大豆对大豆疫霉菌株Pm14抗性的遗传分析及基因定位

 【目的】研究大豆对大豆疫霉菌株Pm14的遗传模式,并对其抗性基因进行定位。【方法】采用下胚轴创伤接种方法进行抗性鉴定,利用苏88-M21与新沂小黑豆构建的重组自交系群体进行遗传分析,并通过SSR技术结合BSA方法对苏88-M21的抗性基因进行定位。【结果】苏88-M21对大豆疫霉菌株Pm14的抗性由1对主效基因控制,抗病对感病表现为显性。通过分子作图,将抗性基因RpsSu定位于大豆分子遗传图谱O连锁群微卫星标记Satt358和Sat_242之间,与这2个标记的遗传距离分别为3.5 cM和7.4 cM。【结论】苏88-M21对大豆疫霉菌株Pm14的抗性是由1对单显性基因控制的,并将在苏88-M21发现的抗性基因RpsSu定位于O连锁群。     

大豆豆腐和豆乳得率的遗传分析与QTL定位

【目的】优质高产豆腐与豆乳专用品种的选育是现代大豆品质育种的重要方向,本研究欲通过对大豆同一重组自交系群体2004和2005两年的豆腐与豆乳得率进行相关的遗传分析与QTL定位,为豆腐与豆乳专用品种选育提供遗传学依据。【方法】以干豆腐与干豆乳得率均差异极显著的大豆品种科丰1号与南农1138-2及其构建的184个重组自交系的群体为试验材料,应用主基因＋多基因混合遗传模型进行遗传分析;以该群体所构建,由488个分子标记组成,覆盖4226.40 cM,平均图距8.66 cM的遗传连锁图谱为基础,应用软件Cartographer V 2.5的复合区间作图(CIM)程序检测QTL。【结果】两个年份两个性状均存在双向超亲变异,年份间、群体各家系间、以及年份与家系互作间的差异均极显著;干豆腐得率的遗传,两个年份及两年平均值均属两对具有累加作用的连锁主基因加多基因混合遗传模型,重组率均为0.00,主基因遗传率为13.23%～26.84%,多基因遗传率为73.15%～86.77%;各年份及两年平均干豆乳得率的遗传均为两对连锁主基因加多基因混合遗传模型,重组率均为0.00,主基因遗传率为17.27%～22.29%,多基因遗传率为77.71%～82.73%。CIM检测的QTL结果显示,在C2连锁群STAS815T～A676I标记区间检测到与干豆腐得率相关的2个紧密连锁的QTL,能在不同年份稳定表达,对表型变异的贡献率累计为16.23%～23.18%;在M连锁群satt728～K24I标记区间定位到1个控制干豆乳得率的QTL,在不同年份稳定表达,距离其左侧标记0.01 cM,对表型变异的贡献率为4.73%～7.14%。【结论】豆腐与豆乳得率均属主基因加多基因遗传,主基因遗传贡献不大,多基因占主要部分(≥73.15%),遗传分析和QTL定位的结果可以相互验证,遗传改良需要更多地依靠多基因积聚。     

粳稻一次枝梗数和二次枝梗数的遗传分析

2005年和2006年调查了粳稻品种丙8979与C堡及其杂交后代通过一粒传衍生的重组自交系群体（F7：8和F8：9）370个株系主茎穗一次和二次枝梗数的表型分布,并运用主基因＋多基因混合遗传模型对这2个性状进行了遗传分析。结果2年的数据均显示,一次枝梗数性状受2对连锁主基因控制,同时存在多基因,主基因遗传率分别为66％和40％,多基因遗传率分别为11％和41％;二次枝梗数性状均受2对独立主基因控制,同时存在多基因,主基因遗传率分别为80％和65％,多基因遗传率分别为10％和12％。     

