利用水、旱稻DH系定位产量性状的QTL及其环境互作分析

 为研究水、旱栽培条件对水稻产量及其构成因素QTL表达的影响，以粳型陆稻IRAT109和粳型水稻越富杂交的116个株系的DH群体为材料，利用已构建的水稻分子连锁图（其中94个RFLP标记和71个SSR标记），在水田、旱田栽培条件下，定位了千粒重、结实率、有效穗数、穗粒数及单株产量等性状的QTL。结果表明，水田条件共检测到11个加性QTL和13对上位性QTL，旱田条件下检测到18个加性QTL和17对上位性QTL，其中控制千粒重的2个加性QTL和1对上位性QTL及控制有效穗数的1个加性QTL在水田、旱田条件下都检测到。 检测到11个控制产量性状QTL区域存在一因多效或紧密连锁,其中3个区域也是控制根系性状QTL的热点区。 发现8个加性QTL和8对上位性QTL对表型变异贡献率（以下简称贡献率）大于10％（其中4个加性QTL和5对上位性QTL为旱田条件下检测到），这些高贡献率QTL特别是旱田条件下的高贡献率QTL对旱稻产量性状分子育种具有一定的指导作用。     

水分胁迫下水稻叶片相关生理性状的QTL定位

利用籼稻品种IR64和粳稻品种Azucena杂交产生的包含96个加倍单倍体株系的群体．在分蘖期用10％PEG一6000模拟水分胁迫处理7d,测定了叶片叶绿素含量、气孔阻力、叶温和含水量,利用285个分子标记构建的遗传连锁图谱,共检测到与抗旱性相关的4个生理指标的6个加性QTL和6对上位性QTL。     

利用DH和IF_2两个群体进行小麦粒重、粒型和硬度的QTL分析

【目的】检测控制小麦粒重、粒型和硬度加性和显性QTL,解释控制这些性状的分子遗传基础。【方法】以小麦品种花培3号、豫麦57构建的包含168个株系的DH群体和由其构建的包含168个株系的IF2群体为材料,结合含有368个位点的分子遗传图谱,对5个环境的DH群体以及2个环境的IF2群体的千粒重、粒型和硬度数据进行QTL分析。【结果】共检测到控制千粒重、粒长、粒径和硬度的35个加性效应和18对上位效应QTL,包括控制千粒重的8个加性效应位点以及5对上位性位点,控制粒长的10个加性效应位点以及6对上位性位点,控制粒径的10个加性效应位点以及6对上位性位点,控制硬度的7个加性效应位点以及1对上位性位点。其中,控制粒重的Qtkw6A在DH和IF2群体中都能检测到,而且既有加性效应又有显性效应,加性效应的贡献率在2个群体内分别为9.39%和11.75%,显性效应的贡献率为1.37%。控制粒径的Qgd6A也在DH和IF2群体中检测到,加性效应贡献率分别为15.02%和15.03%,而且与控制粒长的Qgl6A为同一基因位点,在DH和IF2群体中对粒长的加性效应贡献率分别为14.96%和15.10%。【结论】小麦的千粒重和粒型的遗传主要受加性效应控制,同时也受上位效应影响。硬度主要受位于5D染色体短臂上一个主效基因控制,同时受其它微效基因以及上位性影响。本研究检测到的一些重要QTL可用于相关性状的分子标记辅助选择育种,用IF2群体检测到的显性效应QTL及具有显性×加性、加性×显性及显性×显性效应的QTL可为有关性状杂种优势的研究提供参考。     

QTL Mapping for Stalk Related Traits in Maize (Zea mays L.) Under Different Densities

