因+多基因混合遗传模型方法对该组合P₁、P₂和F₆/F₇世代的青枯病抗性进行遗传分析。结果表明,‘岩烟97’的青枯病抗性表型值在烟草重组自交系群体(RILs,F₆/F₇)中均呈连续性正态分布,属于典型的数量性状遗传。‘岩烟97’青枯病抗性的最优遗传模型为4MG-AI,即受4对加性-上位性主基因模型控制,加性效应中以第1对主基因的加性效应值最大(14.751),上位性效应中以加性×加性上位性互作效应为主,主基因遗传效率为87.585%,表明‘岩烟97’的青枯病抗性遗传方式以主基因效应为主,环境效应影响较小。本研究结果为烟草抗青枯病主效基因的定位、克隆及紧密连锁标记的开发提供参考。     

‘新冬26’和‘鄂恩1号’杂交F2代萌发期耐盐性分析

为了解杂交F₂代的耐盐性,明确F₂代对盐胁迫的生理响应特征,本研究以耐盐型小麦‘新冬26’(母本)和盐敏感型小麦‘鄂恩1号’(父本)及其正反交F₂代(F₁代自交种子)为材料,以父本和母本筛选合适的Na Cl浓度,以该Na Cl浓度处理各种子,测定各材料的发芽率,特定时期的根长、芽长、抗氧化酶活性(APX,SOD,POD,CAT)和MDA (丙二醛)含量,并通过相关性分析、隶属函数法对F₂代进行耐盐性综合评价,以明确F₂代的耐盐性生理响应特征和耐盐性差异。结果表明：200 mmol/L Na Cl为合适F₂代筛选浓度,在该浓度下,‘新冬26’和‘鄂恩1号’的发芽率有显著差异,能够广泛区分F₂代发芽率;盐胁迫下F₂代的发芽率、根长、芽长显著下降,抗氧化酶活性和MDA含量升高,与对照差异显著,不同材料的各指标变化程度不同,整体上F₂代的各指标优于盐敏感的亲本,生长良好,耐盐性...