不同环境中甘蓝型油菜种皮木质素含量的QTL定位

以甘蓝型黄籽油菜GH06和甘蓝型黑籽油菜中油821为亲本杂交,后代通过“一粒传法”连续自交7代构建重组自交系,2007年分别在重庆市北碚区和万州区2个试验基地种植重组自交系群体,利用本实验室已构建的遗传连锁图谱和复合区间作图法(CIM),对种皮木质素含量进行测定及QTL定位分析。结果在2个环境中共检测到12个种皮木质素含量相关的QTL,分别位于4个不同的连锁群,单个QTL可解释性状表型变异的4.50%~8.79%;在第3连锁群上检测到1个QTL与同一标记EM19ME23/130连锁,其余10个QTL位置不同;在北碚检测到的QTL主要分布于第20连锁群,在万州检测到的QTL主要位于第3连锁群;部分种皮木质素的QTL与种胚类黄酮和种皮色泽的QTL位于相近区间,在北碚和万州种皮木质素含量与种胚类黄酮存在极显著和显著正相关关系。结果表明甘蓝型油菜种皮木质素含量表现为多基因控制的数量性状,基因表达受环境影响较大;油菜种皮木质素合成和类黄酮的积累可能受相同关键基因调控或者具有部分相同的合成代谢途径。     

芸苔属主要油料作物黄籽性状分子遗传研究进展

油菜黄籽性状由于较好的营养和加工品质,得到现代油菜育种越来越多的重视,正逐渐成为油菜育种的重要目标.本文主要从芸苔属3个主要油料作物黄籽性状的遗传规律、基因定位和比较基因组学研究进展进行综述.在黄籽性状遗传方面,白菜型油菜、芥菜型油菜的遗传模式己基本清楚,由两对隐性基因控制,而甘蓝型油菜由于黄籽基因来源不同,存在多种遗传模式.在黄籽基因的定位方面,白菜型油菜、芥菜型油菜均已筛选到多个与黄籽性状紧密连锁的分子标记,并成功转成适合大规模筛选的SCAR标记,为分子标记辅助育种奠定了基础.甘蓝型油菜中也获得一些与黄籽性状紧密连锁的分子标记,并应用于分子标记辅助育种,但由于黄籽来源的不同,这些标记缺少通用性.在比较基因组学方面,根据拟南芥的相关种皮颜色基因,在白菜型油菜、芥菜型油菜、甘蓝型油菜中已克隆出一些与种皮颜色合成有关的基因,这些基因的克隆为油菜色素合成途径和通过转基因创造新型黄籽油菜研究奠定了基础.     

芥菜型油菜黄籽性状的遗传、基因定位和起源探讨

油菜种皮颜色既是一个形态指示性状, 又与种子休眠和品质有关。以芥菜型油菜种皮颜色分离的2个BC₆F₂群体为作图群体,用微卫星(SSR)等标记进行连锁定位, 并用定位标记对22份材料进行关联分析, 通过反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)分析12份材料种皮中4-二氢黄酮醇还原酶(DFR)、花色素合酶(ANS)和花色素还原酶(ANR)基因的表达, 对6份黄籽材料的种皮颜色基因等位性进行测定, 结果将芥菜型油菜控制种皮颜色的2个基因位点分别定位到A9和B3连锁群, 并找到其两侧紧密连锁标记, 发现黄籽材料种皮颜色基因位点附近0.9 cM和1.5 cM区域高度保守, 所有黑色种皮中DFR、ANS和ANR基因均表达, 所有黄色种皮中DFR和ANS均不表达,但ANR基因表达或不表达,黄籽材料的种皮颜色基因等位。根据这些结果结合前人研究, 认为芥菜型油菜种皮颜色基因是调控基因,黄籽为单一起源。     