Stalk related traits, comprising plant height (PH), ear height (EH), internode number (IN), average internode length (AIL), stalk diameter (SD), and ear height coefficient (EHC), are significantly correlated with yield, density tolerance, and lodging resistance in maize. To investigate the genetic basis for stalk related traits, a doubled haploid (DH) population derived from a cross between NX531 and NX110 were evauluated under two densities over 2 yr. The additive quantitative trait loci (QTLs), epistatic QTLs were detected using inclusive composite interval mapping and QTL-by-environment interaction were detected using mixed linear model. Differences between the two densities were significant for the six traits in the DH population. A linkage map that covered 1 721.19 cM with an average interval of 10.50 cM was constructed with 164 simple sequence repeat (SSR). Two, two, seven, six, two, and eight additive QTLs for PH, IN, AIL, EH, SD, and EHC, respectively. The extend of their contribution to penotypic variation ranged from 10.10 to 31.93%. Seven QTLs were indentified simultaneously under both densities. One pair, two pairs and one pair of epistatic effects were detected for AIL, SD and EHC, respectively. No epistatic effects were detected for PH, EH, and IN. Nineteen QTLs with environment interactions were detected and their contribution to phenotypic variation ranged from 0.43 to 1.89%. Some QTLs were stably detected under different environments or genetic backgrounds comparing with previous studies. These QTLs could be useful for genetic improvement of stalk related traits in maize breeding.     

水稻耐盐性和耐碱性相关性状的QTL定位及环境互作分析

【目的】探索水稻在盐和碱胁迫下产量相关性状的变化规律,寻找耐盐碱主效QTL,并分析QTL加性、上位性与环境互作效应。揭示单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重在盐、碱胁迫下的遗传机制,为水稻耐盐碱性分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以东农425和长白10号杂交得到的重组自交系为材料,构建包含120个SSR标记的遗传连锁图。以浓度6 ds·m-1的Na Cl水溶液,pH9.0的Na2CO3水溶液进行全生育期处理,正常水灌溉为对照。对2014年和2015年盐、碱胁迫和自然条件下水稻的单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重分别采用2种作图方法同时定位研究,即完备区间作图法进行加性QTL定位和混合线性模型的复合区间作图法进行加性、上位性QTL与环境互作联合分析。【结果】2014年和2015年碱胁迫条件下与盐胁迫条件下各性状表型值相比,耐碱相关性状降低较明显,表明水稻对碱胁迫更为敏感,碱胁迫更大程度地限制了高产和稳产。并且2年的碱胁迫条件下各性状与盐胁迫条件下各性状均未表现出显著相关性。水稻在耐盐性和耐碱性上可能存在遗传机制上的差异。运用ICIM共检测到61个水稻耐盐碱相关性状加性效应QTL,分布在第1、2、3、4、5、6、7、8、10、11和12染色体上。运用MCIM在6个环境下进行加性及环境互作效应的联合定位分析,共检测到17个加性QTL存在环境互作效应,分布在第1、3、5、7、8、9、11和12染色体上。其中,运用ICIM同时在自然条件和盐胁迫条件下2年重复检测到q PN1-1,仅在碱胁迫下2年重复检测到q PN11-2,同时在盐胁迫和碱胁迫条件下2年重复检测到q PN3-3,在盐胁迫与自然条件比值下2年重复检测到q RPN1-1,仅在自然条件下2年重复检测到q GW7和同时在盐、碱胁迫和自然条件下2年重复检测到q PW11均被MCIM检测到。q PW11是1个新的耐盐碱QTL,其贡献率为7.94%—20.13%。运用MCIM对水稻耐盐碱相关性状在6个环境下进行上位性与环境互作效应分析,共检测到13对上位性QTL与环境发生互作效应。检测到2对有关单株有效穗数的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下单株有效穗数的上位性QTL与环境互作;检测到2对有关结实率的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下结实率的上位性QTL与环境互作;检测到1对有关千粒重的上位性QTL与环境互作,检测到1对胁迫与自然条件比值下千粒重的上位性QTL与环境互作;检测到3对有关单株穗重的上位性QTL与环境互作。【结论】盐胁迫和碱胁迫都能影响水稻的产量相关性状,但二者是性质有所差别的2种胁迫,碱胁迫破坏更强,降低产量更明显。     

大拇指矮×偃展1号重组自交系群体主要农艺性状遗传分析

对大拇指矮和偃展1号构建的重组自交系群体（RILs）后代主要农艺性状进行遗传分析,并调查其抽穗期、开花期、株高、穗长、单株穗数、单穗小穗数、单穗结实小穗数、穗粒数、千粒重9个农艺性状。结果表明,上述性状在重组自交系后代中表现出双向超亲分离,根据抽穗期、单株穗数、单穗结实小穗数、穗粒数和千粒重这5个重要农艺性状进行优良株系的筛选,均得到超高亲的株系,为进一步利用该重组自交系群体进行小麦品种改良提供了重要材料。     

