野生大豆回交导入系蛋白质含量性状的QTL分析

以野生型大豆ZYD00006（供体亲本）与黑龙江省主栽品种绥农14（轮回亲本）所构建的回交导入系（1204株）为研究材料,利用WinQTL2.5的复合区间作图法(CIM)在9个连锁群定位了16个与蛋白质含量相关的QTL（14个正效应,2个负效应）;导入系群体经过严格的蛋白质含量筛选鉴定,得到10个蛋白质含量性状明显大于轮回亲本的导入系株行。利用这10个高蛋白含量株行（选择群体）结合随机对照群体,通过基于遗传搭车原理的卡方分析,检测到分布于10个连锁群上的17个与大豆蛋白质含量相关的标记位点,对蛋白质含量表现为正效应。两种方法共同检测到7个QTL。这些材料和位点将为高蛋白含量相关基因克隆及分子辅助育种提供重要的材料基础和标记信息。     

野生大豆导入系对蛋白质含量相关位点的上位性分析

利用野生大豆ZYD00006和栽培大豆绥农14所构建的回交导入系群体BC3F3代为研究材料,选择亲本间存在差异的121个SSR标记对114个株行材料进行基因型分析;利用T测验对含野生大豆纯合双导入位点(即B-B位点组合)植株表型值与绥农14表型值进行检测,以P≤0.05作为阈值,共获得104对B-B位点对表型影响显著,再经T测验,28对互作位点存在上位性效应,其中正向上位性效应位点10对,负向上位性效应位点18对,本研究结果揭示了上位性效应对大豆蛋白质含量性状的重要影响,同时这些位点信息将为大豆高蛋白分子辅助育种研究提供重要的理论基础。     

野生大豆ZYD00006回交导入系构建

为挖掘野生大豆优异稀有基因，2006年至今以栽培大豆绥农14（轮回亲本）与野生大豆ZYD00006（供体 亲本）为双亲材料，经杂交、回交，标记辅助选择构建获得一套覆盖野生大豆全基因组的染色体片段导入系（代换 系）。该群体共 192个株系，包含野生大豆目标导入片段 237个，平均每个连锁群的导入片段个数为 11.85个；导入 片段总长度1865.17 cM，覆盖整个基因组的82.43%。其中L连锁群野生大豆基因组覆盖率最高，为100%，N连锁群 覆盖最低为 53.17%。最长导入片段 43.30 cM，最短导入片段 0.22 cM。高度一致的遗传背景对大豆重要基因及野 生大豆特有优异基因挖掘具有重要意义。同时，野生资源的引入极大丰富了栽培大豆的遗传基础，进而使得导入 系后代表型变异丰富，为大豆遗传育种提供重要的材料基础。     

利用野生大豆染色体片段代换系定位单株粒重QTL

以野生大豆ZYD00006为供体亲本,黑龙江省主栽品种绥农14为轮回亲本,连续多年回交并自交,构建了高世代染色体片段代换系BC3F3代161个株行。该群体经多代回交的遗传背景相对一致,大大提高了QTL定位的准确度。结合单因素方差分析法和独立样本T检验法对群体进行QTL定位,共获得9个单株粒重的QTL,分布于7个连锁群。两种方法中均被检测到的有3个QTL,分别为QSW-J-1、QSW-J-2和QSW-G-1;QSW-G-1和QSW-G-2与已有研究结果相吻合;其余7个QTL为新发现QTL,可能是本材料特有位点;其中QSW-J-1的导入片段长度是7.0 c M,且加性效应值为-2.7 g,可作为继续研究的首选位点。     

利用导入系群体挖掘控制玉米胎萌的QTL

利用玉米自交系黄早四为背景、CML343为供体构建一套在胎萌上存在显著变异的导入系群体为材料,对胎萌的遗传基础进行分析。通过生长箱模拟田间实际环境对该群体授粉后38 d和收获后60 d后的种子发芽率进行测定,以授粉38 d发芽率／收获后60 d的发芽率的比值作为胎萌的指标,结合201对SSR基因型结果,利用GGT2.0软件对胎萌进行QTL分析,共定位了14个控制玉米胎萌的QTL位点,其中两个位点（qVp1-1、qVp1-4）与前人克隆的与脱落酸（ABA）合成有关的基因处于同一染色体区域。     

