控制水稻穗伸出度和株高的数量性状基因定位

水稻穗伸出度和株高是影响杂交水稻制种产量的重要农艺性状。本研究利用越光/Kasalath//越光杂交回交产生的重组自交系群体（backcross recombinant inbred lines,BILs）对穗伸出度与其相关株高数量性状基因位点（QTL）进行检测和遗传效应分析。结果表明,对穗伸出度的检测中,共检测到4个QTL（qPE-1,qPE-2,qPE-3-1和qPE-3-2）,分别位于水稻的第1,2,3（2个QTL）染色体上,其贡献率为6.62%～17.16%,其中位于第3染色体上的qPE-3-2的贡献率为最大（17.16%）,来自越光的等位基因能增长穗伸出度1.61cm;对株高性状的检测中,检测到QTL共有3个（qPH-1,qPH-6和qPH-12）,分别位于第1、6和12染色体上,分别能解释28.53%,15.30%和5.01%的株高变异。有趣的是除了qPE-1位点,其他3个与穗伸出度相关的QTLs将不会影响水稻株高的生长。本研究中检测到QTLs的两侧的连锁分子标记可用于分子育种培育穗伸出度和株高兼顾型的水稻品种。     

油菜株高QTL定位、整合和候选基因鉴定

【目的】通过对油菜株高进行多环境QTL定位并与已报道的油菜株高QTL和植物株高基因分别进行整合和比对分析,揭示油菜株高的遗传结构和候选基因并为其分子改良提供依据。【方法】以油菜优良品种中双11(测序)和No.73290(重测序)衍生的含184个单株的Bna ZNF2群体为试验材料。首先,对Bna ZNF2群体进行基因型分析,利用Joinmap 4.0软件构建了一张含803个分子标记的高密度遗传图谱。其次,对F2:3和F2:4家系进行连续两年(2010—2011)两点(武汉和西宁)田间试验和表型鉴定。然后,利用Bna ZNF2群体的基因型数据和F2:3以及F2:4家系的株高表型数据,采用Win QTLCart 2.5软件的复合区间作图法进行QTL检测。最后,利用元分析的方法采用Bio Mercator软件对不同环境中检测到的株高QTL进行整合。【结果】对两年两点环境下分别检测到的株高QTL进行整合总共得到5个株高QTL的位点:q PH.A2-1、q PH.A2-2、q PH.C2-1、q PH.C3-1和q PH.C3-2,分布于A2、C2和C3染色体上,解释2.6%—55.6%的表型方差。其中,q PH.A2-1和q PH.A2-2只在武汉检测到,而q PH.C2-1、q PH.C3-1和q PH.C3-2只在西宁检测到。位于C2连锁群的主效QTL-q PH.C2-1只在西宁被重复检测到,而且LOD值、加性效应和贡献率(分别为23.4、-16.0和55.6%)均高于前人报道,是目前发现的效应最大的一个油菜株高QTL。基于油菜基因组物理图谱对本研究和已报道的油菜株高QTL和植物株高基因分别进行整合和比对分析,获得了一个由183个QTL和287个候选基因组成的相对完整的油菜株高遗传结构图。其中,有18个株高QTL簇能在不同研究中被共同检测到,分布在A1、A2、A3、A6、A7、A9、C6和C7染色体上。另外,本研究定位到的5个油菜株高QTL的物理位置和已报道的油菜株高QTL均不重叠,因而是新的株高QTL位点。其中,q PH.A2-2、q PH.C3-1和q PH.C3-2物理区间内总共找到了15个株高同源基因,而11个在2个亲本中存在序列变异,被选作候选基因进行进一步研究。【结论】QTL定位和整合获得5个油菜株高QTL,均为首次报道而且都只在武汉或西宁被检测到。其中位于C2连锁群的主效QTL效应值超过以往报道,表现出极强的QTL与环境的互作。通过与已报道的油菜株高QTL和植物株高基因分别进行整合和比对分析,较为全面地揭示了油菜株高的遗传结构和候选基因,生物信息学分析还鉴定到11个位于本研究定位到的3个株高QTL区间内的候选基因。     