甘蓝型油菜胚色素成分的QTL定位

以甘蓝型黄籽油菜GH06和甘蓝型黑籽油菜中油821为亲本杂交,后代通过“一粒传法”连续自交7代构建重组自交系, 2007年分别在重庆市北碚区和万州区两个试验基地种植重组自交系群体, 利用本实验室已构建的遗传连锁图谱和复合区间作图法(CIM), 分析种胚色素的4种主要成分的QTL。结果共检测到31个QTL, 分别位于14个不同的连锁群, 其中5个花色素含量有QTL, 分别位于第1、5、10、16和20连锁群,单个QTL解释表型变异的6.08%~11.67%;10个类黄酮含量有QTL, 分别位于第1、3、6、7、12、20和25连锁群,单个QTL解释表型变异的4.48%~11.10%;8个总酚含量有QTL, 分别位于第1、2、12、16和20连锁群,单个QTL解释表型变异的5.24%~10.37%;8个黑色素含量检测到QTL, 分别位于第5、8、10、12、14和22连锁群,单个QTL解释表型变异的5.44%~11.32%。解释表型变异大于10%的5个QTL, 包括2个类黄酮含量QTL, 花色素含量、总酚含量和黑色素含量QTL各1个,它们分别解释11.10%、10.20%、11.67%、10.37%和11.32%的表型变异。研究结果表明胚色素表现为多基因控制的数量性状, 基因表达受环境影响较大, 胚与种皮色素的QTL吻合度不高, 推测种皮和胚色素合成可能受不同遗传体系控制, 与这些QTL紧密相关的分子标记可以用于胚主要色素的分子标记辅助选择。     

基于F2和RIL群体鉴定棉花抗黄萎病主效QTL

【目的】通过对棉花抗黄萎病性状进行数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)定位，鉴定可以应用于育种实践的能稳定检测到的主效QTL，为棉花抗黄萎病遗传改良奠定分子基础。【方法】以抗黄萎病品种中植棉2号和感黄萎病品种冀棉11号为亲本杂交的F₂群体和重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体作为作图群体，在对2个群体进行多环境黄萎病抗性鉴定和简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)分子标记检测的基础上进行遗传连锁图谱构建，利用完备区间作图法进行QTL定位，并对获得的主效QTL置信区间进行候选基因挖掘。【结果】在F_2:3家系和RIL群体中共检测到7个抗黄萎病QTL，能够在多个环境条件下重复检测到的QTL有4个，包括q VW-D05-1、qVW-D05-2、q VW-D05-4和qVW-D05-5。共线性分析表明上述4个QTL集中分布于D05染色体上2 293 776～3 205 058 bp和62 407 897～62 582 344 bp 2个区域。4个抗性...     

利用BIL和CSSL群体鉴定外观品质主效QTL

为进一步探究稻米外观品质分子调控机制,挖掘新的环境钝感型主效QTL,本研究以‘屉锦’和‘北陆129’杂交衍生的回交重组自交系(BIL)和染色体片段代换系(CSSL)群体为试验材料,对稻米外观品质进行QTL鉴定。结果显示,双亲外观品质存在明显差异,‘屉锦’整精米率较高、垩白少和粒型短圆,外观品质性状间存在明显的相关性。BIL群体检测到32个调控外观品质的QTL,15个QTL稳定表达;CSSL群体鉴定了16个相关QTL,主效QTL在不同群体中共性表达;QTL成簇分布于第1、2、3、8、9和11染色体上,6个区段包含30个位点,占QTL总数的62.50%,其中主效QTL簇qAQ1、qAQ8和qAQ9在不同群体与环境下效应明显、重演性较好,是进一步深入研究的"热点"区域。这将进一步丰富外观品质性状的分子调控机理,也为主效QTL簇的精细鉴定提供坚实基础。     

大豆顶端花序和短果枝特异株型性状的QTL定位

以地理远源大豆杂交组合沈农6号×OhioFG1衍生的重组自交系为材料,以该群体所构建的分子遗传图谱为基础,利用QTL Cartographer V2.5和QTL Mapper 2.0软件对顶端花序粒重、短果枝数、短果枝粒重和短果枝茎重4个大豆顶端花序、短果枝相关性状的2年试验结果进行了QTL定位分析.结果表明,利用QTL CartographerV2.5的复合区间作图法,2年稳定检测到的顶端花序、短果枝相关性状的主效QTL均位于L连锁群的Sat 099-Satt373区间,这些主效QTL的加性效应均来自亲本沈农6号,且均解释大于15%的遗传变异;利用QTL Mapper2.0联合分析的结果也表明控制顶端花序、短果枝相关性状的主效QTL位于L连锁群的Sat 099-Satt373区间.本研究的结果为大豆顶端花序和短果枝的精细定位和分子标记辅助育种提供了一定的依据.     

