大豆开花期性状QTL定位和候选基因挖掘

大豆对光周期极为敏感,单一品种的适应范围狭窄。大豆品种在不同纬度间的适应性与开花期密切相关。为了获得更多的大豆开花期相关QTL,了解在豆适应机制,利用开花主效位点E1~E4基因型均相同的滑皮豆和齐黄26（E1e2asE3-HaE4）杂交衍生的重组自交系群体及前期基于特异长度扩增片段测序（Specific Length Amplified Fragment-sequencing, SLAF-seq）构建的高密度遗传图谱,对大豆开花期性状进行了QTL定位。共获得了分布在7条染色体上的11个QTL位点,其中4个位点（qFT8,qFT20-2,qFT14和qFT16）为本研究新发现的QTL。同时,研究发现6个QTL（qFT6-1,qFT8,qFT11-1,qFT19,qFT20-1和qFT20-2）在2013年和2014年两个环境中稳定存在。对稳定QTL位点间的基因进行生物信息学分析,筛选出4个可能参与开花期调控的候选基因。本研究结果能够为阐明大豆适应性分子机制和广适性分子育种提供一定的理论基础。     

基于BSA-Seq技术鉴定大豆耐荫性状相关候选基因

间套种是我国南方大豆种植的重要模式,而高秆作物的遮荫胁迫导致大豆产量和品质难以提升,是制约大豆间套种发挥潜力的限制因素,因此对大豆耐荫性的解析尤为重要。本研究以强耐荫材料矮脚早和极不耐荫材料齐佩华为亲本构建RILs群体,根据耐荫指数表型鉴定RIL群体的耐荫性,从RIL群体中挑选出强耐荫和极不耐荫家系各30个,分别构建成两个极端性状DNA子代混合池,对子代混合池和亲本池分别开展平均60×和30×覆盖深度的全基因组重测序,通过计算两个子代池的SNP-index,比较SNP-index在耐荫池与不耐荫池染色体各区段的差异,定位耐荫性状的关联区域;根据基因注释信息,预测候选基因。结果表明4个样本共得到11 963 077个单核苷酸多态性（SNPs）标记,发现控制耐荫相关性状的基因主要集中在1号染色体51 942~505 708 bp区段、4号染色体50 972 768~51 854 631 bp区段、9号染色体48 778 767 ~50 178 743 bp区段和18号染色体40 858 027~43 909 456 bp区段内,共包含408个基因,通过基因注释和功能分析发现ACC氧化酶5、生长素诱导蛋白5NG4、光敏色素相关丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶、转录因子MYBJ6和MYB128等5个基因可能在大豆耐荫过程中起着重要作用,确定为大豆耐荫性的候选基因。本研究结果将为解析大豆耐荫的分子机理奠定重要的基础,同时为大豆耐荫基因的图位克隆奠定坚实的理论基础。     

大豆荚皮厚性状QTL定位及候选基因挖掘

大豆(Glycine max L.)的荚皮厚是影响大豆产量的重要因素,同时,大豆荚皮内含有丰富的蛋白质和纤维素等营养物质,是植物饲料的重要来源.因此,大豆荚皮厚性状的相关研究,对大豆的专用品种育种以及大豆深加工都具有重要意义.本研究利用ICIM法对CSSLs群体进行QTL定位,同时构建高低混池,利用ICIMapping...     

与耐大豆疫霉根腐病相关的QTL分析

疫霉根腐病是世界范围内的大豆生产上的毁灭性病害。利用470对SSR引物对由耐病品种Conrad×合丰25获得的140个F2：5,重组自交系（RIL）群体的耐大豆疫霉根腐病基因进行QTL分析,为将耐病基因聚合的分子辅助育种提供理论依据。田间耐病性鉴定于2007年在中国黑龙江省佳木斯和加拿大Woodslee两点进行,并分别采用来自两地的混合菌种进行温室鉴定。经过WinQTL 2．0复合区间法计算,共有4个分子标记（Satt428、Satt600、Satt325和Satt233）与大豆疫霉根腐病显著相关。这些分子标记对病害损失率贡献率从5．47％到27．89％不等。Satt428和Satt600定位在MLG D1b＋W上,遗传距离相距10．9cM;Satt325和Satt233分别定位在MLGF和MLG A2上。通过大环境试验在我国大豆品种合丰25找到与耐大豆疫霉根腐病显著相关的QTL,并定位在MLG A2上。     