玉米株型相关性状的QTL定位与分析

在构建207个SSR标记的遗传连锁图谱基础上,以自交系N6和BT-1为亲本组配了包含250个家系的F8重组自交系(RIL)群体,对玉米株高等7个株型相关性状进行QTL分析.结果表明:株高和叶面积均检测到6个QTL,穗位高、穗位高/株高、穗上叶片数均检测到5个OTL,叶片数检测到4个QTL,穗上叶片数/叶片数检测到7个QTL.7个株型相关性状QTL的上位性效应分析,都检测到了加性x加性上位性互作效应,上位性QTL也是株型相关性状的重要遗传基础.研究还发现,有16个影响不同性状的QTL位于染色体上相同的标记区间内,表现出了成簇分布的特性.     

基于R/qtl不同方法对玉米株高QTL定位结果的比较

R/qtl是基于R语言的QTL分析专用作图软件。为了研究R/qtl不同作图方法在分析结果上的差异,采用1个玉米F2∶3家系的株高实际数据,分别按该软件提供的区间作图法(IM)、复合区间作图法(CIM)、二维扫描和多QTL拟合进行数据分析和结果比较。在株高性状上共定位到8个QTL,其中,IM法检测到7个,总共解释表型变异的54.57%,有3个QTL在4种算法中都能检测到,其位置、LOD值、置信区间以及贡献率估计4种算法分析结果基本一致。CIM法共检测到5个QTL,可解释总变异的27.66%,其中,位于第3染色体158 cM和222 cM的2个QTL在所有4种算法中都能检测到,第7染色体36 cM处的QTL首次被检测到,其余4个QTL与IM法检测到的相应QTL一致。二维QTL扫描共检测到7个QTL,累计贡献率达到54.97%,未检测到显著互作的QTL,除第6染色体33.5 cM处的QTL外,其他QTL与IM法检测到的一致。多QTL拟合只检测到3个QTL,累计贡献率为21.52%,也未检测到QTL间显著互作。以上分析结果表明:不同方法检测到的QTL无论在数量上还是在贡献率估计上均存在一定程度上的差异,但一些主要QTL在用不同方法分析中通常都能被发现。此外,本研究群体株高性状的遗传模式仅有主效应QTL,上位性QTL均未检测到。     

“M8008×烟农15”F2∶3群体株高QTL的检测

利用EMS诱变小麦品种烟农15得到高秆大粒突变体M8008,以M8008为母本与烟农15配制杂交组合获得了F2及其衍生的F2∶3株系。利用SSR标记进行多态性检测,初步分析位于7B染色体上的Xwmc76和Xwmc426与株高连锁,另有该染色体上的4个标记在优选小群体（PSG）中表现多态性。利用这6个标记分析F2群体,构建遗传连锁图谱。利用F2∶3群体进行QTL分析,检测到1个株高的QTL,位于标记Xwmc76和Xwmc426之间,贡献率为9.33%,其增加株高的效应来自M8008。     

辽粳371×辽粳326组合株高性状遗传模型分析与QTL定位

应用植物数量性状"主基因+多基因混合遗传模型"方法,分析了辽粳371×辽粳326株高(plant height,PH)性状的遗传效应.结果表明:株高性状的遗传符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因混合遗传模型(E-0),两对主基因的加性效应分别为11.7和4.3,主基因遗传率为90.0%.经SSR标记,利用Qgene软件对该F2代群体进行QTL分析,在第9条染色体上检测到2个株高性状QTL位点qPH-9-1和qPH-9-2,LOD值分别为6.4和4.1,加性效应为24.2和4.1,贡献率为18.7%和12.3%.     