小麦面团吹泡特性的QTL定位

 【目的】分析面团吹泡特性的遗传基础。【方法】以小麦品种花培3号、豫麦57构建的DH群体的168个株系为材料,利用含有323个位点的分子遗传图谱和3个环境的表型数据,对面团韧性(P)、延展性(L)、面团强度(W)、面团膨胀系数(G)和弹性指数(Ie)等5个吹泡性状进行QTL定位分析。【结果】共检测到17个加性效应位点和7对上位效应位点,分别位于1B、2B、3B、4B、1D、7D和5A染色体上。4B染色体Xwmc48—Xbarc1096区段上,同时检测到控制面团韧性(P)、延展性(L)和吹泡膨胀系数(G)的QTL位点(QDten4B、QDext4B和QSin4B),但遗传效应方向不同。在1D染色体Xwmc93—GluD1区段,检测到控制面团膨胀系数(G)、面团强度(W)和弹性指数(Ie)的位点,分别为QSin1D、QDstren1D和QEin1D,遗传贡献率分别为3.19%、17.74%和28.28%,且遗传效应方向相同,增效等位基因均来源于豫麦57。7对上位性效应遗传贡献率较小,无环境互作效应。【结论】小麦面团吹泡品质相关性状的遗传主要受加性效应控制,同时也受上位性效应控制。在某些染色体区段存在着影响不同吹泡性状的共同QTL,表现出一因多效或紧密连锁。     

高低氮处理下小麦旗叶性状的遗传分析

[目的]旗叶是小麦光合碳固定的重要场所,对小麦产量起十分重要的作用.研究小麦旗叶在高、低氮环境下的遗传特性,分析其遗传机制,为优异株型育种、高产育种提供参考依据.[方法]以科农9204和京411为亲本所构建的188个RIL群体为材料,分别种植在6个不同的高、低氮环境下,通过对群体旗叶性状调查并进行遗传分析,从而确定控制...     

小麦幼苗根系性状的QTL分析

 以小麦DH群体（旱选10号×鲁麦14）为材料，在水分胁迫及非胁迫两种条件下考察水培幼苗的单株根数、最大根长、根鲜重、根干重、根茎鲜重比及根茎干重比等根系性状。应用基于混合线性模型的复合区间作图法分析幼苗根系性状的QTL，以及基因与环境的互作。共检测到11个加性效应QTL和15对上位性互作QTL，分布在除5A、4B、2D、6D和7D以外的所有染色体上。其中3个加性效应QTL和2对上位性效应QTL控制根数；3个加性效应QTL和3对上位性效应QTL控制最大根长；2个加性效应QTL和2对上位性效应QTL控制根鲜重；2个加性效应QTL和3对上位性效应QTL影响根干重；2对上位性效应QTL控制根茎鲜重比；1个加性效应QTL和3对上位性效应QTL与根茎干重比有关。同时还分别检测到1个加性效应QTL、3对上位性效应QTL与水分环境的互作效应。对应用分子标记辅助选择幼苗抗旱优良根系性状的可能性进行了讨论。     

水稻产量及其相关性状的数量性状位点(QTL)鉴定(英文)

由于大部分水稻育种的最终目标是获得高产、稳产,因此对于育种工作者来说．水稻产量及其构成因素 是重要的性状。在大田试验中,采用随机区组设计,设两个重复,对CT9993-5-10-1-M × IR62266-42-6-2杂交而得 的144份水稻品系DH群体的产量及其主要农艺性状的数量性状位点(QTLs)进行定位。采用MAPMAKER/QTL 1．1软件进行区间定位并估计每个QTL的表型方差的百分比,以LOD阈值>2．4来确定一个QTL的有无.试验鉴 定出与6个水稻农艺性状如千粒重、单株产量、株高、穗长、粒宽、粒长宽比有关的23个QTLs,这些QTLs将有助于 提高水稻产量,并有利于了解水稻产量性状的遗传调控.     