苏麦3号抗赤霉病性的主基因+多基因混合模型分析

应用植物数量性状主基因＋多基因混合遗传模型对苏麦3号（抗病亲本）与白免3号（感病亲本）杂交组合的RIL群体进行了小麦赤霉病抗性的遗传分析。结果表明,苏麦3号×白免3号重组自交系群体的小麦赤霉病抗性符合3对主基因＋多基因控制的加性-上位性模型（G-1模型）,主基因遗传率为75％左右,主基因间的互作效应也较显著,而且与主基因的加性效应相反,使赤霉病抗性减弱;赤霉病抗性的多基因效应较大,但其遗传率很小。因此在抗赤霉病育种时不仅要考虑基因间的加性效应,也要注意基因间的互作,同时也要加强微效多基因的效应累加。     

甜瓜种子相关性状遗传规律与QTL分析

以遗传性状差异较大的厚皮甜瓜ms-5与薄皮甜瓜HM1-1为亲本配制杂交组合,利用F_2∶3群体对种子相关性状进行主基因+多基因遗传模型分析,确定遗传规律,并构建遗传图谱对种子相关性状进行QTL分析。基因定位结果显示:甜瓜种皮颜色为1对基因控制的质量性状,白色对黄色显性;甜瓜百粒重和种子宽度符合A-1遗传模型,即1对主基因控制的加性-显性效应的数量性状;甜瓜种子长度符合B-1模型,即2对基因控制的加性-显性多基因数量性状。利用F₂群体构建1个含有153个酶切扩增多态性序列(CAPS)标记的遗传连锁图谱,该连锁图谱覆盖总长度为1 104.2 cM,标记间平均遗传距离为7.2 cM。对甜瓜种皮颜色开展初步定位,将控制甜瓜种皮颜色的白色基因(WT)定位在第5连锁群上,两端连锁标记为HD0520和HD0519,与连锁标记的遗传距离分别为13.3 cM和7.0 cM。甜瓜种子百粒重QTL位点位于第6和第11连锁群,sw6.1位于标记E0615和E0618之间,sw11.1位于标记E1113和P1117之间。甜瓜种子长度QTL分布在第7和11连锁群,sl7.1位于标记E0716和HD0713之间,sl11.1和sl11.2分别位于标记E1110、E1112及标记XB1114、E1113之间。甜瓜种子宽度QTL位点位于第2连锁群,位于标记XB0207和E0219之间。研究结果可为甜瓜种子性状的基因精细定位与克隆提供理论依据。     

大豆对食叶性害虫的抗性遗传

 南京地区大豆食叶性害虫主要是大造桥虫、斜纹夜蛾、豆卷叶螟和银纹夜蛾。大豆对田间食叶性害虫综合虫种的抗性具有相对稳定性。利用两个感抗杂交组合D0 1和D0 3的P1、P2 、F1、F2 、F2∶3 世代 ,在田间自然虫源条件下系统地分析了大豆抗食叶性害虫综合虫种植株反应的遗传规律 ,不论多世代联合分析或单个分离世代分析 ,结果均表明 ,大豆对食叶性害虫的抗性为两对主基因 +多基因遗传模式。但在大豆生长发育的不同时期 ,随着害虫数量和种群结构的变化 ,其抗虫性遗传呈动态变化过程。在两对主基因充分表达日期 ,效应较大的 1对加性效应为 10 .5 1～ 10 .74(叶面积损失率 ,%) ,效应较小的 1对加性效应为 4.35～ 7.2 4(%) ,并且两对主基因的遗传率较高 ,达 81.0 5 %～ 94.10 %,起决定性作用 ;多基因遗传率较低 ,为 0～ 12 .2 4%。抗食叶性害虫育种应首先考虑利用主基因抗性。     

玉米抗矮花叶病基因SSR分子标记定位研究

通过矮花叶病抗性鉴定筛选出玉米高抗自交系黄野四-3和高感自交系8112。遗传分析显示矮花叶病抗性表现为显性遗传。利用SSR分子标记,结合群体分离分析方法(BSA),对抗矮花叶病基因进行定位,筛选获得了与玉米抗矮花叶病基因位点连锁的SSR标记,并将该基因定位于第3连锁群,与两侧的Bnlg1035和Umc2266分子标记遗传距离分别为8.02 cM和3.04 cM。这一研究结果为快速筛选抗矮花叶病玉米新种质,培育抗性新品种提供了理论依据,为抗矮花叶病基因的分子标记辅助育种和抗病基因克隆奠定了基础。     

