一个新的白菜苗期TuMV-C4抗性主效QTL定位及连锁分子标记开发

为寻找与TuMV抗性基因紧密连锁的分子标记,选用高抗病毒病大白菜自交系91-112和高感病毒病自交系T12-19以及由二者为双亲构建的包含100个株系的DH群体为材料,通过SSR和InDel标记的遗传分析,在A09上定位了一个新的与大白菜苗期TuMV-C4抗性相关的主效QTL位点BrTuA09。在此基础上,针对该QTL位点所在的标记区间,根据作图群体双亲的重测序结果,设计合成27对引物,其中11个InDel在双亲间具有多态性,且条带单一、扩增稳定;连锁分析发现,11个InDel标记均被定位在A09连锁群上BrTuA09的置信区间。利用BC1群体进行标记验证发现,这些标记对高抗单株选择的准确率均达到78%以上,可应用于分子标记辅助选择,为大白菜TuMV抗病分子育种奠定了良好的基础。     

大豆抗细菌性斑疹病抗性鉴定以及抗病相关QTL定位

黄单胞杆菌(Xanthomonas axonopodis pv. glycines)引起的大豆细菌性斑疹病是影响大豆稳产、高产的一种严重的细菌性病害。然而关于大豆细菌性斑疹病抗性相关QTL标记研究甚少。因此,本研究利用细菌性斑疹病致病菌在重组自交系群体(RIL)室内接种的发病表型结果,定位得到大豆抗细菌性斑疹病相关的QTL,为大豆抗细菌性斑疹病的抗病育种提供指导。致病菌‘Xagneau001’(分离于佳木斯地区大面积发病的大豆叶片)接种到‘Charleston9’(♀)ב东农594’(♂)杂交衍生高世代重组自交系。并基于该RIL群体构建的SNP高密度遗传图谱,利用winQTLcart2.5遗传模型定位相关的QTL,并对每一个标记中基因的功能进行注释,揭示候选基因在大豆防御病原菌入侵的过程中参与的信号通路。针对定位到的3个大豆抗细菌斑疹病相关的QTL。对每个QTL位点上下1 Mb区间基因注释,分析注释结果筛选得到7个可能与大豆抗细菌性斑疹病相关的基因,并对候选基因的结构域和同源基因做了更进一步的注释分析。研究结果对大豆抗细菌性斑疹病抗病基因的挖掘以及抗病品种筛选的分子辅助育种具有重要意义。     

基于大白菜近等基因系的抗根肿病QTL QS_B3.1的验证

根肿病是影响大白菜生长发育及其产量的一个重要病害。本研究在前人定位出抗根肿病QTL QS_B3.1的基础上,以相同的抗根肿病芜菁自交系‘Siloga’为供体亲本,大白菜自交系‘91-12A’为受体亲本,通过对回交和自交群体的分子标记前景和背景选择,从BC4F3群体中筛选出遗传背景恢复为‘91-12A’,且只含有QS_B3.1位点的大白菜近等基因系。对BC4F3群体进行根肿病抗性鉴定,抗病植株与感病植株的分离比例为3:1,证明QS_B3.1抗病位点表现为显性单基因遗传。BC4F3群体的QS_B3.1连锁标记分析表明,抗病植株均含有QS_B3.1位点,不含QS_B3.1位点的植株均表现为感病,且QS_B3.1位点缩小在A3染色体的一个2.89 Mb区间内。这一发现为今后芸薹属作物的抗根肿病品种的选育以及该基因的精细定位和克隆提供了有力的依据。     

