基于小麦产量三要素的产量条件QTL分析

为了从单个QTL水平上解析产量与产量三要素的遗传基础,利用花培3号和豫麦57杂交获得的168个家系的DH群体及其遗传图谱,在5个环境下对产量进行了非条件QTL分析和基于产量三要素(穗粒数、千粒重和单位面积穗数)的条件QTL分析,共检测到9个非条件QTL和28个条件QTL。其中,检测到2个主效QTL(QY.sdau-4D和QY.sdau-6D.2),它们可分别解释15.77%和10.16%的表型变异。分别检测到6个"一因多效"QTL和11个微效QTL;其中,QYsdau-4D.2通过影响单位面积穗数、穗粒数和千粒重而影响产量,QYsdau-2D.1和QYsdau-3A.1能提高单位面积产量但不影响穗粒数,即单位面积产量和穗粒数在该位点上几乎没有关联。本研究结果为通过分子设计聚合高产有利基因提供了理论基础,对培育单位面积产量大幅度提高的小麦新品种具有重要意义。     

小麦产量性状的QTL分析

为寻找更多与小麦产量性状相关的数量性状位点（QTL）,利用江苏地方品种望水白与墨西哥小麦品种Alondra杂交构建的重组自交系群体（104个家系）,在3个试验环境下进行了单株有效穗数、主穗粒数、单穗粒数和千粒重4个性状的QTL分析,结果在5A染色体上检测到与单株有效穗数相关、可以解释10．3％～18．8％表型变异的QTL1个;检测到与主穗粒数相关的QTL8个,分别位于染色体1B、1D、3B、4A、5D、6B上和连锁群4上（未知具体染色体归属）,单个QTL可以解释9．9％～19．9％的表型变异;检测到与单穗粒数相关的QTL11个,分别位于染色体1B、1D、2A、2B、3B、4A、5D、6B和7A上,单个QTL可解释7．5％～43．4％的表型变异;检测到与千粒重相关的QTL5个,分别位于2A、2B、3B、4D和7A染色体上,单个QTL可解释9．6％～25．7％的表型变异。获得的QTL可以用于分子标记辅助育种。     

水稻低氮胁迫下产量性状表现及相关QTL定位

以中优早8号×丰锦籼粳交组合衍生的水稻重组自交系的167个株系及其亲本为材料,在正常施氮和不施氮2种处理下对其每穗总粒数、穗长、单株有效穗、结实率、千粒重和单株产量6个产量相关性状进行比较分析和相关QTL定位,结果表明,在不施氮条件下每穗总粒数、穗长、单株有效穗和单株产量可作为水稻耐低氮材料的筛选指标;在2种氮处理下共定位到11个产量相关性状QTL,表型贡献率为3.84%~22.47%,其中2个QTL在2种氮水平下同时检测到。此外,还定位到2个氮肥农学利用效率QTL,表型贡献率分别为7.54%和6.67%。     

水稻亚种间重组自交系及其回交群体产量性状的相关与通径分析

对培矮64S/9311的重组自交系F7群体(RILs F7)及其回交F1群体(RILs BCF1)这2个群体的产量及产量构成因素性状进行研究,分析了各产量和产量构成因子在2个群体中的遗传变异性及相关性与通径关系。结果表明,性状发生了丰富变异,有利于进一步作杂种优势分析与QTL定位等研究;相关分析得出RILs F7产量构成因素与产量均呈极显著相关,RILs BCF1小区产量和产量的构成因子每穗实粒数、结实率存在极显著的正相关,2个群体产量和产量的构成因子相关程度均表现为:每穗实粒数结实率千粒重每穗总粒数单株有效穗数穗长;通径分析各性状对单株产量的直接通径系数依次为:每穗实粒数千粒重单株有效穗数穗长结实率每穗总粒数,每穗实粒数是产量的重要作用因子,其它产量构成因素性状尤其是结实率,在产量贡献方面有一定的牵制作用。     