甜玉米株高的多世代遗传分析与QTL定位

【目的】研究甜玉米株高的遗传模式和QTL定位,为玉米高产、耐密和抗倒伏育种提供理论依据。【方法】以株高有显著差异的甜玉米自交系T14和T4为亲本配制杂交组合,采用主基因+多基因混合遗传模型和P1、P2、F1、B1、B2和F26个世代联合分析的方法,对甜玉米株高性状进行遗传分析;以330个F2单株为作图群体,采用复合区间作图法和群体分离分析法(BSA法),在F2和F2:3家系中检测株高QTL。【结果】玉米株高受2对加性-显性-上位性主基因控制,在各个分离世代都以主基因遗传为主;在F2群体中,检测到的3个QTL位于第1染色体,2个QTL位于第5染色体上,对表型变异的贡献率为7.8%~28.8%;在F2:3家系中,检测到的4个QTL位于第1染色体,4个QTL位于第5染色体上,对表型变异的贡献率为4.8%~27.4%。【结论】在F2和F2:3家系中检测到的株高QTL都集中在第1和第5染色体上,形成了2个明显的株高QTL簇,这一结果与2对主基因+多基因的遗传模型相吻合。     

水稻RIL群体单穗重基因加性及其环境互作效应分析

为了探知单穗重增加的动态遗传机制,利用由穗型差异大的水稻品种密阳46和FJCD建立的一个包含130个株系的F10重组自交系,测定其在福建武夷山和莆田环境下灌浆期单穗重的动态变化,并进行QTL定位及其环境互作研究。结果检测到27个加性QTL,16个存在显著的加性×环境互作效应位点。QTL定位分析检测到27个加性QTL,位于1、2、3、4、5、6、7、8、10号染色体上,对表型变异贡献率为1.09%~31.63%,16个QTL对表型变异贡献率大于10%,尤其是qPW-2-5单个QTL贡献率达31.63%。环境互作分析,共检测到灌浆期5个阶段的16个GE互作位点,分布在水稻2、3、4、5、6、7、8、10号染色体上,大部分为小于5%的微效QTL。此研究揭示了单穗重的动态遗传机制,为水稻穗型育种提供了依据。     

水稻株型相关性状QTL定位研究

以粳稻日本晴(NIP)和籼型超级稻中嘉早17(YK17)构建的重组自交系(recombinant inbred line,简称RIL)群体为研究材料,于2015—2016年分3季种植于杭州和海南,成熟期考察株型相关性状(分蘖数、株高、剑叶长、剑叶宽、剑叶长宽比、穗长)。并应用这2种群体已构建的分子连锁图谱,对株型相关性状进行QTL分析,共检测到34个相关QTL,分布于除第9染色体外的其他染色体上,LOD值介于2.68～14.39之间,表型贡献率变幅为4.00%～26.62%,3个环境下重复检测到10个QTL。对QTL与环境互作分析发现,24个QTL与环境互作,其中2个QTL对环境敏感。株型相关性状QTL主要分布在第1、2、4、7染色体上,呈簇分布。qPH1、qLFL1和qLFLW1a在3个环境下重复检测到,且贡献率较高,有待于进行克隆和功能分析。     

不同环境条件下水稻株高的QTL定位分析

用水稻测序品种培矮64s和Nipponbare为亲本构建的含137个SSR标记的连锁遗传图谱和(培矮64s/Nipponbare)F2、F2∶3群体的180个单株(株系)对水稻的株高性状进行了2年2点的QTL定位分析。2年2点共检测到8个QTL分别位于第1、2、3、4、5、7、10染色体,表型贡献率6.9%～47.7%。F2群体(成都试点)共检测到6个QTL,分布在第1、1、3、4、5、7染色体上,F2∶3群体(海南试点)共检测到4个QTL,分布在第1、2、4、10染色体上,其中位于第1、4染色体上的qPH1-2和qPH4为重复检测到的QTL。对所定位QTL的价值、用QTL定位预测基因的功能等进行了探讨。     

籼稻不同定位群体的抽穗期和株高QTL比较研究

 【目的】通过分析控制不同定位群体水稻抽穗期、株高和产量性状表现的QTL,挖掘同时控制株高与产量性状且对抽穗期影响小的QTL区间,为水稻高产育种提供参考。【方法】以杂交稻恢复系密阳46作为共同父本,分别与保持系协青早B和珍汕97B配组,构建2个籼籼交重组自交系群体,在同一地点多年种植,对不同群体抽穗期和株高相关的QTL定位结果进行比较。【结果】共定位到12个抽穗期QTL和11个株高QTL,其中2个抽穗期QTL在2个群体中都能检测到,分别位于第6染色体短臂和第7染色体长臂近着丝粒区域。通过与前期相同群体产量性状QTL定位结果比较,发现6个多效性区间,其中,1个同时控制抽穗期、株高和产量性状,3个同时控制抽穗期和产量性状,2个同时控制株高和产量性状。【结论】相对于共同的父本密阳46,水稻矮败型保持系协青早B与野败型保持系珍汕97B对抽穗期和株高的遗传控制存在较大差异,并以株高更为明显。第2染色体长臂RM6—RM240的QTL作用较稳定,对株高和产量性状作用方向一致,且对抽穗期无显著影响,对于通过“矮中求高”实现水稻高产育种具有重要的应用价值。     