大豆对食叶性害虫抗性的研究

 1993～1996年,在田间自然虫源条件下,鉴定了39份材料对食叶性害虫的抗性表现。结果表明,品种之间、年份之间的抗虫性有着显著的差异;品种与年份之间互作显著。大豆对食叶性害虫的抗性机制以抗生性为主,抗虫品种表现为着卵量较少、幼虫取食量减少、体重变小、死亡率增加、历期延长和蛹重减少等。在网室人工接虫条件下,大豆对斜纹夜蛾抗性的遗传,表现出主基因+多基因控制的遗传模式,抗性表现为显性。在不同生长时期,抗性遗传表现有所差异,主基因方差和多基因方差、主基因遗传率和多基因遗传率不同,但都存在着一对主基因。主基因的遗传率较高,一般在50%～70%之间,多基因的遗传率相对较低,只有10%～30%,抗虫性的遗传变异以主基因变异为主,多基因变异为辅。     

玉米抗矮花叶病基因SSR分子标记定位研究

通过矮花叶病抗性鉴定筛选出玉米高抗自交系黄野四-3和高感自交系8112.遗传分析显示矮花叶病抗性表现为显性遗传.利用SSR分子标记,结合群体分离分析方法(BSA),对抗矮花叶病基因进行定位,筛选获得了与玉米抗矮花叶病基因位点连锁的SSR标记,并将该基因定位于第3连锁群,与两侧的Bnlg1035和Umc2266分子标记遗传距离分别为8.02 cM和3.04 cM.这一研究结果为快速筛选抗矮花叶病玉米新种质,培育抗性新品种提供了理论依据,为抗矮花叶病基因的分子标记辅助育种和抗病基因克隆奠定了基础.     

基于多世代分离群体的花生网斑病抗性遗传分析

为了阐明花生网斑病抗性的遗传规律,以抗病性存在明显差异的2个亲本组配的2个多世代群体为研究对象,应用分离群体分析方法(SEA)进行遗传模型分析.结果表明,花生网斑病的抗性遗传表现为E-1(MX2-ADI-AD)模型,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制,以主基因遗传为主,与抗性相关的主基因遗传率在不同群...     

大豆脂肪含量遗传分析及QTL定位研究

以高蛋白大豆品种吉育50和高油大豆品种吉农18杂交后获得的F2及其衍生群体为材料,采用主基因+多基因混合遗传模型和QTL IciMapping v2.2完备区间作图法研究大豆脂肪含量的遗传规律.结果表明:大豆脂肪含量表现为多基因遗传模型,主要受多基因控制,多基因遗传率为79.15%;对大豆脂肪含量进行QTL定位和分析,共检测到2个主效QTL和2个微效QTL,分布于12(G)、17(M)和22(F)3个连锁群上,其中包括了1个在2年间稳定存在的主效QTL.     

大豆γ-生育酚的混合遗传分析与QTL定位

【目的】通过对大豆γ-生育酚进行混合遗传和QTL定位分析,了解其遗传机制,定位其主效QTL,为高γ-生育酚含量大豆品种的选育奠定基础。【方法】以栽培大豆晋豆23为母本,以山西农家品种大豆灰布支黑豆为父本杂交衍生的重组自交系作为供试群体构建遗传图谱。图谱全长2 047.6 cM,平均图距8.8 cM,包括227个SSR标记,232个标记位点。重组自交系试验群体及亲本材料分别于2011年、2012年和2015年夏季在河南省农业科学院原阳试验基地种植,冬季在海南省三亚南繁试验基地种植。田间试验采取随机区组设计,2次重复。从6个环境中每个家系选取15.00 g籽粒饱满,大小一致的大豆种子,利用高效液相色谱法定性、定量测定样品中的γ-生育酚含量。采用主基因+多基因混合遗传分离分析法,对大豆γ-生育酚含量进行混合遗传分析;采用WinQTLCart2.5复合区间作图法,对大豆γ-生育酚含量进行QTL定位分析。【结果】主基因+多基因混合遗传分析表明,γ-生育酚受2对重叠作用主基因×加性多基因控制。遗传基因分布在双亲中。三亚试验数据检测出2对主基因间上位性效应值为0.4010—0.5169和多基因的加性...     

