大豆不同生育时期叶绿素含量QTL的定位及其与产量的关联分析

利用来自波高×南农94-156的151个RI家系检测与4个不同生育时期叶绿素含量（累积量、净增量）有关的QTL,并分析其与籽粒产量、表观生物学产量和表观收获指数的关系。结果表明,与叶绿素累积量有关的QTL位于D1a+Q、F、G、H、L和M连锁群上,每个QTL可解释表型变异的6.9%~23.4%。V6和R2期没有检测到2个年份均表达的QTL,而在R4期检测到4个在2个年份均表达的QTL（qccF.1、qccG.2、qccH.1和qccM.1）,R6期仅检测到1个QTL（qccH.1）在2个年份均表达,该QTL在R4也表达。与叶绿素含量净增量有关的QTL位于B2和L连锁群上,在V6-R2时期没有检测到与叶绿素净增量有关的QTL,在B2和L连锁群上的两个QTL（qccB2-1.1和qccL.1）在R2-R4和R4-R6时期均表达,qccB2-1.1可解释表型变异的6.4%~9.8%,而qccL.1所解释表型变异达29.5%~31.3%。但这两个QTL在R2-R4和R4-R6时期表达的性质不同,且与2年均表达的籽粒产量QTL共位。这印证了生育后期叶绿素含量与籽粒产量间存在的极显著正相关。     

越冬栽培稻产量性状相关QTL定位

越冬栽培稻是一类能越过自然冷冬季节并在第2年春季萌芽、正常开花结实、收获稻谷的水稻品种。本文通过对越冬栽培稻产量性状QTL分析,明确产量相关性状的遗传规律,旨在进一步解析越冬栽培稻产量性状的遗传机制,为育种创新利用提供理论依据。以3份越冬栽培稻构建的3个半同胞F2群体为材料。各考察15个产量相关性状,利用Excel 2003、GraphPad Prism 5.0和QTL IciMapping 4.10软件分析数据、绘制遗传图谱、定位QTL和联合分析。结果表明,产量性状表型值在3群体中呈连续正态分布,表现为数量性状遗传。共检测到37个QTL和26对上位性QTL,贡献率分别介于2.32%～36.31%和1.04%～2.05%;检测到9个同时影响2个及以上产量性状(一因多效)QTL标记区间;以联合分析检测到13个产量性状相关QTL,其中4个QTL区间与单群体检测QTL区间重叠;越冬栽培稻产量相关性状QTL以加–显性效应遗传为主、上位性遗传效应为辅。本研究将为越冬栽培稻产量相关基因挖掘及育种创新利用奠定基础。     

大豆不同产量水平生物量积累与分配的动态分析

利用亲本间生物量、产量有较大差异的重组自交家系群体(NJRIKY),在相对控制遗传背景的条件下研究地下和地上部生物量与产量相关的动态,比较高中低产家系生物量累积和分配的动态特征,为大豆高产栽培管理和育种提供生物量动态调控与选择的依据。结果表明: (1) 地下部和地上部生物量与产量显著相关,随生长进程,相关系数逐渐增加,至鼓粒期(R5~R6期)相关系数达到最大,r分别约0.76和0.79;(2) 大田条件2 500~2 800 kg hm^-2以上的高产家系,地下部和地上部生物量显著高于中、低产家系,最大累积值均出现在鼓粒期,地下部和地上部生物量最大值分别为660~700 kg hm^-2和7 200~7 800 kg hm^-2。(3) 两年高产组所包含的家系不尽相同,产量下降的家系相应生物量也下降,这归因于环境所致的生物量累积不足;(4) 高产家系各器官生物量分配动态特征为茎秆、叶柄占同时期全生物量的比例显著高于中、低产家系,R5时分别为30.8%和10.6%,而叶、根比例显著低于中、低产家系,R5时分别为34.1%和9.7%。未来大豆产量的突破有赖于品种生物量与收获指数的综合改良和生长调控技术的继续改进。     