多环境下玉米株高和穗位高的QTL定位

【目的】通过对玉米株高和穗位高进行多环境的QTL分析,寻找能够稳定表达的株高和穗位高主效QTL,以为玉米理想株型的分子育种提供理论依据。【方法】以优良玉米自交系许178×K12衍生的150个F7代重组自交系（recombinant inbred lines,RILs）群体为试验材料。首先,从MaizeGDB中选取495个SSR标记进行亲本间多态性筛选,利用具有多态性的标记进行群体基因型分析,使用MapMaker V3.0软件划分标记的连锁群并构建遗传连锁图谱。其次,采用IciMapping V4.0软件的完备区间作图法（inclusive composite interval mapping,ICIM）进行2年3点（陕西榆林、陕西杨凌、辽宁葫芦岛,2014-2015年）表型值及育种值的株高和穗位高QTL分析。最后,对株高和穗位高进行条件QTL分析,对照非条件QTL分析的结果,探讨株高和穗位高在QTL水平上的遗传关系。【结果】构建的遗传连锁图谱共包含191个SSR标记,图谱全长2 069.1 cM,平均图距10.8 cM。6种环境和育种值中,共检测到10个株高QTL和8个穗位高QTL,分布于第1、3、4、5、6、7、8和10染色体上,LOD介于3.25-8.36,加性效应值介于-6.41-8.70,单个QTL贡献率在6.96%-27.41%。这些QTL中有6个能在3种及以上环境中被检测到,且贡献率大于10.00%,是控制株高和穗位高的主效QTL。位于染色体Bin5.01/5.02区域同一位置的2个QTL在6种环境中被检测到,LOD介于3.25-6.48,加性效应值介于4.05-8.70。位于染色体Bin3.03/3.04区域同一位置的2个QTL在5种环境中被检测到,LOD介于4.71-8.36,加性效应值介于4.93-6.36。位于染色体Bin6.02区域同一位置的2个QTL在3种环境中被检测到,LOD介于3.52-5.21,加性效应值介于4.38-8.16。它们的增效等位基因均来自母本许178。条件QTL分析和非条件QTL分析的结果表明,这3个染色体区域的6个QTL是3个同时控制株高和穗位高的一因多效位点。【结论】玉米株高和穗位高的遗传受环境影响较大,大部分QTL只能在1种或2种环境中被检测到,3个主效QTL可以在3种及以上环境中被检测到,能够稳定地遗传,且贡献率高,有望在分子育种上得到应用。     