水旱协调选择混合育种中冬小麦性状遗传相关分析及其早代性状选择

为进一步完善水旱协调选择混合小麦育种方法,以不同生态类型的小麦品种为材料,设置充分灌溉、旱作雨养单株稀播、旱作雨养产量比较和干旱棚抗旱性鉴定3种生态环境4种处理,分别研究了冬小麦主要农艺性状与抗旱性的关系、对应性状相关关系及性状遗传力。结果表明,（1）产量比较试验中,小麦的抗旱性与成穗数呈显著正相关,与经济系数呈较大正相关;在旱作雨养单株稀播条件下,小麦抗旱性与单株次生根数呈显著正相关,与基部不孕小穗数呈显著负相关,与株高呈较大正相关;在充分灌溉条件下抗旱性与农艺性状则无显著相关。（2）按照育种目标,充分灌溉条件下单株选择田选择的重点性状是千粒重、单株成穗数、穗长、株高,旱作雨养条件下,单株选择的重点性状是千粒重、穗长、单株次生根数。（3）不同生态环境下各性状的遗传力有所不同,穗长、株高、千粒重、基部不孕小穗在水旱两种环境下遗传力较高,因而具有双重的选择高效率,易于早代进行双重选择;遗传力高、易于早代选择的其他性状,在旱作雨养环境下为顶部不孕小穗数、单株次生根条数,在充分灌溉环境下为主茎小穗数、主茎穗粒数,而单株成穗数、单株产量不宜进行早代选择。     

水旱生态型冬小麦品种杂种优势分析

为了了解冬小麦水旱生态型杂种优势表现,在雨养条件下,选用水旱两种生态型的小麦品种各4个,组成4×4不完全双列杂交,分析了F_1代株高(X_1)、穗下茎长(X_2)、单株穗数(X_3)、穗粒数(X_4)、千粒重(X_5)、单株生物产量(X_6)、单穗重(X_7)、单株粒重(Y)等8个主要农艺性状的杂种优势及各性状优势间的相关性,并进行了通径分析。结果表明,F_1杂种优势普遍存在。单株粒重的平均优势最高,其次是单株生物产量。产量三要素平均优势以千粒重优势最高,单株穗数次之,穗粒数优势最低。各性状不同组合的杂种优势间存在较大变异。各个性状优势对产量优势的贡献排序为X_3>X_4>X_5>X_6>X_7>X_2>X_1。其中,单株穗数对产量优势的直接效应最高,穗下茎长和单株生物产量对籽粒产量主要起间接作用,与单株粒重优势相关达显著和极显著水平。试验表明,旱地小麦高产育种应注意选育分蘖力强,成穗率高,穗下颈较长,具有一定株高和生物产量的品种,在保持一定穗数的基础上,协调好千粒重与穗粒数及其它农艺性状的关系。     

冰草10个主要农艺性状的QTL定位研究

为了给冰草分子标记辅助育种提供依据,以蒙古冰草、航道冰草及其F2群体为试验材料,在已构建的冰草分子连锁遗传图谱的基础上采用多QTL模型法对茎粗、叶长、叶宽、分蘖数、茎叶比、叶片数、小穗长、单株鲜重、单株干重等10个主要农艺性状进行了QTL定位分析.试验共检测到13个QTL,分布在1、2、3、4、5、7共6个连锁群上,其加性效应各不相同,遗传贡献率变化范围为10.1％～33.9％.在13个QTL中,有1个与株高相关QTL、1个叶长相关QTL,1个单株鲜重相关QTL,2个单株干重相关QTL,1个叶宽相关QTL,1个分蘖数相关QTL,2个茎粗相关QTL,1个叶片数相关QTL,2个茎叶比相关QTL,1个穗长相关QTL.     