利用高世代回交群体对大豆小粒性状的基因型分析及QTL定位

利用野生型大豆ZYD00006（供体亲本）与主栽品种绥农14（轮回亲本）所构建的高世代回交导入系,经过严格的百粒重筛选鉴定,得到43个百粒重性状明显小于轮回亲本的导入系个体。利用这套选择群体结合随机对照群体和基因型分析,通过基于遗传搭车原理的卡方分析,检测到分布于7个连锁群上的9个与大豆小粒性状相关的QTL位点,对小粒性状表现为正效应,为大豆小粒性状分子辅助育种提供有用的分子标记。     

基于大豆导入系群体结瘤相关性状QTL定位及基因挖掘

氮元素是植物生长所需的重要营养元素之一,生物固氮是大豆生长所需氮元素的重要来源。本实验室以绥农14为母本,野生豆ZYD00006为父本构建一套覆盖野生大豆全基因组的导入系群体。基于大豆导入系群体对结瘤数目和干重进行QTL定位,定位到3个QTL与根瘤干重相关,分布在N、M和D2这3个连锁群上,定位到5个QTL与根瘤数相关,分布在K、F、J和D2这4个连锁群上,在D2连锁群这两个性状有重叠区段(7.20-7.79Mb)。针对这个重叠区段的63个基因进行基因注释,选择到6个与共生、抗病相关的基因作为候选基因进行下一步验证。qRT-PCR分析表明根瘤菌侵染期间Glyma.17G097000基因表达模式与对照相比差异很大。Glyma.17G097000属于GmHIR基因家族,在大豆基因组中发现了11个家族成员。GmHIR家族基因结构相似性很高,基因表达有组织特异性。大豆HIR蛋白有Stomatins和Prohibitin两个结构域,能够参与离子通道调节等生理过程,与植物抗病和细胞周期有关。GmHIR基因来源于四个祖先,进化过程中是高度保守的。对GmHIR基因家族11个成员qRT-PCR检测,结果显示根瘤菌感染期间Glyma.05G029800、Glyma.09G154400和Glyma.17G097000这三个基因与对照相比表达模式差异较大。结果表明这三个基因可能在大豆共生体系建立中起着重要的作用,参与根瘤菌与大豆共生体系建立过程中的离子通道调节和免疫反应。本研究为大豆-根瘤菌共生机制研究奠定基础并提供有效候选基因。     

大豆蛋白和油分含量的QTL分析

以东农47和PI317334-B杂交衍生的136个F4∶8代重组自交系(RILs)为对象,对其蛋白和油分含量进行正态分布检验及分析,同时利用182个SSR标记构建遗传图谱,并定位分别与大豆蛋白和油分含量相关的QTL,为深入改良及培育优质的大豆新品种提供了重要依据。结果表明:RILs在蛋白与油分含量的表型上的变异系数较大,分离程度好,且基本上呈正态分布;共检测到9个QTL,其中与蛋白含量相关的QTL有3个,分别位于N、C1和B2染色体上的标记SSR03_0428、SSR04_1192和SSR14_1153附近,贡献率范围为7%~8%;与油分含量相关的QTL有6个,分别位于C2、B1、B2、D2、G和I染色体上的标记SSR06_1630、SSR11_0460、SSR14_0395、SSR17_0721、SSR18_0278和SSR20_0273附近,贡献率变化范围为7%~43%。     

作物回交导入系的构建与应用

回交导入系是利用回交及标记辅助选择的手段构建而成的遗传与育种材料。经过多代回交,后代材料在轮回亲本的遗传背景下只包含一个或少量供体亲本染色体片段,因此,可作为QTL分析的重要材料。同时,多代回交有利于打破优异基因与不良基因的连锁,优异基因导入到整体表现优良的轮回亲本材料中,进而实现对育种材料的改良。鉴于其一致的遗传背景,导入系在QTL精细定位和基因克隆、QTL间互作研究、遗传验证及作物聚合育种和分子设计育种中均发挥重要的作用。本文对回交导入系的构建及其在作物遗传育种中的应用进行综述。     