大豆底荚高度QTL定位及候选基因挖掘

底荚高度是衡量大豆品种是否适宜机械收获的关键指标。底荚高度较低的品种在机械收割过程中可能造成植株部分被切断或漏割,引起总产量损失。因此,大豆底荚高度候选基因对大豆机械化育种至关重要。本研究利用完备区间作图法(Inclusive Composite Interval Mapping, ICIM)对208染色体片段代换系群体(chromosome segment substitution lines, CSSL)进行大豆底荚高度QTL定位,获得9个与大豆底荚高度相关的QTL,分布在8条连锁群上。结合BSA重测序结果,将与大豆底荚高度相关的QTL定位到C1连锁群上1.1Mb和L连锁群上0.05Mb的区间内,并对其进行基因注释。通过基因注释数据库和信息学分析,在两个共识QTL区间内获得5个可能与大豆底荚高度相关的候选基因。这些结果可以为大豆底荚高度QTL精细定位以及机械化优质高产大豆品种的选育提供理论依据。     

基于Overview和物理图谱的大豆主茎节数候选基因挖掘

利用与大豆主茎节数性状相关的54个原始QTL位点,应用Overview方法首次以大豆参考基因组物理图谱为背景进行整合和分析,得到11个重演性较好的置信区间,分布在大豆D1b、C2、B1、F、L和I连锁群上,其中L连锁群重演性较好的置信区间较多。对得到的候选区段进行基因注释得到488个候选基因,其中Glyma.11G087300、Glyma.20G014300、Glyma.13G221400、Glyma.06G243500、Glyma.13G052900、Glyma.13G052700参与植物激素信号转到通路(ID:Ko04075),推测这6个基因通过该通路的赤霉素途径和生长素途径参与大豆主茎节数的遗传调控。本研究所挖掘到的与茎生长发育及主茎节数直接相关的通路和候选基因能够为构建理想株型和大豆分子辅助育种提供新思路。     

大豆耐盐相关基因研究进展

大豆（Glycine max（L.）Merill）是植物蛋白质和油脂的重要来源。盐胁迫是造成大豆产量损失的主要非 生物胁迫因素。耐盐基因的挖掘对培育大豆耐盐品种至关重要。本文一方面总结了通过正向遗传学获得的大豆 耐盐相关数量性状位点或基因,如萌发期耐盐性主效基因GmCDF1（Glyma.08g102000）、2个出苗期QTL（分别位于6 号和14号染色体）;苗期耐盐性主效基因GmSALT3（Glyma03g32900）以及位于G连锁群的QTL。随着对大豆耐盐性 研究的不断深入,目前认为大豆萌发期、出苗期、苗期的耐盐性无直接相关性。另一方面总结了通过反向遗传学途 径获得的参与离子运输、转录调控等耐盐性基因,以及通过生物工程技术转入外源基因提高大豆耐盐性的研究进 展,期望为解析大豆耐盐分子机制和耐盐育种提供参考。     

大豆种子耐储藏的生物学机制研究进展

华南地区光热资源丰富,是大豆生产最具发展潜力的地区之一。然而南方湿热多雨的气候条件使大豆种子在储藏期间极易发生劣变,不仅影响田间出苗率和幼苗生长势,难以保证稳产高产,而且影响豆制品品质,因而迫切需要了解大豆种子耐储藏性的生物学机理,为选育耐储藏的大豆新品种提供指导。本文总结了大豆种子耐储藏的遗传基础、生理生化和分子机制方面的研究进展,同时对大豆耐储藏性的研究方向进行了讨论,以期为南方大豆分子育种提供科学依据。     

玉米株型相关性状的QTL定位与候选基因分析

以玉米自交系ZNC442和SCML0849为亲本构建的131份F2:3家系为材料,结合简化基因组测序(GBS)的基因型鉴定结果与该群体在多环境下的株型评价数据,利用完备区间作图法对株高、穗位高、叶夹角、穗上叶片数、雄穗分枝数、雄穗主轴长等株型相关性状进行QTL定位。结果表明,2个环境下共检测到98个株型相关QTL,分布于10条染色体上。结合已公开的QTL定位信息,利用生物信息学分析筛选出5个控制株型相关性状的候选基因。Zm00001eb037290、Zm00001eb033500、Zm00001eb033600、Zm00001eb033610与株高相关,其编码的PosF21转录因子、E3泛素蛋白连接酶ATL6、丝氨酸/精氨酸丰富剪接因子和MYB102转录因子,分别通过参与赤霉素的合成、调节C/N反应、调控细胞分裂素变化等过程调控节间生长发育与植株大小。     