黄淮麦区小麦产量和生理性状的遗传增益研究

研究品种更替过程中产量及其相关性状的变化规律对培育高产品种具有重要指导意义。利用1980~2005年间河南省育成的8个推广面积较大的品种为研究材料,于2010~2011年和2011~2012年间连续2年种植,分析了近25年河南主栽品种的产量变化趋势。研究结果表明,供试材料的产量和产量相关性状显著受环境和基因型及基因型与环境的影响。1980~2005年间河南小麦产量年遗传增益为63 kg/hm2,千粒重和收获指数显著改良,其中,千粒重年遗传增益为0.42 g,收获指数年遗传增益为0.29。株高随品种的选育年份呈显著降低趋势,平均每年降低株高0.42 cm。而单位面积(m2)穗数、穗粒数和生物学产量均无显著变化。说明近25年来河南小麦产量的提高主要通过提高粒重来完成,今后再通过降秆来提高收获指数已不再现实,应在进一步提高产量的同时适当放宽株高限制,提高茎秆质量的同时,加强改良新品种的收获指数。     

机械收获模式下直播冬油菜密度与行距的优化

以华油杂62为材料,采用裂区设计,设置密度15万株hm^–2 (D1)、30万株hm^–2 (D2)、45万株hm^–2 (D3)为主区;行距15 cm (R15)、25 cm (R25)、35 cm (R35)为裂区,研究密度及行距变化对油菜群体人工收获产量、叶面积指数(LAI)、角果皮面积指数(PAI)、透光率、抗倒伏、抗裂角性能及机械收获产量的影响,探讨透光率与产量、抗倒性的关系,建立机械化生产模式下油菜密度及行距最优配置。结果表明,密度增加或行距减小,油菜成株率适宜,LAI、PAI值增加,冠层透光率下降,群体生物量及经济系数增加,人工收获产量增加;但单位LAI(PAI)光拦截量、单株生物量及根干重下降,且较低的单位LAI (PAI)光拦截量有利于提高油菜经济系数;密度及行距处理间差异及互作效应显著,与农户习惯种植模式(D2R25)相比,在D3R15处理下可增产14.1%,获得最高人工收获产量。密度或行距增加,地上部鲜重、株高降低及根冠比增加,导致油菜茎秆、根倒角度下降,抗裂角指数增加,机械收获产量变化趋势与人工收获产量一致,与机械收获总损失率相反,表明除通过提高油菜抗倒性和抗裂角性降低机收损失外,较高的人工收获产量是获得较高机械收获产量的前提。由回归方程可知,与常规30万株hm^–2密度、25 cm行距配置比,密度43.8万株hm^–2和行距21 cm配置可使蕾薹期LAI提高21.02%、透光率及单位LAI光拦截量分别下降32.47%与17.36%,角果期PAI增加15.08%、透光率及单位PAI光拦截量分别下降32.04%与3.30%,获得较高的机械收获产量,进一步提高油菜机械化生产效益。     

吉林省大豆品种遗传改良过程中主要农艺性状的变化

以吉林省1923—2005年间育成的30个大豆品种为材料, 两年的研究结果表明, 大豆种子产量随育成年代呈线性增加, 根据回归方程计算, 产量从1923年的1 197.80 kg hm^-2到2005年的2 305.54 kg hm^-2, 82年来增加了 1 107.73 kg hm^-2, 平均每年增加14.60 kg hm^-2。随着产量的提高, 株高降低, 主茎直径增加, 节数增多, 节间缩短, 分枝减少。相关和通径分析表明, 产量与单株荚数、单株粒数、单株叶面积、叶面积指数和单株复叶数目呈显著正相关(P<0.05), 单株荚数和单株粒数对于产量的提高贡献最大; 产量与株高、单株分枝数和倒伏指数呈显著负相关(P<0.05), 表明大豆产量的遗传改良过程中, 植株抗倒伏能力提高, 库容量增加, 源器官叶片的同化能力增强。     

黄土高原旱地谷子品种地上器官干物质分配与产量形成相关性分析

提高黄土高原旱地谷子产量和资源利用效率的关键是品种适应性与形态可塑性的高效发挥。以晋谷21号（G21）、晋谷29号（G29）、长生07号（G07）和汾选03号（G03）4个黄土高原旱地主栽谷子品种为研究对象,对其地上部生物量、收获指数、产量和水分利用效率的差异进行了比较研究,结果表明：（1）收获期G03单株地上生物量较G07、G21、G29分别高出9.0%、4.9%和74.4%;收获指数较G07、G21与G29分别提高23.5%、29.4%和44.6%。（2）收获期G03单穗生物量最大,茎生物量较高,而叶生物量显著减低,相关性分析表明茎、叶生物量间呈显著正相关,而叶生物量与单穗生物量呈显著负相关。（3）G03子粒产量较G07、G21、G29分别增加了11.4%、27.3%和18.1%;水分利用效率较G07、G21、G29分别提高了11.0%,33.0%和14.2%。综上所述,紧凑株型、叶片同化物转移率较高的汾选03号在黄土高原旱地雨养农业区生物量分配更有利于实现高产和水分高效利用。     