晋麦47背景回交导入系的遗传选择与性状分析

为深入研究小麦抗旱相关性状的遗传基础,以旱地品种晋麦47为轮回亲本、水地品种鲁麦14为供体亲本构建的导入系(ILs)为材料,在雨养和灌溉两种条件下考察穗下节和穗部农艺性状,利用56对在双亲间表现多态性的SSR标记引物对BC3F4导入系群体的150个株系进行遗传选择,分析筛选后的148个导入系遗传背景及性状相关性.结果表明,ILs群体中有两个株系分别在2个、13个标记住点的基因型不同于双亲,ILs群体的晋麦47基因型回复率达94.38%.在两种水分条件下ILs群体多数性状表现超双亲.性状变异系数在2.34%～127.11%之间,性状均值偏向轮回亲本晋麦47;ILs群体灌溉条件下的每穗总小穗数(TNS)极显著大于雨养条件下的,与鲁麦14相似.除穗顶部不育小穗敷(SST)外,其余性状在两种水分条件下均呈极显著正相关(r=0.221～0.555).ILs群体穗下节长(FIL)和旗叶叶枕至德基部长(LPSB)的遗传力均较高,大于0.5975;穗顶部不育小穗数(SST)、穗基部不育小穗数(SSB)的遗传力均较低,小于0.4638,说明小穗结实卒易受环境水分条件影响.     

水稻回交群体剑叶性状综合评价及QTL定位

【目的】通过对水稻剑叶性状的综合评价,明确剑叶相关性状间及与6个农艺性状的关系。检测剑叶相关性状的QTL,为优良株型品种选育,剑叶性状基因的精细定位和克隆奠定基础。【方法】以日本优质粳稻品种越光和葡萄牙粳稻地方种Bertone构建的回交群体两个世代为实验材料,利用BC₃F₁群体基因型构建遗传连锁图谱;测定亲本和BC₃F₂群体各株系剑叶SPAD、剑叶长、剑叶宽,计算剑叶长宽比、剑叶面积;利用隶属函数和标准差系数赋予权重法获得剑叶性状综合评价值(D值),分析其与6个农艺性状间的关系。分别利用单标记分析(SPA)和区间作图(IM)检测水稻剑叶相关性状QTL。【结果】在抽穗灌浆期,两亲本剑叶SPAD值呈现先升高后降低的动态变化。BC₃F₂群体的5个剑叶相关性状变异丰富,总体表现趋向轮回亲本越光。4个剑叶形态性状间相关性均达到极显著水平,与剑叶SPAD的相关性不显著。主成分和逐步线性回归分析表明剑叶宽、剑叶SPAD、剑叶长、剑叶面积是影响剑叶综合评价值(D值)的主要因子。高D值株系的株高、穗长、茎基粗和单株产量均极显著高于低D值株系,两者的分蘖数和有效穗数差异不显著。共检测到18个控制剑叶性状的QTL,分布在水稻第1、4、7和8染色体上,贡献率分布范围为4.00%~28.00%(SPA)和3.41%~27.00%(IM),除qFLSPAD1之外的17个QTL增效基因均来自Bertone。在第8染色体上的RM22720-RM404区间发现1个QTL簇,含6个主效QTL,分别为qFLL8.1、qFLL8.2、qFLA8.1、qFLA8.2、qD8.1和qD8.2。【结论】获得了剑叶宽、剑叶SPAD、剑叶长和剑叶面积4个评价剑叶性状的关键指标;明确了剑叶性状与单株产量之间的正相关关系;检测到18个剑叶相关性状QTL,位于第8染色体RM22720-RM404区间的QTL簇,是影响剑叶性状的1个重要染色体区域。     