玉米主要植株性状的杂种优势位点分析

【目的】鉴定玉米株高等植株性状的杂种优势位点为优良玉米新品种选育提供重要的理论依据。【方法】利用一套以综3为供体,许178为受体的单片段代换系群体及其与轮回亲本许178的测交群体,于2014年在河南浚县、新乡、长葛3个试点进行田间鉴定,完全随机区组设计,3次重复,散粉后对株高、穗位高、叶片数进行测定。利用Duncan’s多重比较和t测验分别对玉米株高、穗位高和叶片数进行QTL分析和杂种优势位点分析。【结果】单片段代换系的测交群体在主要植株性状上均表现出一定的杂种优势,其中,株高在浚县、新乡和许昌点的中亲优势值分别为4.74%、3.61%和1.09%,穗位高的中亲优势值分别为6.06%、7.77%和7.51%,叶片数的中亲优势相对较小。利用SSSL群体在3个环境中定位了9个株高的QTL、10个穗位高的QTL、5个叶片数的QTL。利用测交群体定位了6个株高的杂种优势位点,其中3个HL同时被检测到;穗位高检测到8个杂种优势位点,有1个HL被同时检测到;叶片数定位了5个杂种优势位点,有1个HL被同时检测到。利用SSSL及其测交群体分别检测到3个植株性状的24个QTL和19个HL,在5个单片段代换系同时检测到同一性状的QTL和HL。【结论】株高、穗位高和叶片数的杂种优势在单片段代换系测交群体中呈:株高穗位高叶片数。定位到的QTL和HL中的一些在不同环境间存在保守性,且具有较大贡献率,这些主效QTL/HL所在的染色体区域可能存在调控所对应性状的主要基因,可作为进一步研究的依据。而且,少数染色体片段同时调控多个性状的杂种优势,表明所测性状间存在相关性。此外,定位到的株高、穗位高多数HL表现出超显性效应,而多数总叶片数相关的HL显示出显性效应,表明所测性状杂种优势主要来源于位点间的超显性效应。所测的3个性状间存在相关性,3个性状间平衡是遗传改良的重要目标。在育种实践中,上述主效QTL和HL可通过分子标记辅助选择,应用于理想株型育种,加快3个性状间协同改良进程。     

QTL Analysis for Plant Height with Molecular Markers in Maize

Plant height has become one of important agronomic traits with the increase of planting densityrecently and the rapid developments of molecular markers have provided powerful tools to localize importantagronomic QTL at the genomic level. The purposes of this investigation are to map plant height QTL with mo-lecular markers and to analyze their genetic effects in maize. An F2:3 population from an elite combination(Zong3 × 87-1) was utilized for evaluating plant height in two locations, Wuhan and Xiangfan, with a ran-domized complete block design. The mapping population included 266 F2:3 family lines. A genetic linkagemap, containing 150 SSR and 24 RFLP markers, was constructed, spanning a total of 2 531.6 cm with an av-erage interval of 14.5 cm. Totally 10 QTL affecting plant height were mapped on six different chromosomeswith the composite interval mapping. Seven of 10 QTL were detected in two locations. The contributions tophenotypic variations for the single QTL varied between 5.3 and 17.1%. Additive, partial dominance, domi-nance, and overdominance actions existed among all detected QTL affecting plant heights. A large number ofdigenic interactions for plant height were detected by two-way analyses of variance. 107 and 98 two-locus com-binations were found to be significant at a 0.01 probability level in two locations respectively. 23 of them weresimultaneously detected in both locations. They accounted for phenotypic variations of 4.5 -11%. It was no-ticed that a locus, umc1122, had digenic interactive effects with other four different loci for plant height,which distributed on three chromosomes. A few of plant height QTL was involved in significant digenic inter-actions, but most significant interactions occurred between markers that are not adjacent to mapped QTL.These results demonstrated that epistatic interactions might play an equal importance role as the single-locuseffects in determining plant height of maize.     

利用永久群体在不同环境下定位黄瓜株高QTL

【目的】黄瓜（Cucumis sativus L.）株高相关性状与其产量及植株生长发育有密切关系,对其进行QTL定位及比较分析,不仅为基因的精细定位及克隆奠定基础,也可实现该性状已有研究结果的信息整合,为黄瓜株型改良及分子标记辅助选择提供理论依据。【方法】利用以黄瓜材料9930和9110Gt为亲本构建的F9代RILs群体遗传图谱,结合4次黄瓜株高相关性状的表型数据,采用MapQTL4.0软件进行多座位QTL模型(Multiple-QTL model,MQM)检测。基于基因组序列信息,对本研究和前人已有研究结果进行比较作图并对株高QTL位点区域序列进行BLAST分析。【结果】共检测到11个与株高、节间长度、节数相关的QTLs,分布在Chr.1、Chr.2、Chr.5、Chr.6这4条染色体上,各QTLs的LOD值在3.03-12.73,可解释6.2%-32.1%的表型变异。其中主效QTLs 5个,可在春秋两季重复检出的QTLs 3个,占QTL总数的27.3%。在Chr.1上有QTL成簇聚集的现象。【结论】控制黄瓜株高的基因至少有4个,分别位于第1、3、5、6这4条染色体上。在Chr.6长臂上定位的应是有限生长基因de。     