利用回交导入系定位干旱环境下水稻植株水分状况相关QTL

日益严重的水资源危机使水稻的耐旱育种尤为迫切, 干旱环境下较高的植株水分含量有助于提高或维持作物产量的稳定性, 挖掘与耐旱性密切相关的分子标记有助于提高耐旱品种的选育效率。从供体Lemont (粳稻)导入到特青(籼稻)背景的254个高代回交导入系中筛选出覆盖供体全基因组的55个回交导入系, 采用PVC管栽培, 分析了干旱(胁迫)条件下水稻植株水分状况相关性状与籽粒产量、生物量的相关性并定位了相关QTL。研究表明, 植株水分相关性状(相对含水量、叶片水势、渗透势、卷叶度)均与籽粒产量显著相关。检测到7个相对含水量QTL, 7个叶片水势QTL, 5个渗透势QTL及5个卷叶QTL; 另检测到5个产量QTL, 7个生物量QTL。分析发现, 不仅QLwp5、QLr5、QRwc5和QY5同时分布在RM509~RM163区域, 且该区域还分布有对水分环境表现稳定的产量QTL(QGy5), 效应方向一致, 从遗传学角度解释了籽粒产量与水分相关性状之间的显著相关性。另外, QLr5、QRwc5、QY5、QLr2、QLr7、QLr8、QLr9、QRwc3、QRwc4a、QRwc12及QY7 等11个QTL曾在不同遗传背景群体中被检测到, 它们控制相同目标性状。研究认为RM509~RM163区域及QLr2、QLr7、QLr8、QLr9、QRwc3、QRwc4a、QRwc12和QY7所分布的染色体区域对水分环境或者遗传背景相对稳定, 在水稻分子标记辅助选择(MAS)耐旱育种实践中有较重要利用价值。     

高光谱遥感估测大豆冠层生长和籽粒产量的探讨

现代作物育种需要监测大量育种材料的生长并估测产量潜势, 高光谱遥感技术为此提供了简单、快捷、非损伤性测定的可能途径。选取30份大豆育成品种进行连续2年的产量比较试验, 在盛花期(R2)、盛荚期(R4)和鼓粒始期(R5)测定地上部生物量(ADM)和叶面积指数(LAI), 并利用ASD高光谱地物仪同步收集大豆冠层反射光谱信息。供试品种间ADM、LAI和产量差异显著或极显著。不同生育期可见光和近红外区域的光谱反射率与大豆ADM、LAI及产量均有显著相关, 尤其在R4和R5期相关性最高。在构建大量光谱参数的基础上, 遴选出对ADM、LAI及产量预测精度较好的回归模型。其中, R5期的P_Area560光谱参数与LAI和R4期的V_Area1450光谱参数与ADM构建的两个生长性状的监测模型效果最好, 决定系数(R²)分别为0.582和0.692。未发现单一生育期光谱参数对大豆估产的有效模型, 但综合R2期NPH1280、R4期V_Area1190以及R5期NPH560构建的产量估测模型, 决定系数(R²)达到0.68, 效果较好。本研究     

玉米籽粒产量与产量构成因子的关系及条件QTL分析

以我国玉米育种的骨干亲本齐319和黄早四构建的230个F2:3家系群体为材料,通过条件分析结合QTL定位方法探讨了单株产量(GYPP)与单株粒数(KNPP)和百粒重(KWEI)的遗传关系。结果表明,百粒重比单株粒数和单株产量遗传力高,受环境影响小。相关分析表明,单株粒数和百粒重与单株产量均呈现显著正相关,单株粒数与单株产量的相关系数更高。单株产量非条件QTL分析共定位到5个遗传主效应QTL和5对上位性位点,其中4个是控制3个性状(单株产量、单株粒数和百粒重)的一因多效性位点,1个是控制2个性状(单株产量和单株粒数)的一因多效性位点,全部5对上位性位点都与单株粒数和百粒重有关。条件QTL分析还检测到14个QTL位点及10对上位性位点,这些位点在非条件QTL分析中未被检测到,其效应较小。因此,单株粒数和百粒重与单株产量密切相关,通过改良单株粒数和百粒重可有效提高产量;条件QTL分析方法在单个QTL水平上证实了单株产量与单株粒数、百粒重较强的遗传相关性,并且能够检测到更多效应较小的QTL;发掘的两个效应较大的一因多效位点可为玉米高产分子育种和进一步精细定位提供理论参考。     