一个粳稻来源抗稻瘟病基因的鉴定、遗传分析和基因定位

7001S是一个广谱抗稻瘟病的粳稻两用核不育系,对来自全国不同稻区的22株稻瘟病菌系均表现为高度抗性。通过构建7001S/80-4B F2群体的遗传分析和初步定位表明,F2分离单株对稻瘟病菌的抗性呈明显的抗、感双峰分布,抗感分离符合3﹕1的理论比例,说明粳稻7001S对稻瘟病菌的抗性由1对显性核基因或一个显性QTL位点控制,并将该基因初步定位于第11染色体长臂末端。进一步通过扩大遗传群体和分子标记开发,利用基于BSA的隐性群体分析技术,将目的基因精细定位于P21-2415和RM27322之间约310 kb的范围内,并获得了可用于分子标记辅助选择的紧密连锁和共分离分子标记,同时对目标基因所在区域进行基因预测,初步确定了候选基因。为进一步开展该抗稻瘟病基因的克隆、功能验证和抗病机理研究,以及通过分子标记辅助选择技术培育抗稻瘟病水稻新品种等工作奠定了基础。     

小麦分子遗传图谱的加密

高密度的分子标记遗传图谱是QTL定位、图位克隆和分子标记辅助选择等研究的基础。以小麦品种“京花1号/小白冬麦”的双单倍体(DH)群体和“农大015/复壮30”的重组自交系(RIL)群体为作图群体,选用在DH群体双亲间的339个多态性标记和在RIL群体双亲间的343个多态性标记分析作图群体各个株系的基因型,对本中心近年开发的SCAR、EST-SSR标记以及他人开发的SSR、EST-SSR标记进行了染色体定位,并利用连锁分析软件Joinmap 4.0将2个作图群体的结果整合,最终构建了10个连锁群,将217个SSR、EST-SSR和SCAR位点定位在9条染色体上,进一步提高了小麦遗传图谱的密度。     

水稻细菌性条斑病抗性QTL qB1sr5a的精细定位

分别以高抗细菌性条斑病的品种Acc8558和高感的品种H359为供体和受体亲本,通过回交和分子标记辅助选择,育成了只渗入5号染色体短臂上单个供体亲本细条病抗性QTL（qBlsr5a）的近等基因系H359-BLSR5a。将该近等基因系与H359杂交,建立了一个大的F2群体。采用选择极端表型个体并验证其后代（F2：3）株系的方法,在F2群体中鉴定出目标QTL为抗病纯合基因型的个体。通过对这些个体进行分子标记基因型检测和连锁分析,将qBlsr5a定位在SSR标记RM153和RM159之间,大约2.4cM或290kb的范围内。     

水稻黑条矮缩病抗性QTL定位

发掘水稻黑条矮缩病的抗性基因有助于抗病品种的选育,减少黑条矮缩病对水稻生产的危害。本研究构建了包含222个家系的L5494/IR36重组自交系群体。对该群体进行黑条矮缩病的田间诱发鉴定,抗性亲本IR36发病率为28.70%,感病亲本L5494发病率为84.26%,群体发病率范围为11.21%～89.81%。利用134对分子标记构建覆盖12条染色体的遗传连锁图谱,总遗传距离为1475.97 cM,平均标记间距为11.1 cM。利用QTL IciMapping 4.0对抗黑条矮缩病QTL进行分析,共检测到4个QTL,其中第1、第2、第9染色体上QTL的表型贡献率分别为12.64%、16.00%和8.43%,抗病等位基因来自抗病亲本IR36;第6染色体上QTL的表型贡献率为10.82%,抗病等位基因来自感病亲本L5494。在此基础上,利用93-11为供体、日本晴为背景的近等基因系材料,在qRBSDV-1定位区间内检测到来自93-11的抗性QTL。本研究结果为水稻黑条矮缩病抗性基因定位及分子标记辅助选择育种提供借鉴。     