基于大豆回交导入系的脂肪酸组分QTL定位

对不同环境条件下大豆脂肪酸主要组分进行QTL定位,为大豆脂肪酸分子标记辅助育种提供理论依据。以中黄13×东山69回交导入系群体BC2F2的100个家系为材料,分析回交群体的SSR标记多态性,结合气相色谱技术测定脂肪酸主要组分含量。构建了一张包含130个SSR标记的大豆遗传连锁图谱,图谱总长2433.29cM,包含19个连锁群,标记间平均遗传距离为18.86cM。共检测到与5种脂肪酸含量相关的QTL47个,其中有21个QTL被重复检测到;QTLqFA-C2-4、qFA-D1b-1、qSA-J-1和qFA-O-1连续3年均被检测到。其中QTLqFA-C2-4检测到与亚麻酸相关,QTLqFA-D1b-1和qSA-J-1均与硬脂酸相关,而QTLqFA-O-1同时检测到与油酸和亚油酸相关。QTLqFA-C2-4、qFA-D1b-1、qSA-J-1和qFA-O-1是本研究中新发现的QTL。此外,QTLqFA-D1a-1和qFA-C2-4是定位到的与多种脂肪酸相关的新QTL。     

小麦重要农艺性状QTL近等基因导入系的选育

为了给小麦重要农艺性状的QTL精细定位及克隆奠定基础,对14个从Am3/莱州953(轮回亲本)BC4F4代选出的性状表现与莱州953有明显差异的导入系的8个农艺性状进行了分析,结果表明,每个导入系有2～7个性状与莱州953差异显著,在每一个性状上都有对农艺性状具有正向效应的位点.利用143对在亲本之间具有多态性的SSR标记对导入系含有的供体片段进行了检测,其中54对引物在14个导入系中检测到了供体片段,每一个导入系中检测到3～15个纯合供体片段及0～4个杂合片段,占受体基因组的1.7%～14.2%,平均为7.48%.利用其中10个导入系与轮回亲本莱州953杂交的F2群体进行了单片段代换系的选择,从10个导入系的F2中检测到40个供体片段,并从F2群体中选出了22个单片段代换系.这些导入系及其单片段代换系可用于有益的QTL的发掘、QTL精细定位与作图等研究.     

大豆蛋白质含量的QTL定位

以高蛋白的大豆品种齐黄26和低蛋白的滑皮豆为亲本,杂交获得含170个单株的F2代分离群体,采用SSR分子标记技术,构建了一张包括18个连锁群的分子连锁图谱,覆盖大豆基因组长度1 035.6 cM,标记间平均距离为16.44 cM。利用复合区间作图法,对在济南和冠县衍生出的F2∶3群体的蛋白质含量的进行QTL分析。结果表明:济南试验点定位到3个与蛋白质含量有关的QTL,分布于D2、E和K连锁群上,分别可解释14%、11%和2%的变异;冠县试验点定位到1个与蛋白质含量有关的QTL,位于E连锁群上,可解释3%的变异。通过遗传作图找到3个与所定位的QTL相连锁的SSR标记,这些标记可为大豆分子标记辅助育种提供参考。     

野生大豆抗胞囊线虫QTL定位

大豆胞囊线虫病（soybean cyst nematode,SCN）是大豆生产上的重要病害,野生大豆是拓宽大豆抗病育种遗传基础的重要种质资源。为开发野生大豆资源,利用SLAF-seq技术,以杂交组合“绥农14×ZYD03685”的亲本、 126个F2单株及其衍生的F2:3家系为试验材料,进行了SLAF标签的开发、遗传图谱的绘制和QTL分析。共获得7783个SLAF标签用于遗传图谱绘制,遗传图谱总长度为2664.2 cM,20个连锁群的平均长度为133.21 cM。两个SCN 抗性QTL（qSCN-1 和qSCN-2）分别位于Chromosome（Chr）18 4.25～4.31 Mb和Chr18 13.50～13.81 Mb,分别解释了 22.96%和10.96%的抗性（胞囊指数）变异,QTL区段内分别包含了6个和14个基因。qSCN-2 区段未见有前人关于 SCN抗性QTL的报道,为新的QTL。本研究为SCN抗性机制解析和利用ZYD03685进行SCN抗病分子育种提供了     