水稻苗期干物重和叶绿素含量的遗传分析

通过对由杂交稻0201衍生的F7代重组自交系群体(RIL)进行苗期干物重和叶绿素含量的调查,并采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分离分析法,研究该群体干物重和叶绿素含量基因的遗传规律.结果表明,这2个性状均受2对主基因+多基因共同控制,且都以主基因遗传为主.控制干物重性状2对独立的主基因间表现为隐性上位,控制叶绿素含量性状的2对连锁主基因间是显性上位性作用,重组率为0.488 4.     

多环境条件下大豆异黄酮主要组分的QTL定位

 【目的】利用不同定位方法,对不同环境条件下大豆异黄酮主要组分进行QTL定位研究,为大豆异黄酮分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以异黄酮含量有显著差异的鲁黑豆2号（3 697.24 μg•g-1）和南汇早黑豆（1 816.67 μg•g-1）为亲本构建的F5∶7-8重组自交系为材料,分析RIL群体的SSR标记多态性,结合HPLC法鉴定异黄酮主要组分含量。【结果】绘制了一张包含161个多态性SSR标记,全长3 546.54 cM的大豆遗传连锁图谱。利用ICIMapping 3.2软件的ICIM、IM和SMA 3种定位方法,共定位到4种环境下与异黄酮主要组分相关的14个QTL。【结论】3个标记区间在多个环境和多种定位方法下均被检测到,分别是Sat_003—Satt306、Satt070—Satt122和Satt571—Satt270。     

幼苗期大豆根系性状的遗传分析与QTL检测

【目的】研究幼苗期大豆根系性状的遗传规律并进行QTL定位,推进大豆品种选育进程。【方法】以栽培大豆晋豆23为母本,半野生大豆灰布支黑豆（ZDD2315）为父本及其所衍生的447个RIL作为供试群体,取亲本及447个家系各30粒种子,用灭菌纸包裹后分别于2013年5月27日、6月28日放置在清水培育,每组试验设置3次重复,环境温度20-28℃,幼苗长到V2期,分别于2013年6月8日、7月8日对幼苗期相关根部性状数据进行测量。采用主基因+多基因混合遗传分离分析法和复合区间作图法,对大豆幼苗期根系性状进行遗传分析和QTL定位。定位所用图谱全长2 047.6 cM,包括27个连锁群,232个标记位点。【结果】主根长、侧根数、根重、根体积和茎叶重各形状之间均呈现极显著正相关;下胚轴长和下胚轴重表现极显著正相关,与茎叶重表现出显著正相关。主根长受3对等效主基因控制,侧根数受2对重叠作用主基因控制,根重和根体积受4对等效主基因控制,下胚轴长受4对加性主基因控制,下胚轴重受4对加性-加性×加性上位性主基因控制,以上性状均没有检测到多基因效应。茎叶重受加性多基因控制,没有检测到主基因效应。共检测到24个与主根长、侧根数、根重、根体积、茎叶重、下胚轴长和下胚轴重相关的QTL,分别位于A1、A2、B1、B2、C2、D1b、F_1、G、H_1、H_2、I、K_2、L、M、N和O连锁群上。其中,主根长共检测到5个QTL,分布在B1、L、N、O连锁群上。解释的表型变异范围为7.05%-13.18%。侧根数共检测到4个QTL,分布在A1、D1b、I、L连锁群上。解释的表型变异范围为8.21%-16.43%。根重共检测到3个QTL,分布在F_1、G、N连锁群上。解释的表型变异范围为7.55%-10.85%。根体积,5月27日试验结果,共检测到3个QTL,分布在K_2和M连锁群上。解释的表型变异范围为8.44%-12.39%。6月28日试验结果,没有定位出主效QTL。茎叶重共检测到5个QTL,分布在A1、A2和N连锁群上。解释的表型变异范围为11.43%-38.91%。其中,qSW1-a2-1、qSW2-a2-1和qSW2-a2-1均定位在A2染色体上。下胚轴长,5月27日试验结果,共检测到1个QTL,分布在H_1连锁群上,表型贡献率为7.86%。6月28日试验结果,没有定位出主效QTL。下胚轴重共检测到3个QTL,分布在B2、C2、H_2连锁群上。解释的表型变异范围为7.70%-12.48%。【结论】幼苗期根系性状的遗传机制较复杂,茎叶重受多基因控制,其余性状主要受主基因控制。抗逆品种根系从幼苗期根系生长就表现出发根早、生长快、主根长、侧根多等特点,在实际育种过程中,需要对根系各性状间的关系进行综合考虑,确保根系整体健壮发达,协调统一。     