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。     

棉花F_2群体及RIL群体SSR标记偏分离的比较剖析

为了探究棉花群体中SSR分子标记的偏分离现象,以本课题构建的两个陆地棉群体(‘冀棉11’ב中植棉2号’) F_2和(‘常抗棉’בTM-1’) RIL群体为研究材料,利用一万余对SSR引物同时对其双亲进行多态性引物筛选,分别获得133个在F_2亲本间具有多态的SSR标记,119个在RIL亲本间具有多态的SSR标记,以此为基础构建连锁图谱,对进入F_2连锁图谱的114个多态性标记以及进入RIL连锁图谱的78个多态性标记进行偏分离卡方检测,对比分析后发现:RIL群体的标记偏分离率远高于F_2群体,偏分离率分别为60.26%和19.30%。同时,我们对两个图谱中的共有标记及其所在染色体进行了比对分析,认为在染色体D01 (Chr15)和D03 (Chr17)上可能存在导致偏分离的配子基因。本研究为其它连锁图谱的构建及QTL的准确定位提供帮助,并将有助于定位出棉花中导致偏分离的配子体基因。     

烤烟品种‘Oxford207’青枯病抗性的遗传分析与分子标记初选

为了研究烟草青枯病抗性的遗传特性和开发抗性相关分子标记,以抗青枯病的烟草品种‘Oxford207’,感病品种‘红花大金元’为亲本,构建了F1、F2和BC1群体,并采用苗期恒温水培接种法鉴定了群体青枯病的抗性。结果表明,接种后定期调查的F1、F2和BC1F1的死亡率比较接近,均稳定介于抗病亲本和感病亲本之间。F1、F2和BC1F1死亡率曲线下面积比较接近,同样介于抗病与感病亲本之间。表明‘Oxford207’的青枯病抗性不符合典型的显性或隐性基因控制模型,属于加性基因控制。采用简单重复序列(SSR)和分离群体分组分析法初步筛选了抗性相关的分子标记。从800多条SSR引物中,筛选出263个在抗感亲本间有多态性且在F1中呈共显性的引物、3个在抗感池之间有多态性的引物。     

水稻恢复系‘成恢177’稻瘟病抗性与遗传背景分析

为了剖析‘成恢177’稻瘟病持久抗性和高配合力特性的遗传基础,利用稻瘟病抗谱测定、抗病基因测序和SSR分子标记多态性比较的方法,分析了‘成恢177’的稻瘟病抗性和遗传背景。结果表明：在测试的63个稻瘟病单胞菌株和16个鉴别菌株中,‘成恢177’的抗性频率分别为66.67%和68.75%;‘成恢177’的稻瘟病抗性基因来自Lemont,为Pi-km。分子遗传背景分析表明,在148个SSR多态性位点中,‘成恢177’具有70.95%的‘绵恢502’位点,20.95%为美国热带粳稻品种Lemont位点;且在第1~10染色体上SSR多态性位点属‘绵恢502’较多(64.00%~100.00%),在第11、12染色体上属Lemont较多(77.78%、60.00%)。本研究认为‘成恢177’成功地聚合了Lemont的稻瘟病抗性和‘绵恢502’的高配合力。     

水稻抗白叶枯病基因Xa7荧光分子标记开发与育种应用

本研究利用含有抗白叶枯病基因Xa7的水稻品种‘IRBB7’与9个感病水稻品种进行序列比对,在Xa7基因位点附近寻找碱基差异,结合PARMS (Penta-primer amplification refractory mutation system)技术,开发了与Xa7基因紧密连锁的荧光分子标记PM-Xa7,并利用该标记对72份水稻种子资源中的Xa7基因进行鉴定和对杂交水稻育种亲本‘美B’的白叶枯病抗性进行改良。结果显示,从72份水稻种质资源中鉴定出了两份含有抗病Xa7基因的水稻种质;利用标记PM-Xa7将‘IRBB7’中的抗病Xa7基因导入到‘美B’中,成功选育出了稳定的抗白叶枯病新保持系材料;在对‘IRBB7’与‘美B’的382份BC2F2代单株进行选择时,发现289株检测到抗白叶枯病荧光信号,93株检测到感白叶枯病荧光信号,与病原菌Xoo接种的实验结果完全一致。以上结果表明标记PM-Xa7可有效地运用于Xa7基因的抗白叶枯病分子标记辅助育种工作中。     