基于高密度遗传图谱的玉米籽粒性状QTL定位

籽粒大小及百粒重是决定玉米产量的重要因素。为解析籽粒性状遗传基础,本研究以玉米自交系黄早四(HZS)和Mo17为亲本,构建包含130个重组自交系(recombination inbred line,RIL)的RIL群体。基于GBS(genotypingby-sequencing)技术获得的高密度多态性SNP(single nucleotide polymorphism)位点,构建了包含1262个Bin标记的高密度遗传图谱。采用完备区间作图法,对5个环境条件下的粒长、粒宽、百粒重、粒长/粒宽4个性状分别进行QTL(quantitative trait locus)定位,共检测到30个QTL。利用5个环境性状均值,共检测到11个QTL。其中粒长主效QTL qklen1、粒长/粒宽主效QTL qklw1在3个单环境条件下均被检测到,且定位在第1染色体相邻区域,物理位置分别为210~212 Mb、207~208 Mb,表型贡献率分别为22.60%和26.79%,被认为是控制玉米籽粒形状的主效位点。针对第1染色体207~212 Mb区间,采用成组法t检验,对黄早四(受体)和Mo17(供体)构建的BC3F1回交群体进行单标记分析。结果表明,在BC3F1群体中qklen1和qklw1同样具有显著的遗传效应。本研究结果不仅为分子标记辅助选择籽粒性状提供了实用标记,而且为主效基因的进一步精细定位和候选基因挖掘奠定了基础。     

甘蓝型黄籽油菜主要品质性状与环境效应 基因型差异研究

以8个不同来源的甘蓝型黄籽油菜基因型为材料,研究了4种不同密、肥(氮素)处理条件下粒色及其它主要品质性状的变化。结果表明:不同来源的甘蓝型黄籽油菜基因型,其粒色等品质性状存在极显著差异;甘蓝型黄籽油菜的品质性状主要决定于基因遗传效应,同时密肥效应和基因型与密肥的互作效应对甘蓝型黄籽油菜的品质也有极显著影响。不同基因型甘蓝型黄籽油菜的品质性状在密肥处理间变异程度不同。     

水稻米饭延伸指数相关性状的基因定位研究

本研究以珍汕97与明恢63杂交构建的F11重组自交系群体为材料,结合其构建的全基因组饱和分子标记连锁遗传图谱,分析了7个与水稻精米、米饭和米饭延伸指数等相关性状并定位了与水稻米饭品质相关性状QTL.结果表明,共检测到22个与水稻米粒、米饭和米饭延伸指数性状等相关QTL分别位于水稻的2、3、4、5、6、7、11染色体上,发现决定米粒性状的主效QTL同时在饭粒性状中检测到,另外饭粒性状还由一些特别的QTL所决定,一些与米粒和米饭相关性状的QTL在米饭延伸指数性状中同时发现.Wx基因对米饭性状以及米饭的延伸指数均具有重要影响.     