黑糯玉米主要农艺性状的灰色关联度分析

应用灰色关联度分析方法,对黑糯玉米杂交新组合主要农艺性状对单株产量的影响及各性状间的相关性进行分析.结果表明,单株产量与7个农艺性状的关联度大小依次为穗粗＞千粒重＞穗长＞穗行＞株高＞行粒＞穗位＞秃顶.在育种过程中,应重点对穗粗、千粒重和穗长的选择,但不能忽略对穗行、行粒和株高的选择。     

夏玉米杂交种主要农艺性状与产量的遗传相关和通径分析

本文通过对夏玉米杂交种几个主要农艺性状的遗传相关与通往分析表明，果穗长、行粒数、千粒重在影响单株子粒产量诸因素中占主导地位。认为在育种实践中，以这3个农艺性状作为直接选择指标，并协调好行粒数与千粒重的关系，在此基础上适当增加穗粗，可望选出单株产量较高的杂交种。     

旱稻数量性状的遗传参数分析

从广义遗传力、遗传相关、遗传进度和选择指数等几个方面,分析了57份旱稻品种的株高、有效穗数、主穗长度、主穗粒数、千粒重、单株粒重和剑叶长/宽7个主要数量性状的遗传潜力和选择效果.分析结果表明：株高、剑叶长/宽、单株粒数、主穗长度、千粒重的广义遗传力较高,有效穗数、单株粒重的广义遗传力偏低;单株粒数、单株粒重、有效穗数3个主要产量构成因素的遗传变幅较大,在该群体中对这3个性状进行选择的潜力较大;产量性状中的单株粒数和千粒重与单株粒重本身均有一定的遗传潜力,预期遗传进度也较大,特别是单株粒数的预期遗传进度较大;单株粒重与单株粒数、千粒重间存在显著或极显著的遗传正相关,主穗长度与有效穗数间存在极显著的遗传负相关,因此可以通过提高单株粒数和千粒重来间断增加单株产量;用单株粒重与单株粒数、千粒重和有效穗数构成的选择指数进行综合选择,相对效率高达219.34%,比直接选择单株粒重提高了119.34%,显著高于对单株粒重的直接选择,因此采用这个指数对单株粒重进行间接选择效果较为理想.     

宁麦9号×镇麦168小麦F2群体产量相关性状的遗传模型分析

为给小麦遗传育种中产量性状改良提供参考,利用相关性分析和植物数量性状主效基因与微效多基因混合遗传模型对(宁麦9号×镇麦168)F₂代162个单株的有效穗数、株高、穗长、总小穗数、穗粒数以及单株粒重进行了联合分离分析。结果表明,该群体农艺性状均属于受多基因控制的数量性状,其中有效穗数和单株粒重仅受微效多基因调控,株高和总小穗数符合“两对加性-显性-上位性主基因”+“加性-显性多基因”混合遗传,而穗长和穗粒数则符合“两对加性主基因”+“加性-显性多基因”混合遗传。株高、穗长和总小穗数3个性状的主基因遗传力分别为64.98%、51.22%和47.12%,可能存在效应较大的QTL。     

小麦核质杂种主要性状遗传参数的研究

采用数量遗传学的统计方法,对8个稳定的节节麦胞质的普通小麦核质杂种的株高等8个性状的平均数、变异系数、广义遗传力、表现型相关系数、基因型相关系数作了估算。结果表明,（1）各性状变异系数较大的是有效分蘖数、株粒重、穗长和穗粒重,其它性状变幅较小;（2）各性状广义遗传力由大到小顺序为:株高、穗长、小穗数、千粒重、穗粒重、株粒重、有效分蘖数和穗粒数;（3）表现型相关与基因型相关趋势一致,其中穗长与穗粒数和株粒重、株粒重与株高和千粒重、有效分蘖数与株粒重和小穗数显著相关。这些结果与前人用普通小麦作试材的研究结果基本一致。据此,可认为普通小麦选育理论同样适用于核质杂种。     