大豆产量和产量构成因子及倒伏性的QTL分析

随机选取中豆29×中豆32重组自交系群体中165个家系作为2年田间试验材料,分析大豆单株产量、产量构成因子及倒伏性等性状的相关性和遗传效应,并检测各性状QTL。结果表明,38个与产量、产量构成因子及倒伏性状等有关的QTL,主要集中在C2、F和I连锁群。表型相关分析结果与QTL定位结果一致。在F连锁群上,2年均检测到倒伏QTL qLD-15-1,解释的表型变异超过20%,与百粒重和分枝荚数QTL分别位于相同和相邻标记区间,表明产量相关性状与倒伏性存在一定的关联。在I连锁群上,每荚粒数QTL和二、三、四粒荚数QTL不仅于同一位置,解释的表型变异为32%~65%,并且2个年份均重复出现,每荚粒数和四粒荚数QTL与二、三粒荚数QTL的增效基因分别来自不同的亲本。这4个粒荚性状QTL的共位性与表型相关分析结果一致,证实每荚粒数和四粒荚数与二、三粒荚数分别由不同的机制调控,对于育种上探讨以改良大豆粒荚性状为途径提高大豆产量,提供了重要依据。     

Estimates of relative contribution of biomass, harvest index and yield components to soybean yield improvements in China

A method was developed to estimate the relative contribution of increased biomass, harvest index and yield components to seed yield gain of soybean. Data from four field experiments conducted in three soybean production regions in China were used to measure the role of different traits (such as harvest index) in seed yield improvement by applying this method. The results indicated that harvest index was a larger contributor to the progress of soybean yield improvements than biomass in China. However, the estimates of improvements of yield components suggested that there could be several strategies for obtaining high yield. High yielding would be achieved by improving all of the three yield components (pods per plant, seeds per pod and seed weight) simultaneously, or significantly improving one or two of the three components.     

陆地棉种子物理性状QTL定位

定位棉花种子性状的基因对揭示棉花种子性状的遗传规律,以及明确棉花种子、产量、纤维品质等性状间的遗传关系具有重要意义。以(渝棉1号×T586) F_2:7重组近交系群体构建的遗传连锁图谱,在鉴定270个家系3个环境种子物理性状的基础上,利用MQM作图方法,共检测到34个种子物理性状QTL,包括9个种子重(qSW)、5个短绒重(qFW)、3个短绒率(qFP)、8个种仁重(qKW)、6个种子壳重(qHW)和3个种仁率(qKP)QTL,它们可解释4.6%~80.1%的性状表型变异。9个QTL在2个或3个环境中被检测到,其中包括第12染色体显性光子位点的短绒重与短绒率QTL,以及另外7个微效应QTL。34个QTL分布于15条染色体,其中A染色体组20个,D染色体组14个。有12个染色体区段分布有2个或2个以上的QTL,而且同一染色体区域同一亲本所具有的不同性状QTL的方向大多数与性状表型相关系数的正负一致。     

陆地棉衣分差异群体产量及产量构成因素

 以衣分差异较大的陆地棉品种为材料,构建了包含188个F₂单株的作图群体,应用6111对SSR引物对亲本进行了分子标记筛选,结果仅获得了123个多态性位点,其中88个位点构建了总长为666.7 cM、平均距离为7.57 cM的遗传图谱,覆盖棉花基因组的14.9%。通过复合区间作图法对F₂单株和F_2∶3家系进行QTL检测,共鉴定出了18个控制产量及产量构成因素变异的QTLs,包括2个衣分QTLs、4个子棉产量QTLs、4个皮棉产量QTLs、2个衣指QTLs、3个单株铃数QTLs、2个铃重QTLs和1个子指QTL。 解释的表型变异分别为\{6.9%\}～16.9%、5.6%～16.2%、4.8%～15.6%、7.7%～13.3%、8.2%～11.6%、6.1%～7%和6.6%。不同QTLs在相同染色体区段上的成簇分布表明与产量性状相关的基因可能紧密连锁或一因多效。产量及产量构成因素QTLs的遗传方式主要以显性和超显性效应为主。检测到的主效QTLs可以用于棉花产量及产量构成因素的分子标记辅助选择。     

Mapping quantitative trait loci for yield-related traits in soybean (Glycine max L.)