大豆抗烟粉虱的遗传研究

【目的】烟粉虱(Bemisia tabaci Gennadius)是一种严重的灾害性害虫,对大豆的危害也十分严重。了解大豆对烟粉虱抗性的遗传可为大豆抗烟粉虱育种提供参考。【方法】利用高抗烟粉虱种质滑皮豆和高感种质齐黄26,组配了齐黄26×滑皮豆、滑皮豆×齐黄26杂交组合,在山东济南、冠县构建了4个F2遗传群体。调查了各群体和亲本单叶感染烟粉虱的平均数,采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传分离分析方法,分析了不同组合、不同地点各遗传群体抗烟粉虱的遗传模式。【结果】不同组合、不同地点的F2群体抗烟粉虱的遗传均符合2对主基因+多基因的混合遗传模式,且主基因的遗传率较高,分别为86.41%、85.72%、95.90%、95.26%;同一组合的F2遗传群体在不同地点抗烟粉虱的遗传模式相同,但主基因遗传率差异较大。【结论】大豆抗烟粉虱既受主基因控制,又存在多基因效应,同时受环境条件影响。改良大豆品种对烟粉虱的抗性应重点利用主基因,同时兼顾多基因的积累。     

A comparative study on segregation analysis and QTL mapping of quantitative traits in plants—with a case in soybean

Two approaches of genetic analysis of quantitative traits were compared with a case study on soybean. One approach was the segregation analysis developed by Gai et al. (2003), which utilized information from individuals of one or multiple segregation populations as well as that from parents based on the principles of the major-gene plus polygene inheritance model, mixture distribution, joint maximum-likelihood function, IECM (Iterated Expectation and Conditional Maximization) algorithm, and Akaike’s information criterion and goodness of fit tests. Another approach was quantitative trait locus (QTL) mapping with molecular markers. A recombinant inbred line (RIL) population with 201 families derived from (Kefeng No.1 × 1138-2) F_2:7:10 along with their parents were tested in a randomized block design experiment. The 171 RFLP, 60 SSR, and 79 AFLP molecular markers were used to mark the 201 families. The data of nine traits, i.e., number of days to flowering, number of days to maturity, plant height, number of nodes on main stem, number of pods per node, 100-seed weight, protein content, oil content, and plot yield, were analyzed with the segregation analysis procedure of RIL population with parents (Gai et al., 2003; Zhang and Gai, 2000; Zhang et al., 2001) to detect their genetic system, and those along with the molecular marker data were analyzed with WinQTL Cartographer (Basten et al., 1999; Zeng, 1993, 1994) to detect their QTL system. The results showed that both procedures could detect the main major genes or QTLs, and therefore, could be used as a mutual check and supplement. From the results that most of the traits were mainly controlled by three or four QTLs, it was impressed that the segregation analysis procedure of four major-gene plus polygene mixed inheritance model should be developed to fit the requirements. The results also showed that the QTLs of the involved traits concentrated on several linkage groups, such as C2, B1, F1, M, and N. Finally, the results showed that the experimental sample was not necessarily coincident with the theoretical population according to equality test, symmetry test, and representation test, and therefore, the sample should be checked, tested and then adjusted to fit the theoretical requirements through deleting the extra-biased families and markers.     