水稻全生育期稻瘟病抗性遗传及其基因定位研究

稻瘟病是最严重的世界性水稻病害之一。本实验利用高抗稻瘟病品种194—3和珍汕97B构建的重组自交系群体,通过自然诱发实验,在两个年度重复的情况下,全生育期调查水稻生长的3个关键时期一分蘖期叶瘟、抽穗期叶瘟和成熟期穗颈瘟的抗性表现,通过集团分离分析法（bulked segregation analysis,BSA）初步定位稻瘟病主效抗性基因。结果表明分蘖期和抽穗期的叶瘟、以及穗颈瘟的抗性表型频率均呈双峰分布,说明控制水稻叶瘟和穗颈瘟均表现为一对主效基因控制;全基因组分子标记分析将该稻瘟病抗性基因定位于水稻第6染色体上,处于分子标记AP22和RM19766之间。该抗性基因来源于重组自交系的抗性亲本194—3,并命名为R6。本实验为稻瘟病的持久抗性分子标记辅助选择育种和基因克隆提供了基因资源。     

水稻耐盐性基因SKC1的KASP标记的开发与利用

籼稻品种‘Nona Bokra’中携带的SKC1^NB等位基因水稻耐盐性的主效QTL (Quantitative trait locus)位点。为了提高对水稻SKC1基因型鉴定效率,根据SKC1^NB基因中的功能性SNP位点开发了一个KASP分子标记SKC1^NB-KASP,利用该标记对‘Nona Bokra’与粳稻品种‘繁14’、‘花B’和‘武1B’的回交BC₃F₂群体进行SKC1等位基因的分型,发现在BC₃F₂群体受测的65个单株的DNA样品中,有16份样品的基因型与供体亲本‘Nona Bokra’相同,31份样品显示杂合基因型,18份样品与轮回亲本基因型相同。对这65份DNA样品的,SKC1基因进行测序以检验KASP标记基因分型结果的准确性,发现测序结果与KASP标记分型的结果完全一致。以上结果说明SKC1^NB-KASP标记可以高效、准确地鉴定,SKC1位点的基因型,大大提高了耐盐性水稻分子标记辅助选择育种的效率...     

水稻褐飞虱抗性基因的初步定位

本文应用229对水稻SSR引物对来自野生稻的褐飞虱抗性基因进行定位,结果表明引物RM589和RM311在作图群体BC2F2中存在多态性.通过作图软件进行基因和分子标记位点的遗传连锁分析,褐飞虱抗性基因与引物RM589和RM311的遗传距离分别是9.8cM和11.9cM,并将其定位在第6染色体和第10染色体上.     

利用重组自交系定位水稻种子耐低温发芽QTL

具有强耐低温发芽直播稻的种子可以克服低温胁迫导致的发育迟缓,保证幼苗旺盛生长。水稻种子耐低温发芽是多基因控制的复杂数量性状,遗传力低,导致育种家对该性状直接选择的效率很低。耐低温发芽QTL定位研究,有助于开展分子标记辅助选择,提高选择效率。本研究发现,江苏省优质粳稻品种‘南粳46’与云南地方品种‘扎西玛’低温发芽率存在极显著差异。利用‘扎西玛’/‘南粳46’RIL群体定位了3个控制低温发芽的QTL (q LTG-2, qLTG-4和qLTG-7),分别位于第2、4和7染色体上。3个QTL分别可以解释7.69%、8.75%和22.93%表型变异。其中,qLTG-2所在的染色体区域未见报道QTL,是新的QTL位点。该结果为耐低温发芽分子标记辅助选择育种提供了材料基础和分子标记。     