Comparative studies on some yield contributing traits of wheat sown in binary mixtures

Cultivar mixtures have been suggested as ways to increase crop productivity. This field study was conducted to investigate the competition among five cultivated varieties of wheat (Triticum aestivum L.) for the traits like plant height, flag leaf area, fertile tillers per plant, spike length, spikelets per spike, spike density, grain weight per spike, and seed index in relation to competition with yield per plant. It was observed that cultivar mixtures ought to be more productive than corresponding pure stands. Four binary combinations of Seher2006-Kohistan97, Farid2006-SH2002, SH2002-Shahkar95, and SH2002-Kohistan97 were superior in performance, showing land equivalent ratio (LER) values greater than one for plant height, fertile tillers per plant, spike density, grain weight per spike, and grain yield per plant. It was observed that the performance of binary mixtures was mainly due to the increased average performance in spike density, grain weight per spike, and grain yield per plant. The competitive ability of wheat varieties in mixtures was independent of each other for the respective traits, which lead to cumulative effects for the increased performance within the associates in mixtures.     

水稻穗长上位性效应和QE互作效应的QTL遗传研究

利用基于混合模型的QTL定位方法研究了由籼稻品种IR64和粳稻品种Azucena杂交衍生的DH群体在四个环境中穗长的QTL上位性效应和环境互作效应。结果表明上位性可能是数量性状的重要遗传基础，并揭示了上位性的几个重要特点。在本研究中，所有的QTL中只有两个没有参与上位性效应的形成，在参与上位性效应的QTL中，64.7%的QTL还具有本身的加性效应。因此传统方法对QTL加性效应的估算会由于上位性的影响而有偏。其它35.3%的QTL没有本身的加性效应，却参与了上位性互作，这些位点可能通过诱发和修饰其它位点而起作用。上位性的特点还包括，经常发现一个QTL与多个QTL发生互作；大效应的QTL也参与上位性互作；上位性互作易受环境影响。QTL与环境的互作效应比QTL的主效应更多次地被检测到，表明数量性状基因的表达显著地受到环境的调控。     

春小麦高产规律和措施的研究——产量构成因子分析

文中指出,在高产水平条件下,单位面积穗数达到一定范围后继续增产的关键在于提高单穗生产力和单位面积粒数。单位面积粒数、穗粒重、千粒重与籽粒产量有密切关系。每穗总小穗数、结实小穗数和穗粒数之间也存在明显正相关。根据当地气候和小麦发育特点,一方面必需选育具有较大小穗分化强度和多小穗的品种,另一方面通过栽培措施增加总小穗数及其结实率以增加结实小穗数。穗粒数和千粒重均与穗粒重密切相关,但穗粒数与穗粒重之间关系的T值大于千粒重与穗粒重者。通过分析表明,穗粒数在提高穗粒重中作用大于千粒重。因此,必需选育具有千粒重高、整个灌浆期和灌浆前期灌浆强度大而过程短的品种。栽培措施的作用主要在于保证粒重遗传潛力的发挥。     

弱筋小麦农艺性状与籽粒蛋白质含量的相关性分析

2004~2005年在河南农业大学科教园区,以豫麦50、太空5号、宁麦9号、安98005、郑麦004为材料,研究了不同弱筋小麦农艺性状与籽粒蛋白质含量的相关性。结果表明,穗粒数对籽粒蛋白质含量影响最大,直接通径系数为-0.936;其次为穗长、穗下节长、每穗小穗数、株粒重,而且直接通径系数都是负值;除百粒重,其他农艺性状对籽粒醇溶蛋白含量的相关性都在0.05水平相关;株高、有效分蘖、每穗小穗数、百粒重与籽粒谷蛋白含量在0.05水平相关,百粒重直接影响最大,为正影响,而株高、有效分蘖、每穗小穗数均为负影响。     