Genetic analysis of tolerance to aluminum toxin at seedling stage in soybean based on major gene plus polygene mixed inheritance model

The segregation analysis based on major gene plus polygene mixed inheritance model was employed to study the inheritance of aluminum (Al) tolerance in soybean. A recombinant inbred line (RIL) population derived from a cross between Al-tolerant (KF No.1) and Al-sensitive (NN 1138-2) parents along with both parents was analyzed using phenotypic data of three traits, i.e. relative total plant dry weight (RTDW), relative shoot dry weight (RSDW) and relative root dry weight (RRDW) assayed in sand culture. Significant difference among RILs was observed, and frequency distributions showed characteristics of mixed distributions, which suggested that inheritance of Al tolerance conformed to major gene plus polygene mixed inheritance model. The results indicated that the genetic model type I (four additive major genes plus additive polygenes) was the most fitting one for the traits, indicating some common genetic mechanism lying among the traits, though their respective best fitting models were somewhat different, i.e. I-6, I-9 and I-8 for RTDW, RSDW and RRDW, respectively, within model type I. It supports to choose RTDW as the representative for Al tolerance evaluation in addition to its virtue of being the whole-plant trait and easy to measure in sand culture. Averagely, the major genes contributed about 50%, while the collective polygenes contributed about 30% to the phenotypic variation, indicating both being important in breeding for Al tolerance. The study recommends that the segregation analysis can be used by soybean breeders who have accumulated abundant segregation data to obtain preliminary information on the inheritance of their breeding materials, and can be used as a first screening for presence of major genes followed with molecular marker analysis to further confirm and locate the major genes of quantitative traits.     

大豆α-生育酚的遗传与QTL分析

【目的】 通过对大豆α-生育酚进行遗传和QTL分析,研究其遗传机制,定位其主效QTL,为高α-生育酚含量的大豆品种选育奠定遗传学基础。【方法】 以栽培大豆晋豆23为母本、山西农家品种大豆灰布支黑豆（ZDD02315）为父本杂交衍生的447个RIL作为供试群体构建遗传图谱,试验群体及亲本分别于2011年、2012年和2015年夏季在河南省农业科学院原阳试验基地种植,冬季在海南省三亚南繁基地种植。田间试验采取随机区组设计,2次重复。从6个环境中每个家系选取15.00 g籽粒饱满,大小一致的大豆种子,利用高效液相色谱法定性、定量测定样品中的α-生育酚含量。采用主基因+多基因混合遗传分离分析法和WinQTLCart 2.5复合区间作图法,对大豆α-生育酚含量进行主基因+多基因混合遗传分析和QTL定位。【结果】 基于主基因+多基因混合遗传分离分析法,α-生育酚受4对主基因控制,遗传基因分布在双亲中。4对主基因间加性效应值中3对为正值,表明这些基因来源于母本晋豆23;1对为负值,表明该对基因来源于父本灰布支黑豆;4对主基因之间相互作用的上位性效应表现为正值和负值的各有3对,说明不同基因间上位性效应对α-TOC的影响方向并不完全一致。环境因素引起的变异为0.13%—4.05%。表明α-TOC主要受4对主基因影响,受环境因素影响较小。采用WinQTLCart 2.5复合区间作图（CIM）共检测到17个影响α-生育酚的QTL,分布于第1、2、5、6、8、14、16、17共8条染色体中,单个QTL的贡献率8.35%—35.78%,QTL主要表现为加性效应。qα-D1a-1同时在2011年原阳、2012年原阳和三亚、2015年原阳4个环境下检测到,且均定位在第1染色体Satt320—Satt254标记区间19.79 cM处,解释的表型变异分别为12.55%、12.01%和11.89%、12.61%,加性效应值0.119-0.132,增加α-TOC含量的等位基因来自母本晋豆23;qα-A2-1同时在2011年原阳和三亚、2015年原阳3个环境下检测到,且均定位在第8染色体Sat_129—Satt377标记区间44.53 cM处,解释的表型变异分别为23.18%和22.56%、23.01%,加性效应值-0.195—-0.180,增加α-TOC含量的等位基因来自父本灰布支黑豆。qα-D1a-1和qα-A2-1 2个QTL能够稳定遗传。【结果】 α-生育酚最适遗传模型符合4MG-AI,即4对具有加性上位性效应的主基因遗传模型。其遗传主要受4对主基因影响,受环境因素影响较小。检测到α-生育酚的2个稳定主效QTL,Satt320—Satt254和Sat_129—Satt377是共位标记区间。