小麦产量相关性状的全基因组关联分析

为挖掘小麦产量相关性状的优异等位变异,利用筛选的106对多态性SSR标记扫描236份小麦种质资源组成的自然群体,并进行遗传多样性分析。结果表明,利用106对引物共检测到874个等位变异,每对引物平均为8.24个,变化范围为2～23个;主要等位变异频率的变化范围为0.177～0.987,平均为0.545;多态性信息指数(PIC)的变化范围0.026～0.895,平均0.550。采用混合线性模型对4个环境的株高、穗长、主穗粒数、单株穗数和千粒重进行关联分析后,共关联到20对SSR标记,有26个显著关联位点(P0.01),其表型解释率范围为6.25%～18.97%。其中,标记 Xgwm164(1A)在4个环境下均与株高显著关联;Xgwm55(6D)同时与株高和穗长两个性状显著关联; Xwmc415(5B)在2个环境下与单株穗数显著关联。通过对等位变异表型效应的解析筛选出各关联位点的优异等位变异,包括可以降低株高4.24cm的优异等位变异 Xgwm164-1A_(118)、可以增加穗长0.75cm的优异等位变异 Xgwm429-2B_(207)、可以增加单株穗数1.07个的优异等位变异 Xwmc415-5B_(154)、可以增加主穗粒数1.93粒的优异等位变异 Xgwm232-1D_(138)及可以增加千粒重0.92g的优异等位变异 Xgwm610-4A_(170)。     

青稞主要性状的差异性与遗传分析

为合理评价110份青稞品种(系)的农艺性状及遗传特性,对参试种质材料的株高、穗长、穗粒数、分蘖数和千粒重进行了调查统计,同时用分布于大麦全基因组的48对SSR标记进行了遗传多样性分析。结果表明,参试材料各农艺性状变异较大,变异系数为2.92%~42.33%,其中株高、穗长、分蘖数、穗粒数和千粒重变化范围分别为53~122cm、2.5~7cm、2~19个、20~90粒和25.46~60.34g。SSR标记共检测到168个等位变异,变化范围为2~6个。110份青稞种质材料分成三大类群。SSR标记的1 128个位点成对组合中,不论是共线性成对组合还是非共线性成对组合,都存在一定的连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD)。D′统计概率(P0.01)支持的LD成对位点438个,占全部位点的38.8%,D′的平均值为0.36,整体LD水平较高。较高水平的LD位点(D′0.5)主要分布在2H、4H、6H和7H连锁群上。     

小麦白斑突变体I30的特征特性及遗传分析

类病斑突变体是研究植物程序性死亡和抗病性的理想材料。为了丰富小麦斑点突变体的研究,对叠氮化钠诱变小麦品种陕农33产生的稳定遗传的白斑突变体I30进行了特征特性研究和遗传分析。结果表明,突变体I30从三叶期开始表现白色块斑和长条纹。锥虫蓝染色和DAB染色显示,I30斑点处出现细胞死亡和H_2O_2积累现象。透射电子显微镜观察表明,I30的叶绿体形状发生改变,数目减少,基粒垛叠高度无序,部分甚至降解。农艺性状调查结果表明,I30的株高、单株有效穗数、穗粒数、穗长和结实率与野生型间无显著差异,但千粒重、穗粒重、单株产量、旗叶长度和宽度显著低于野生型。遗传分析表明,I30由1对隐性核基因控制。利用BSA+660K基因芯片技术,将该基因定位于小麦6D染色体上,位于SSR分子标记Xcfd190和6DS-5之间,遗传距离分别为6.4cM和9.1cM。     

节节麦大穗大粒相关农艺性状的遗传分析

节节麦(Aegilops tauschii,DD)是六倍体普通小麦D基因组的祖先,其自然类群中含有丰富的抗逆、高产基因,利用其与四倍体硬粒小麦合成的六倍体小麦在现代小麦育种中得到了愈来愈多的应用。本课题在野生节节麦类群中发现了大穗、大粒材料AT462,利用其作母本与节节麦材料AT18(强分蘖)杂交;构建了F2、F3群体,通过调查亲本和群体单株的穗长、小穗数、粒长、粒宽和粒重等表型,对这些穗部性状进行了相关性分析和遗传分析。结果表明:(1)在F2和F3群体中,粒重、粒长与穗长之间不存在显著相关性,而且穗长与粒宽之间在两个群体中的平均相关系数绝对值小于0.1,粒重与小穗数之间的相关系数绝对值小于0.2,表明节节麦大粒相关性状不受穗长的影响,受小穗数影响也较小;(2)采用F2单世代分离分析的方法对节节麦AT462×AT18的F2群体大穗、大粒相关性状进行遗传分析,其中穗长受2对具有加性效应的主效基因控制;粒重和小穗数均同时受2对基因的加性效应、显性效应以及互作效应控制,其中加性效应占主导地位;粒长、粒宽均受2对基因的加性效应、显性效应以及互作效应控制,且三种效应较为均衡。这说明控制节节麦粒重、穗长、小穗数等产量性状相关基因的加性效应在遗传中占主导地位,在育种中较易利用,且其主效基因的遗传力达0.9。     