大豆鲜荚籽粒上位性QTL及其互作效应分析

荚粒是大豆主要的收获器官,直接影响鲜食大豆品种审定和产品出口。然而,荚粒性状由多基因控制,目前主要集中在加性数量性状位点（quantitative trait loci,QTL）发掘方面,对上位性QTL及其互作效应报道甚少。鉴于此,通过鉴定大豆重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体2年4种环境条件下鲜荚和籽粒的长度、宽度、重量等相关性状,发掘控制其上位性QTLs,并研究其互作效应,结果发现,8种测试性状共检测到321对“加性×加性”上位性QTLs,涉及所有染色体,构成复杂的上位性QTLs互作网络,其中包括144对正向效应和177对负向效应QTLs,并以13号染色体分布数量最多;进一步分析发现,存在34对“一因多效”加性×加性上位性QTLs,且加性×加性上位性QTLs间的互作贡献率为1.89%~4.85%,高于其与环境互作贡献率,说明遗传因素为主;上述34对QTLs涉及18条染色体,其中包含定位区间一致的23对“一因多效”QTLs,并有6组上位性QTLs以“一对多”方式发挥功能,16组以“一对一”方式发挥作用。上述结果不仅为实现大豆荚粒性状精准分子遗传改良提供了选择标记,并为进一步揭示大豆荚粒性状分子遗传机制提供了依据。     

水稻体细胞无性系农艺性状播期响应指数的变异(英文)

系统研究了2个播期条件下24个水稻体细胞无性系及其1个供体亲本主要农艺性状播期响应指数(RITSD)的变异特点。RITSD有两方面的生物学涵义,其一,RITSD值大小可反映性状对播期的敏感程度:RITSD=1,表示性状对播期反应钝感,播期对性状无明显影响;RITSD愈接近1,表示性状对播期反应愈钝感,该性状受播期影响愈小,反之亦然。其二,RITSD值大小还可反映性状表型值随播期变化的趋势,RITSD1,表示性状表型值随播期推迟而变小;RITSD1,表示性状表型值随播期推迟而变大。主要结论如下:①株高、着粒密度、每穗实粒数、每穗着粒数及单株粒重5个性状的RITSD均值相对较大(大于1),对播期反应较敏感,其性状值随播期推迟而增大;而播始天数、单株穗数、穗长、结实率及千粒重RITSD均值相对较小。②体细胞无性系各性状RITSD均发生了遗传变异,但不同性状间RITSD的变异频率及变异方向有较大差异:始播天数和株高的RITSD变异频率较高,而穗长的RITSD变异的机率较低;株高及千粒重的RITSD值变小,而单株穗数、穗长、着粒密度、每穗实粒数、每穗着粒数及结实率的RITSD值变大,播始天数和单株粒重RITSD的变异方向为双向变异。③供试的24个体细胞无性系中,有20个株系与供体亲本RITSD呈显著差异,RITSD的变异率达83.3%,但约75%的体细胞无性系仅1～2个性状的RITSD发生了显著变异。④聚类分析表明,体细胞无性系农艺性状RITSD存在不同的变异组合。     

普通小麦白粉病成株抗性的QTL分析

【目的】以普通小麦加倍单倍体（doubled haploid,DH）群体（旱选10号×鲁麦14）的150个株系为材料,鉴定其白粉病成株抗性并进行QTL定位,以期发掘具有显著效应以及不同环境中稳定表达的主效QTL,为改良小麦白粉病成株抗性提供理论依据及分子标记。【方法】运用基于混合线性模型的复合区间作图法,对DH群体在4种单一环境条件下及基因型与环境互作情况下白粉病成株抗性进行QTL定位。【结果】4种单一环境条件下共检测到15个控制白粉病成株抗性的加性效应QTL,对白粉病成株抗性表型变异的贡献率为3.8%～21.0%;考虑基因型与环境互作的情况下检测到9个加性QTL,分别与单一环境下检测到的加性QTL位于相同的标记区间,位于染色体2A、2B、3A、5A、5B、6B、7A、7B和7D上。4种单一环境下检测到17对上位性效应QTL,对白粉病成株抗性表型变异的贡献率为1.1%～28.4%;考虑基因型与环境互作情况下检测到19对上位性QTL,其中7对与单一环境下的上位性QTL位于相同的标记区间。控制白粉病成株抗性的QTL来自于双亲,DH群体中有白粉病成株抗性超亲的株系存在。【结论】白粉病成株抗性受加性和上位性QTL的共同作用;在基因型与4种环境互作情况下检测到的QTL中,分别有9个加性QTL和7对上位性QTL与单一环境下的QTL位于相同的标记区间,这些在不同环境条件下重复出现的QTL具有较好的稳定性;通过分子标记辅助选择等方法重组、聚合目标QTL,将能够选育出白粉病抗性强的小麦品种。     