籼稻品种‘ARC5833’抗褐飞虱基因的遗传分析与定位

褐飞虱是造成中国水稻减产最严重的虫害之一,发掘褐飞虱抗性基因是防治水稻褐飞虱的有效途径。籼稻‘ARC5833’是一份高抗褐飞虱的种质材料,为了明确籼稻‘ARC5833’对褐飞虱的抗性机理,以便在育种中加以利用。本研究利用‘ARC5833’与感虫材料‘9311’杂交构建包含145个F2:3家系的作图群体,采用苗期集团法进行褐飞虱抗性鉴定。结果显示,该群体中抗、感家系数分别为109和36,卡方分析表明有1对主效显性基因控制抗虫表型。进一步的基因定位表明,该抗性基因位于水稻第4染色体长臂上的分子标记4M11491与4M24.687之间,遗传距离为4.2 cM。该区间内最大LOD值为40,可以解析表型变异的72%。因该区间内已克隆一个抗褐飞虱基因Bph6,测序分析表明,它们的CDS和氨基酸序列相似度分别为99%和98%。因此,我们认为抗源‘ARC5833’中携带的抗褐飞虱基因与Bph6为等位基因。本研究完成了籼稻品系‘ARC5833’褐飞虱抗性基因对的遗传分析与基因定位,对利用该抗源提供了科学依据。     

结球甘蓝抗霜霉病基因连锁的SCAR标记开发

结球甘蓝霜霉病是由十字花科寄生霜霉菌引发的严重病害。本研究利用高代自交系‘R103’抗病亲本和‘S101’感病亲本及其F2分离群体,于霜霉病病发高峰期田间自然诱发抗性鉴定,由单基因显性控制。运用AFLP分子标记技术,结合BSA法,对双亲和2对抗、感基因池的筛选和验证,获得2个与结球甘蓝抗霜霉病基因相关的AFLP标记。204 bp BoRAAC/CAC标记转化为SCAR标记,发现在抗病亲本和抗病池中与感病亲本和感病池中条带只存在量上的差异,在抗性选择起中只能起辅助作用;191 bp BoRAAG/CTC标记(EU-635443.1),转化为SCAR标记,仅在抗病亲本和2个抗病池中获得目的条带,经F2群体单株验证后,与抗性位点的遗传距离为5.7cM。利用BoRAAG/CTC113标记对F1和BC1群体与多年苗期霜霉病抗性鉴定的20份结球甘蓝种质资源进行验证和筛选,该标记与品种(系)的霜霉病抗性吻合率达到95%,初步表明该标记可应用于早期结球甘蓝抗霜霉病抗性辅助选择。     

直播稻品种‘旱27号’抗稻瘟病基因的定位

稻瘟病严重威胁水稻生产,利用抗稻瘟病基因选育抗病品种是防控该病的有效途径。直播稻品种‘旱27号’(H27)在辽宁地区多年来一直对稻瘟病表现高抗,但其所携带的抗稻瘟病基因并不清楚。本研究以其与感病水稻品种‘辽星1号’(LX1)为亲本杂交构建的重组自交系群体为试验材料,在田间稻瘟病诱发圃中对该RIL群体各单系对叶瘟和穗颈瘟的抗性进行鉴定,并基于水稻8K SNP芯片鉴定各单系的基因型,利用ICIMMapping 4.0软件进行抗稻瘟病基因定位。结果表明,在第12染色体14.46～14.84 Mb之间及5.49～7.74 Mb分别鉴定到1个与叶瘟抗性相关和1个与穗瘟抗性相关的QTL,其增效位点均来自‘旱27号’。本研究对北方粳稻抗稻瘟病水稻新品种选育及该病的防控具重要应用价值。     

调控小麦苗期性状的QTL定位

苗期地上部和根系的繁茂性对于小麦生长后期有重要影响,对调控小麦苗期性状的QTL进行定位,能进一步发掘调控小麦苗期性状的基因位点,有利于分子标记辅助选择育种.本试验以一套重组自交系群体为材料,检测了调控小麦苗期性状的QTL位点.共检测到调控4个性状的14个QTL位点,包括4个主效QTLs和10个微效QTLs,分布在3A、3B、4A、4B、5D、6A和6B共7条染色体上,贡献率在5.8％ ～ 18.4％之间.这些位点的发掘,有助于增进对小麦苗期性状的遗传基础的认识,并在小麦育种上具有潜在的应用价值.