小麦重组自交系群体9个重要农艺性状的遗传分析

为了初步判断小麦重要性状的遗传组成,并筛选适于QTL定位的性状,以小偃81和西农1376及其构建的重组自交系群体(RILs)F7代为材料,采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型研究了株高、叶面积、穗下茎长、穗下节长、穗下节间直径、穗长、小穗数、穗粒数和抽穗期等9个重要农艺性状的遗传特点.结果表明,穗下节长性状符合多基因遗传,无主基因存在;株高、小穗数、穗粒数、叶面积、穗长和抽穗期6个性状符合2对主基因+多基因遗传;穗下节间直径性状符合3对主基因遗传,无多基因存在;穗下茎长性状则符合3对主基因+多基因遗传.株高、穗长、抽穗期和穗下节间直径等4个性状的主基因遗传率分别为82.32％、75.75％、81.98％和91.04％,可能含有较大的主效QTL.     

河西绿洲灌区不同灌溉模式下春小麦主要农艺性状与产量和WUE的灰色关联分析

为了给节水灌溉条件下春小麦的选育和栽培提供依据,选用15个春小麦品种(系),在冬灌1 800 m3·ha-1的基础上,在3次灌水处理(T1:拔节期、开花期、乳熟期)、2次灌水处理(T2:拔节期、开花期)和1次灌水处理(T3:拔节期)条件下,应用灰色系统理论对农艺性状与产量和水分利用效率的灰色关联度进行了分析.结果表明,春小麦产量和水分利用效率平均值都为T2＞T1＞T3,二者与主要性状的关联度顺序分别为T1模式下:千粒重＞穗长＞单位面积穗数＞生育期＞株高＞穗粒数,生育期＞千粒重＞株高＞穗长＞穗数＞穗粒数;T2均为:千粒重＞株高＞穗粒数＞生育期＞单位面积穗数＞穗长,千粒重＞穗粒数＞株高＞穗数＞生育期＞穗长;T3模式下相同:千粒重＞穗长＞单位面积穗数＞株高＞生育期＞穗粒数.因此,河西绿洲灌区在T2灌溉模式下可能获得高产育种和高水分利用效率育种的同步实现,该模式下春小麦育种的主攻方向为:在选择大粒、大穗的同时,处理好对株高的选择与抗倒伏的关系.     

黄淮麦区部分小麦品种(系)重要产量性状全基因组关联分析

为挖掘与小麦产量性状的相关等位变异及给分子标记辅助育种提供参考,选取SSR与SNP标记对52个黄淮麦区品种(系)材料进行全基因组扫描,对株高、穗长、单株穗数、可育小穗数、穗粒数、千粒重等6个重要产量性状进行标记,并进行遗传多样性、群体遗传结构与全基因组关联定位等分析。结果表明,供试群体可被划分为4个亚群,5种环境间所测产量性状差异均达到0.05显著水平,且穗长和单株穂数的变异系数最大。利用Powermarker进行标记遗传多样性分析,共检测到899个等位变异,平均等位变异丰富度为3.625,遗传多样性指数平均值为0.586,多态性信息含量(PIC)平均值为0.510。利用Tassel的MLM(Q+K)模型关联得到与产量显著关联的分子标记共13个(6个SSRs和7个SNPs),这些与产量相关性状的优异等位变异可为发掘和利用小麦育种优良基因提供依据,并为今后的遗传育种工作提供参考。