Mapping resistant QTLs for rice sheath blight disease with a doubled haploid population

Sheath blight(SB) disease,caused by Rhizoctonia solani K(u|¨)hn,is one of the most serious diseases causing rice(Oryza sativa L.) yield loss worldwide.A doubled haploid(DH) population was constructed from a cross between a japonica variety CJ06 and an indica variety TN1,and to analyze the quantitative trait loci(QTLs) for SB resistance under three different environments(environments 1-3).Two traits were recorded to evaluate the SB resistance,namely lesion height(LH) and disease rating(DR).Based on field evaluation of SB resistance and a genetic map constructed with 214 markers,a total of eight QTLs were identified for LH and eight QTLs for DR under three environments,respectively.The QTLs for LH were anchored on chromosomes 1,3,4,5,6,and 8,and explained 4.35-17.53%of the phenotypic variation.The SB resistance allele of qHNLH4 from TN1 decreased LH by 3.08 cm,and contributed to 17.53%of the variation at environment 1.The QTL for LH(qHZaLH8) detected on chromosome 8 in environment 2 explained 16.71%of the variation,and the resistance allele from CJ06 reduced LH by 4.4 cm.Eight QTLs for DR were identified on chromosomes 1,5,6,8,9,11,and 12 under three conditions with the explained variation from 2.0 to 11.27%.The QTL for DR(qHZaDR8),which explained variation of 11.27%,was located in the same interval as that of qHZaLH8,both QTLs were detected in environment 2.A total of six pairs of digenic epistatic loci for DR were detected in three conditions,but no epistatic locus was observed for LH.In addition,we detected 12 QTLs for plant height(PH) in three environments.None of the PH-QTLs were co-located with the SB-QTLs.The results facilitate our understanding of the genetic basis for SB resistance in rice.     

QTL Mapping and Epistasis Analysis for Yield Traits in an RIL Population of Rice (Oryza sativa L.)

A genetic linkage map consisting of 168 DNA markers was constructed based on a recombinant inbred line (RIL) population derived from a cross between a high yielding indica variety, Zhong156, and a low yielding indica variety, Gumei2. The markers on the linkage map were distributed on all 12 chromosomes and covered 1 447.9 cM of the genome. The parents and 304 RILs were grown in China National Rice Research Institute (CNRRI), Hangzhou, China, in 2001, over two seasons in a randomized block design. The statistic software of QTL Mapper 1.01 was applied to detect quantitative trait loci (QTLs) and additive by environment (AE) interactions for yield traits, including panicle length, number of panicles per plant, number of spikelets per panicle, number of filled grains per panicle, fertility and kilo-grain weight. A total of 30QTLs with significant additive effects located on all chromosomes, except chromosomes 5 and 9, and two QTLs with significant AE interactions, were detected. Thirty-one interactions of QTLs showing significant additive by additive epistatic effects for yield traits were also detected. Genetic contributions were generally lower for QTLs showing epistatic effects compared with QTLs showing additive effects. No significant interactions between epistasis and environment were detected.     

小麦结实小穗数QTL分析

为利用分子标记辅助选择技术选育抗旱高产小麦品种提供基础,以小麦旱选10号/鲁麦14 DH群体为材料,在干旱胁迫及正常灌溉两种水分条件下于2010年和2011年考察小麦主茎结实小穗数,通过采用基于混合线性模型的复合区间作图法分析其QTL,研究控制小麦结实小穗数的数量性状基因。共检测到7个加性QTLs和2对上位性QTLs。加性QTL的LOD值介于2.56~5.08之间,分别位于2D、4A、6A和6B染色体上,对表型变异的贡献率为7.19%~13.65%;上位性QTL的LOD值分别为5.24和5.47,分别位于3A和6B与4B和5B染色体上,对表型贡献率分别为13.71%和17.93%。其中QFns-6A-2于2010年正常灌溉和2011年两种水分条件下均被检测到,可用于分子标记辅助育种。