基于共线性分析的大豆种子硬实性QTL定位及候选基因预测

大豆种子硬实度关乎食品与饲料加工。为提高大豆种子硬实度分子标记辅助选择的效率,发现相关候选基因,利用染色体片段代换系（chromosome segment substitution lines, CSSL）对大豆种子硬实性进行了两年的QTL定位研究,结合前人得到的25个种子硬实性QTL,利用MCScanX对整个大豆基因组进行分析,生成共线性区组,评估大豆种子硬实性QTL之间的共线性,确定了位于Gm02片段的中心QTL。利用多个数据库分析hub-QTL区段的基因,锚定了8个与大豆种子硬实性相关的候选基因。从CSSL群体中选择种子硬实性不同的两个品系和轮回亲本,用于随后的实时荧光定量PCR分析,发现候选基因Glyma.02G269400和Glyma.02G269500在CSSL群体中硬实性不同的2个品系及轮回亲本绥农14中的表达差异显著。Glyma.02G262600在绥农14中的相对表达量约是CSSL-136的5倍,而在CSSL-200中表达量中等,推测该基因抑制大豆种皮的形成。     

耐大豆疫霉根腐病QTL定位的研究

利用1200个RAPD随机引物和341对SSR引物对Conrad×OX760的重组自交系(RIL)F2:6群体的耐大豆疫霉根腐病基因进行QTL定位。试验设两个地点、两个年限,在MLG D1b+W和MLG M连锁群上检测到3个QTL,即QP-1(OPL18-800bp)、QP-2(OPN03-600bp)和QP-3(Satt536和Satt463)。每个QTL对病害损失率的贡献率从13.34%到22.31%不等。QP-1和QP-2经多重QTL分析(Mapmaker/QTL1.1)对两年(2000年和2001年)两点(Wood-slee和Werver)平均病害损失率的贡献率合计达44.5%,QP-3对2001年Woodslee试验点的病害损失率的贡献率为15.2%,QP-1对2000年Woodslee试验点的病害损失率的贡献率为21.55%,对2000年Wever试验点的病害损失率的贡献率16.71%,及对两年两点平均病害损失率的贡献率为22.31%。在大多数生态环境下能稳定的、再次被检测出的QTL,可以作为育种工作中的重点选择指标,用以指导耐大豆疫霉根腐病品种的分子辅助选育。     

甘蓝型油菜分枝角度QTL定位及候选基因分析

分枝角度是油菜重要株型性状.为筛选和发现适度紧凑的分枝角度调控基因,以提高产量利于机械化收获,以分枝角度差异显著的油菜品种Holly和APL01为亲本构建的重组自交系(RIL)群体为材料,在2个环境中对分枝角度进行QTL定位及候选基因分析.结果表明,RIL群体分枝角度表现出连续变异且呈正态分布.利用前期构建的高密度SN...     

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。     

油菜开花期QTL定位和候选基因分析

为辅助选育早熟油菜品种、克隆油菜开花期基因及开发花期分子标记,以已测序的油菜品种中双11 (Z) 和重测序的油菜品系No.73290 (N)为亲本构建的含184个单株的BnaZNF2群体为材料,通过分析该群体的基因型数据和F2:3家系连续三年（2010-2012）在武汉的表型数据,对开花期QTL进行检测和整合,定位到分布在11个连锁群上的14个开花期QTL。其中只有5个QTL能在3年中重复检测到,分别是qDtF.A2-1、qDtF.A6-2、qDtF.C2-1、qDtF. C2-2 和qDtF.C3-1,贡献率在7.1%～21.1%之间。通过查阅文献和在拟南芥、水稻等作物网站上搜索,搜集到442 个与植物开花期有关的基因。基于油菜基因组物理图谱,通过生物信息学分析,在本研究定位的QTL区间上筛选到54个可能的候选基因,可以用于开花期基因的克隆。在5个主要QTL区间内分别定位到8、5、4、2和4个候选基因,其中有15个双亲中存在序列差异,可以开发开花期的功能标记用于分子标记辅助选择育种。     