甘蓝型油菜产量及相关性状的QTL分析

高产是甘蓝型油菜育种的重要目标之一，产量是多基因控制的数量性状。本文通过QTL作图分析了产量及其相关性状的数量性状位点，以甘蓝型油菜中油821和保604 F₁代小孢子培养获得的DH系为作图群体，构建了由20个连锁群组成的，包括251个分子标记( 2个RFLP标记，72个RAPD标记，91个SSR标记，86个SRAP标记)的遗传连锁图(10个标记没有分配到连锁群中)。图谱的平均图距为6.96 cM，共覆盖油菜基因组1 746.5 cM。在此图谱基础上采取复合区间作图法，检测到与油菜产量及其相关性状有关的QTL共17个。其中控制株高的3个分别位于第4、第9和第10连锁群上，对性状的解释率为9.42%～17.58%；与分枝部位有关的4个分别位于第4、第6和第7连锁群上，其中Bp1 和Bp2 均位于第4连锁群，对性状的解释率为8.13%～15.20%；与主花序有效长有关的3个分别位于第4、第10和第16连锁群上，对性状的解释率为7.49%～23.36%；与一次有效分枝有关的2个分别位于第1、第4连锁群上，对性状的解释率为15.29%～19.58%；与角果总数和千粒重有关的分别位于第4连锁群和第9连锁群上，贡献率分别为17.42%和7.64%；与单株产量有关的3个分别位于第3、第4和第15连锁群，共解释26.60%的表型变异。部分性状的QTL在连锁群上成簇分布,对性状贡献率很大，表现主效QTLs的特点，相应的性状之间也呈显著相关，这表明一因多效或者相关的QTLs之间紧密连锁是性状相关的遗传基础。本研究中与主效QTLs连锁的标记可用于油菜产量性状的分子标记辅助选择。     

甘蓝型油菜BnTT3基因的表达与eQTL定位分析

类黄酮途径中,TT3编码的4-二氢黄铜醇还原酶是参与原花色素和花青素合成的关键酶。为了明确该基因可能的上游调控网络,利用黄籽母本GH06和黑籽父本ZY821构建的遗传图谱,以Bn TT3基因在高世代重组自交系群体中随机选取的94个株系花后40 d种子的表达量作为性状,采用复合区间作图法进行e QTL分析。结果共检测到5个表达量相关的e QTL,分别位于A03、A08、A09和C01染色体,单个e QTL解释表型变异的5.22%~24.05%。A09染色体上存在2个主效e QTL,单个e QTL分别解释24.05%和16.55%的表型变异,分别位于标记KS10260~KBr B019I24.15和B055B21-5~KS30880之间,微效e QTL分布于A03、A08和C01染色体上。A09染色体上的2个主效e QTL区间(包含200 kb侧翼序列)与拟南芥、白菜、甘蓝和芸薹族近缘物种基因组同源区段具有很好的共线性关系。基因注释结果表明检测到的e QTL均为trans-QTL,2个主效e QTL区段共包含78个基因,包括MYB51、MYB52和b ZIP5转录因子,可能为Bn TT3基因的上游直接调控因子,对这些基因功能的深入分析将有助于阐明甘蓝型油菜黄籽性状形成的分子调控机制,为黄籽候选基因的克隆筛选奠定基础。     

水稻糙米蛋白质含量的QTL定位

蛋白质含量是评价稻米品质的一项重要指标,控制水稻糙米蛋白质含量的基因位点是数量性状,检测水稻糙米蛋白质含量的QTL并进行遗传效应分析对于水稻品质遗传育种具有重要的意义.本研究以中优早/丰锦重组自交系群体作为定位群体,结合构建的遗传连锁图谱利用Windows QTL Cartogtapher2.0软件,采用复合区间作图法对水稻糙米蛋白质含量进行QTL定位和效应分析.检测到控制糙米蛋白质含量的QTL 6个(qPc-3、qPc-6、qPc-7、qPc-8-1、qPc-8-2和qPc-11),分别位于第3、6、7、8和11连锁群上.单个QTL对群体表型变异的贡献率为3.79%～19.41%,联合贡献率为61.07%.在这些QTL的区间中,第8染色体的口Pc-8-1基因区域对糙米蛋白质含量具有主效作用.进一步分析和比较了相关研究结果,讨论了研究结果对开展稻米品质遗传育种的意义.     