Development of soybean cultivars with high seed yield is a major focus in soybean breeding programs. This study was conducted to identify genetic loci associated with seed yield-related traits in soybean and also to clarify consistency of the detected QTLs with QTLs found by previous researchers. A population of 135 F_2:3 lines was developed from a cross between a vegetable soybean line (MJ0004-6) and a landrace cultivar from Myanmar ({"type":"entrez-nucleotide","attrs":{"text":"R18500","term_id":"772110","term_text":"R18500"}}R18500). They were evaluated in the experimental field of Kasetsart University, Kamphaeng Saen, Nakhon Pathom, Thailand in a randomized complete block design with two replications each in 2011 and 2012 growing seasons. The two parents exhibited contrasting characteristics for most of the traits that were mapped. Analysis of variance showed that the main effects of genotype and environment (year) were significant for all studied traits. Genotype by environment interaction was also highly significant for all the traits. The population was genotyped by 149 polymorphic SSR markers and the genetic map consisted of 129 SSR loci which converged into 38 linkage groups covering 1156 cM of soybean genome. There were 10 QTLs significantly associated with seed yield-related traits across two seasons with single QTLs explaining between 5.0% to 21.9% of the phenotypic variation. Three of these QTLs were detected in both years for days to flowering, days to maturity and 100 seed weight. Most of the detected QTLs in our research were consistent with earlier QTLs reported by previous researchers. However, four novel QTLs including SF1, SF2 and SF3 on linkage groups L and N for seed filling period and PN1 on linkage group D1b for pod number were identified in the present study.     

Identification of QTLs for alpha acid content and yield in hop (Humulus Lupulus L.)

Amplified fragment length polymorphism (AFLP) and microsatellite (SSR) markers were applied to a segregation population of 111 genotypes derived from a pseudo-testcross of hop (Humulus lupulus L.) in order to detect quantitative trait loci (QTLs) for alpha-acid content and yield traits. A total of 199 markers (150 AFLPs, 43 SSRs, one hypothetical sex marker, five chs genes) were located on the 20 linkage groups (LGs) of the maternal and paternal maps, covering 706 and 616 cM, respectively. Due to the presence of 16 common biparental SSR markers, homology of seven LGs between parental maps could be inferred. The progeny segregated quantitatively for alpha-acid content and yield determined in the years from 2002–2006. A total of 13 putative QTLs for alpha acid content, 13 for dry cone weight and 18 for harvest index were identified on the two maps across years. Possible homologies between the detected QTLs on the two maps as well as in different years were established for all three traits. The most promising QTL for alpha acid content was identified on LG03 flanked by two AFLP markers (E-ACC-M-CAA103F*/P-ACA-M-CAC412F). From 13.80 to 36.64% higher content of alpha acids than the averages obtained in different years was observed in plants having both flanking markers. The candidate region for further characterization of QTLs for yield traits was located on LG01 where the putative QTLs for harvest index were detected on both maps in each of the 5 years. The QTLs identified represent an important improvement in alpha acids MAS and the first step towards marker-assisted breeding for hop yield.     

铁茬高产夏玉米品种产量和植株性状间关系分析

为选择铁茬条件下夏玉米的适播品种，试验采用单因素随机区组方法对20个玉米品种（品系）在小麦收获后铁茬播种条件下的产量、生物产量、经济系数和穗部性状等进行了研究。结果表明，燕202、浚单22、雅玉12、郑单958和矮225在中等肥力土壤下可以达到9000kg/hm2高产水平，穗数>60000穗/hm2、穗粒数420~515粒/穗、公顷粒数>2778万粒、千粒重>280g、生物产量>16300kg/hm2、经济系数>0.54、出米率88±1.34%。大穗型品种、特别是平展大穗型品种无高产优势。相关分析表明，产量与经济系数、收获穗数、公顷粒数、生物产量成极显著正相关。中小穗型品种穗粗、穗行数与产量显著正相关对产量影响较大；大穗型品种产量与穗粗为负相关，且产量与穗长、行粒数和出米率关系最为密切。