以种子电导率为指标定位水稻耐储藏QTL

水稻长时间储藏后,种子活力下降,稻米品质劣变,往往造成重大损失。开展水稻耐储藏研究,遗传改良水稻的耐储藏特性越来越受到重视。本研究以秀水134为背景亲本,以扬稻6号为供体亲本构建的BC3F2高代回交群体为材料,以电导率为指标进行表型-分子标记基因型的单因素方差分析,来定位耐储藏QTL。以-log10(P)>2为阈值,共检测到16个耐储藏相关的QTL。其中,RM5455(相对加性效应为-12.93%)、RM1132(相对加性效应-13.76%)和RM248(相对加性效应-14.66%)位点区域均存在着效应较大的耐储藏QTL。     

大豆结瘤相关QTL优化和候选基因挖掘

氮是植物生长必须的大量元素之一,大豆根瘤菌共生可以为大豆提供充足的氮元素。研究大豆根瘤菌共生机理,挖掘控制共生结瘤候选基因具有重要意义。鉴于现阶段关于调控大豆共生结瘤QTL区间大,无法直接应用到实际中,本实验整理了68个控制大豆结瘤的QTLs,通过Overview和共线性分析对其进行优化,在Gm06染色体上得到一个高置信QTLs区间对该区间进行了基因注释得到43个基因,其中包括一个控制C2钙/脂质结合和含GRAM结构域的蛋白质,一个侧根形成蛋白和一个E3泛素连接酶相关蛋白,并在CSSLs群体中查找该位置存在插入片段的株系进行结瘤性状鉴定。结果表明C2连锁群上的15-15.5Mb对于大豆根瘤菌共生结瘤有着至关重要的作用。     

小麦粒形QTL元分析及候选基因预测

粒形是影响小麦籽粒产量和品质的重要参数,是由多基因控制的复杂数量性状。为发掘控制小麦粒形相关的真实主效数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),本研究利用BioMercator 4.2软件,以小麦高密度分子标记遗传图谱为参考图谱,对来自不同遗传作图群体的113个控制小麦粒长的QTL和86个控制粒宽的QTL进行图谱整合、映射以及QTL元分析。通过建立QTL一致性图谱,获得18个控制小麦粒长和8个控制粒宽的一致性QTL(meta quantitative trait loci, MQTL)位点,置信区间最小可达到0.57 cM,主要分布在2B、2D、3A、3B、4B、5A、5B和7D染色体上。在5A染色体Xgwm293～Xgwm304和Xgpw2120～Xgpw2273a标记区间内,预测到7个与小麦粒长和粒宽相关的候选基因。本研究为小麦粒形QTL精细定位以及分子标记辅助选择育种提供理论依据。     

玉米种子耐储性的全基因组关联分析及候选基因预测

以197份玉米自交系为试材,人工加速老化后进行标准发芽试验,检测种子耐储性相关表型性状,结合平均分布于玉米基因组的SNP标记进行关联分析,挖掘关联SNP位点和候选基因.结果 表明,共检测出8个与相对发芽势(RGE)、相对发芽指数(RGI)、相对活力指数(RVI)和相对简易活力指数(RSVI)等性状呈显著关联的SNP位点...     

基于高密度SNP标记对玉米穗部相关性状的QTL定位及候选基因分析

以T32和齐319为亲本构建118份F2∶3家系的双亲分离群体为材料,通过对不同家系的穗部性状进行评价,结合高密度SNP标记的基因型鉴定结果,利用IciMapping4.2软件中的复合区间作图法对5个穗部相关性状(穗长、穗粗、穗行数、行粒数和秃尖长)进行QTL定位。结果表明,共检测到16个QTL,其中,控制穗长、穗粗、穗行数、行粒数和秃尖长的QTL分别为3、2、4、2和5个,单个QTL可解释2.92%～13.53%的表型变异。结合公共数据库,利用生物信息学分析筛选出4个控制穗部相关性状的候选基因Zm00001d031906、Zm00001d027721、Zm00001d002762和Zm00001d002768。