高油玉米突变体子粒油分QTL定位

以EMS诱变获得的高油玉米突变体ce03005为材料,对子粒油分含量进行遗传分析,并以B73×ce03005的BC群体构建连锁图谱,考察玉米167个BC1S1家系的油分含量的变化。结果表明,利用101个SSR标记,所构建遗传图谱总长度为1 611.7 c M,标记间平均距离为15.9 c M。用复合区间作图法进行QTL分析,共检测到5个控制子粒油分含量的主效QTL和6个微效QTL,分别位于第1、6、7染色体上;所有QTL位点的含油量正向贡献均来自高油突变体;单个油分QTL的贡献率变幅为4.58%~18.62%。     

利用单片段代换系群体定位玉米株型性状QTL

以优良玉米自交系许178背景的综3单片段代换系群体为基础材料,通过一年两点的田间试验,对株高、穗位高、总叶片数、穗上叶片数、叶面积等植株性状进行QTL分析。结果表明,利用显著性检验方法在两点共检测到5个株型相关性状的72个QTL,包括23个株高QTL、12个穗位高QTL、6个总叶片数QTL、15个穗上叶片数QTL、16个叶面积QTL,其中,有10个株高QTL、3个穗位高QTL、3个总叶片数QTL、2个穗上叶片数QTL和1个叶面积QTL在2个试验环境中同时检测到。     

444玉米回交导入系主要性状及对丝黑穗病的抗性评价

以玉米自交系444为轮回亲本和54个国内优良自交系为供体亲本构建高世代回交导入系(BC3F4),随机选取54份回交导入系进行主要性状及抗玉米丝黑穗病评价。结果表明,回交导入系J88、J107和J148在植株性状、产量及产量构成因素等多个性状上均优于轮回亲本444;54份回交导入系对丝黑穗病抗性差异较大,J15表现为高抗;J2、J7、J28、J31、J46、J88、J110和J148表现为抗病;J6、J55、J73、J76、J97、J102和J121表现为中抗。发病率低于444的有47个,占87.04%,表明回交导入系对玉米丝黑穗病的抗性水平较轮回亲本444有较大提升。J88和J148对丝黑穗病抗性、产量及产量构成因素均表现较好,明显优于轮回亲本444,可优先利用。     

栽培大豆和野生大豆及其回交后代苗期耐盐性分析

以逐代人工耐盐性筛选的栽培和野生大豆杂交组合( Lee68×N23227)F5代株系3060为父本,以耐盐栽培大豆Lee68品种为母本或轮回亲本,配置回交组合(Lee68×3060,编号C)得到的不同单株后代株系(BC1F2)为试验材料,采用苗期耐盐系数、相对生长速率、干物质积累量等指标,对它们的耐盐性进行了分析和评价...     

野生大豆荚粒相关性状QTL定位

利用复合区间作图法和混合线性模型复合区间作图法,对野生大豆江浦野生豆-5和栽培大豆南农06-17所得的F2∶3家系(2008、2009年)及F2∶4家系(2009年)的单株有效荚数、单株粒重、百粒重3个荚粒相关性状进行QTL分析。结果表明:复合区间作图法检测到27个QTL,混合线性模型复合区间作图法检测到18个加性显性QTL和13对上位性QTL,2种方法共同检测到17个QTL,其中12个QTL(qEPP-H-1、qEPP-Lb-1、qSWP-La-1、qSWP-Lb-1、qSW-B1-1、qSW-B2-1、qSW-D1b-1、qSW-H-1、qSW-H-2、qSW-I-2、qSW-Lb-1和qSW-Ma-1)在2 a或2个世代稳定表达,qEPP-H-1、qEPP-Lb-1和qSWP-Lb-1的增效等位基因来源于野生大豆。研究结果为野生大豆优异等位基因的发掘、栽培大豆遗传基础的拓宽以及大豆产量分子标记辅助育种提供理论依据。