水稻米饭延伸指数相关性状的基因定位研究

本研究以珍汕97与明恢63杂交构建的F11重组自交系群体为材料，结合其构建的全基因组饱和分子标记连锁遗传图谱，分析了7个与水稻精米、米饭和米饭延伸指数等相关性状并定位了与水稻米饭品质相关性状QTL。结果表明，共检测到22个与水稻米粒、米饭和米饭延伸指数性状等相关QTL分别位于水稻的2、3、4、5、6、7、11染色体上，发现决定米粒性状的主效QTL同时在饭粒性状中检测到，另外饭粒性状还由一些特别的QTL所决定，一些与米粒和米饭相关性状的QTL在米饭延伸指数性状中同时发现。Wx基因对米饭性状以及米饭的延伸指数均具有重要影响。     

高密度SNP标记法解析两个玉米重组自交系穗夹角的遗传基础

为了探究控制玉米穗夹角的遗传基础,本试验以BYD和MX两个玉米重组自交系群体为材料,采用高密度SNP和连锁分析,对调控玉米穗夹角性状的基因进行QTL定位和可能的功能基因分析。结果表明,穗夹角性状具有较高的遗传性,受基因型和环境的影响。穗夹角经过多环境的调查表明,在两个分离群体中均呈正态分布;共定位到调控穗夹角性状27个QTL,包括5个主效QTL,分别位于2号、4号和7号染色体上,两个来自BYD群体,3个来自MX群体,穗夹角性状QTL的表型贡献率从5.7%(qBYDEA2)到6.9%(qMXEA2-2);进一步通过bin图谱法缩进主效QTL区间,共发掘7个穗夹角性状候选基因,它们主要编码转录调控和代谢的酶。本研究结果首次揭示了玉米穗夹角的遗传基础,并有助于未来通过分子育种应用从而提高玉米优良穗夹角的品种。     

黄瓜耐弱光性状的QTL定位

应用“欧洲八号×秋棚”为亲本获得的重组自交系群体为材料,以叶面积增长量为鉴定指标,在弱光条件下(光照强度80滋mol·m-2·s-1,光照时数8h白天/16h夜,温度25℃白天/18℃夜)对黄瓜的耐弱光性状进行了研究。发现该RIL群体的双亲在弱光条件下的叶面积增长量存在明显差异。应用该群体构建的具有234个标记位点的连锁图对控制黄瓜耐弱光的数量性状基因(QTL)进行了研究。共定位了5个叶面积增长量的QTL,每个QTL的贡献率在7.3%~20.2%之间。其中1个QTL显示正效加性效应,4个QTL显示负效加性效应。     

甘蓝型油菜籽粒含油量、蛋白质、纤维素及半纤维素含量QTL分析

以甘蓝型黄籽油菜GH06和甘蓝型黑籽油菜P174为亲本,通过单粒法连续自交8代构建重组自交系群体,应用SSR标记绘制31个连锁群(LGs)的遗传连锁图谱,图谱总长1437.1 cM,相邻标记间的平均距离为3.89 cM。对4个不同环境下RIL8群体中每个株系籽粒含油量、蛋白质、纤维素和半纤维素含量进行了近红外分析,性状相关性表明含油量与其他3个性状均表现负相关,蛋白质含量与纤维素和半纤维素分别表现负相关和正相关。结合构建的遗传图谱采用复合区间作图法分析4个性状QTL,共检测到26个QTL,分布在N2、N3、N8、N9、N11、N13、N16和N17连锁群上,其中8个含油量QTL可解释表型变异的4.96%~21.83%;6个蛋白含量QTL,可解释表型变异的3.12%~14.28%;4个纤维素含量QTL,可解释表型变异的4.60%~17.29%;8个半纤维素含量QTL,可解释表型变异率的6.66%~16.68%。在N8上,发现有含油量QTL与半纤维素含量QTL重叠的区段。在N9上,发现有纤维素含量QTL与半纤维素含量QTL重叠的区段,上述2个区段重叠QTL加性效应方向相反。本研究认为油菜种子含油量、蛋白质、纤维素和半纤维素属于典型的数量性状,受环境影响较大,与这些QTL紧密相关的分子标记可为下一步分子标记辅助育种提供一定技术支撑。     