胡麻株高QTL定位与候选基因功能分析

胡麻(Linum usitatissimum L.)是我国主要油料作物之一，具有较强的耐旱、耐寒、耐贫瘠特性，株高不仅影响胡麻产量，同时与植株倒伏性相关，对胡麻籽品质也有一定影响。以加拿大油用亚麻品种Macbeth和中国纤用亚麻品种黑亚14号为亲本构建的包含155个株系的重组自交系群体为试验材料，统计了该群体在甘肃兰州和景泰、云南元谋及河北廊坊四点的株高性状，挑选在四个环境株高表现一致的高、低单株构建混合池进行QTL-seq。将分析结果和QTL定位结果进行比较分析后确认了QTL候选区段，锁定了一个胡麻株高候选基因LuCWINV1-1，其属于酸性转化酶中的细胞壁转化酶，包含保守的结构域NDPNG、RDP和MWECP。亲本中LuCWINV1-1基因组序列发生突变，导致Macbeth中第21位谷氨酸和第523位异亮氨酸在黑亚14中分别为甘氨酸和丙氨酸。通过转化拟南芥发现，两个亲本的等位基因对株高起着不同的效应作用，LuCWINV1-1Mac转基因株系的株高变低，LuCWINV1-1Hei转基因株系变高，表明该基因在胡麻中控制株高。上述结果为解析胡麻株高机制奠定了基础，同时，也探索出在小基因组作物中利用QTL-seq快速能有效克隆QTL候选基因，为后续鉴定克隆控制胡麻重要农艺性状的基因提供技术支撑。     

利用DH群体进行白菜株高和开展度的QTL定位分析

应用AFLP、SRAP、RAPD、SSR及同工酶等标记构建的326个标记位点的白菜遗传图谱和81个DH株系群体,采用M apQTL 5软件对白菜的株高和开展度进行QTL定位。结果表明：通过2年试验,在10个连锁群上共检测到27个QTL,主要分布在R 5、R 10连锁群上：其中控制株高的有11个,控制开展度的有16个;获得2年稳定表达的控制株高的QTL 1个,控制开展度的QTL 3个;各QTL加性效应各不相等,其遗传贡献率为13.3%-29.2%;控制株高和控制开展度的QTL位点表现为紧密连锁或相似的位置,主要集中在R 5连锁群上。     

利用大刍草渗入系群体定位玉米株高和穗位高QTL

利用玉米自交系W22与大刍草杂交衍生得到的包含866个家系的渗入系群体,结合均匀覆盖玉米全基因组的19 838个SNP分子标记,采用R/qtl的多QTL模型对玉米株高和穗位高进行高精度的QTL定位分析。结果表明:玉米株高和穗位高存在广泛的遗传变异,属于典型的数量性状,由微效多基因控制;共检测到4个控制株高的QTL,分别位于第1、5和8染色体上,单个株高QTL表型贡献率变幅为2.33%～4.85%,加性效应的变幅为2.33～6.01cm;共检测到10个控制穗位高的QTL,分别位于第1、2、3、5、6、7和8染色体上,单个穗位高QTL表型贡献率的变幅为1.77%～6.15%,加性效应的变幅为1.75～6.25 cm。     

甘蓝型油菜DH群体10个主要农艺性状的遗传分析

在西安与杭州两环境下,以小孢子培养产生的甘蓝型油菜SG—DH群体为材料,对油菜植株主要产量构成性状、生育特性和含油量以及蛋白质含量等性状进行遗传分析。结果显示：各性状均为多基因控制的数量性状,株高、第一分枝数、荚果长度、初花期与成熟期估计的基因对数与定位的QTL数相近,而千粒重与荚果粒数估计的基因对数少于检测到的QTL数;各性状的偏度和峰度的估算结果显示,株高、初花期、终花期基因间均表现为重叠作用。由各性状之间的偏相关分析得出：两环境中株高与荚果粒数、千粒重呈极显著正相关：3个生育期相互之间表现为极显著负相关;含油量与种子蛋白质含量呈极显著负相关。