蚕豆粒型性状的遗传分析及QTL检测

鉴定蚕豆粒型性状的QTL,为粒型相关基因的克隆奠定基础。本研究以云122和TF42杂交获得F2群体,进行籽粒重遗传模型确定和分子标记构建遗传图谱。并利用该图谱对蚕豆粒型性状进行QTL分析。通过双亲分离分析Windows软件包SEA-G4F2进行遗传分析以及用962对引物筛选出50对在群体中具有多态性的引物,用Mapmaker 3.0构建连锁群,采用Win QTL Cart 2.5的复合区间作图法(CIM)定位粒型QTL。籽粒重的最适遗传模型为E-1(2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因)。构建包含8个连锁群共有29个标记的遗传图谱,总长796.90 cm,每个标记的平均图距为27.48 cm。利用此连锁群共检测到4个粒型性状相关QTL,可解释的遗传变异(R2)分别为9.00%、24.00%、17.00%和20.00%。定位到控制籽粒长的QTL q SL-1-1、籽粒宽的QTL q SW-1-2和籽粒重的QTL q SH-1-3以及QTL q SH-1-4。     

芥菜型油菜黄黑种皮多酚差异的紫外-可见光谱研究

以芥菜型自交系黄黑油菜种皮为材料,研究了其多酚提取液的紫外-可见吸收光谱, 测定了芥菜型油菜黄黑种皮样以没食子酸和茶儿茶素标准计的多酚含量,发现黄种皮的多酚含量约为黑种皮的90%,显著区别于甘蓝型油菜的10%,因此多酚含量高可能是芥菜型黄籽油菜性状稳定的根本内因。基于香草醛试验,推测黑种皮中含有3-OH的黄烷醇类多酚,而黄种皮中没有。基于加入位移试剂后特征吸收谱带Ⅰ与Ⅱ的位移方向与大小,推测黄酮醇类多酚A环在黄种皮中可能主要为单酚羟基,而在黑种皮中可能主要为邻二酚羟基结构。这种多酚分子的结构差异可能是形成芥菜型油菜黄黑种皮色泽差异的主要原因。     

甘蓝型油菜主要脂肪酸组成的QTL定位

应用RAPD、SSR和SRAP技术, 对甘蓝型油菜低芥酸品系APL01与高芥酸品系M083杂交组合的BC1F1群体进行检测, 获得251个分子标记, 构建了19个连锁群组成的分子标记遗传图谱; 应用WinQTLCart 2.0对油菜主要脂肪酸组成进行QTL扫描, 获得与棕榈酸含量相关的QTL 5个, 分别位于N3、N8、N10和N13连锁群, 其中效应值较大的主效QTL qPA8-1和qPA13分别可解释棕榈酸含量表型变异的11.31%和14.47%。获得与硬脂酸含量相关的QTL 3个, 分别位于N1、N8和N16连锁群, 其中效应值较大的主效QTL qST16可解释硬脂酸含量表型变异的12.22%。获得与油酸含量相关的QTL 2个, 位于N8和N13连锁群, 均为主效QTL, 其中qOL8位于N8连锁群的m11e37b~A0226Ba267区间, 可解释油酸含量表型变异的11.73%, qOL13位于N13连锁群的m18e46~m20e25a区间, 可解释表型变异的27.14%。获得与亚油酸含量相关的QTL 3个, 其中主效QTL qLI8-1位于N8连锁群, 可解释亚油酸含量表型变异的13.25%。获得与亚麻酸含量相关的QTL 3个, 效应值均较小, 属微效QTL。获得与廿碳烯酸含量相关的QTL 4个, 分别位于N8、N13和N15连锁群, 其中主效QTL qEI8-1、qEI8-2和qEI13分别可解释廿碳烯酸含量表型变异的12.20%、10.22%和11.14%。获得与芥酸含量相关的QTL 2个, 位于N8和N13连锁群, 均为主效QTL, 其中qER8位于N8连锁群的m11e37b~A0226Ba267区间, 可解释芥酸含量表型变异的16.74%; qER13位于N13连锁群的A0301Bb398~m18e46区间, 可解释芥酸含量表型变异的31.32%。在N8连锁群的分子标记m11e27b附近及N13连锁群的分子标记m18e46附近存在多个主要脂肪酸的主效QTL, 这些标记可用于油菜脂肪酸改良的分子标记辅助选择。