大豆苗期耐淹性的遗传与QTL分析

洪涝灾害是大豆生产的主要逆境之一,培育耐涝品种是抗灾保收的重要措施。大豆耐涝性育种方案的设计必须以耐涝性遗传为前提。以苏88-M21(淹水不敏感)×新沂小黑豆(淹水敏感)衍生的175个重组自交系(NJRISX)为材料,在盆栽V2期土壤表层保持5~7 cm水层20 d的淹水条件下,研究大豆苗期耐淹性的遗传和QTL定位。通过对8个耐淹性有关性状的相关分析和主成份分析,确定以处理前后株高变化量、处理终叶龄和成熟期株高3个性状的平均耐淹指数为评价指标。NJRISX家系间耐淹性差异极显著,存在超亲分离。主基因+多基因分离分析表明该群体的耐淹性为2对连锁主基因+多基因遗传,主基因遗传率为62.83%,多基因的遗传率为8.90%。WinQTLCart2.5复合区间及多区间QTL定位分析均检测到2个QTL,位于连锁群L2上的satt229~satt527和satt527~satt286区间,对表型的解释率分别为11.76%~25.20%和10.10%~12.34%。大豆NJRISX群体苗期耐淹性遗传分离分析与QTL定位结果相对一致。     

大豆脂肪酸含量的QTL分析

利用Charleston(♀)×东农594(♂)的F14和F15代永久自交系群体154个单株后代,在2年3点条件下用气相色谱法测得其籽粒5种脂肪酸的含量,利用Win QTL Cartographer2.5复合区间作图法(CIM)进行QTL分析。结果共检测到47个相关的QTL,分布在13个连锁群上。多年多点同时检测到的QTL共有15个,其中控制软脂酸性状的2个,包括qPal-C2-2和qPal-A1-1;控制硬脂酸性状的4个,包括qSt-B1-1、qSt-B1-2、qSt-D1a-1和qSt-C2-1;控制油酸性状的3个,包括qOle-B2-1、qOle-G-1和qOle-H-1;控制亚油酸性状的有2个,包括qLin-C2-1和qLin-H-1;控制亚麻酸性状的4个,包括qLino-B1-1、qLino-C2-1、qLino-D1b-1和qLino-J-1。这些QTL的一致性较高,为特异脂肪酸含量标记辅助育种奠定了基础。大豆脂肪酸含量的主效QTL数量不多,效应大的不多,可能还受许多未能检测出来的微效基因控制。     

大豆耐旱选择群体QTL定位

以红丰11为轮回亲本、Clark为供体亲本构建回交群体进行耐旱性鉴定,对获得选择群体进行全基因组SSR标记扫描,计算供体基因型导入频率,利用卡方测验检测偏分离SSR位点,并结合GGT软件对各连锁群分析, 对5个耐旱相关性状进行QTL定位。以卡方测验检测到23个SSR偏分离位点(超导入),分布于10条连锁群。方差分析表明,8个叶片持水能力QTL分布于A₁、B₁、C₂、E、L和N连锁群;9个根长QTL分布于C₂、F、G和I连锁群;11个根干重QTL分布于A₂、B₁、B₂、E、F、K、L、M和O连锁群;12个产量QTL分布于B₁、D₁a、E、F、G、I、L、M和O连锁群;7个生物量QTL分布于E、F、G、K、L和N连锁群。在E连锁群的Sat_136位点,对于叶片持水能力、根干重、产量和生物量具有一致性;在F连锁群的GMRUBP位点,对于根干重和生物量具有一致性,Satt586位点,对于根长、根干重和产量具有一致性;在K连锁群的Satt167位点,对于根干重和生物量具有一致性,SOYPRP1位点,对于根长和生物量具有一致性;在L连锁群的Satt398位点,对于根长和产量具有一致性,Satt694位点对于叶片持水能力和生物量具有一致性;在M连锁群的GMSL514位点,对于根干重和产量具有一致性;以上位点均与卡方测验检测到的“超导入”位点具有一致性。经过供体等位基因卡方测验和耐旱QTL定位,共检测到33个QTL,其中有17个同时被检测到。这些位点可能是控制大豆耐旱性的重要位点。     

大豆重组自交系群体NJRISX豆腐和豆乳得率的QTL分析

以176个家系组成的苏88-M21×新沂小黑豆重组自交系群体NJRISX为材料, 通过MAPMAKER3.0构建了包含131个SSR标记、24个连锁群的遗传图谱, 覆盖大豆基因组2 044.6 cM, 标记平均间距15.6 cM; 经2005和2006两年试验, 所获数据按主基因加多基因混合遗传模型分析干豆腐、湿豆腐和干豆乳得率的遗传机制; 应用软件Win QTL Cartographer Version 2.5复合区间作图法(CIM)和多区间作图法(MIM)检测QTL。结果显示, 在A2连锁群的Satt424~Sat_162区间检测到控制干豆腐和干豆乳得率的主效QTL各1个, qODT-A2-1可以解释15.7%~ 28.2%的表型变异, qODS-A2-1可以解释30.0%~34.8%的表型变异。检测到湿豆腐得率2个主效QTL, qOWT-A2-1位于A2连锁群的Satt424~Sat_162区间, 可以解释20.7%~30.7%的表型变异, qOWT-L位于L连锁群的Satt481~Sat_397区间, 可以解释19.0%~27.4%的表型变异。分离分析结果表明, 干豆腐和干豆乳得率均属于1对主基因加多基因遗传, 湿豆腐得率属于2对非连锁主基因加多基因遗传模型。上述QTL定位结果与分离分析所获的主基因数、贡献率及其和多基因的相对贡献可以相互验证, 建议育种中要兼顾主基因和多基因的利用。     

基于元分析的大豆生育期QTL的整合

共搜集整理了12年来已经报道的与大豆生育期有关的98个QTL,通过BioMercator2.1和公共标记映射整合到大豆公共遗传连锁图谱soymap2上,并利用元分析技术推断QTL位置,计算提取真正有效的QTL。发掘出大豆两个重要生育时期,共9个“真实QTL”及其连锁标记,其中与开花期(R1)相关的有7个,与成熟期(R8)相关的有2个,建立了QTL的一致性图谱,其中L连锁群上的一个定位区间包含一个已发表的有关R1的基因。在5个连锁群上共发现10个控制多个生育时期的QTL。本研究结果为大豆生育期QTL精细定位和基因克隆奠定了基础。     

大豆苗期耐淹性的遗传与QTL分析

涝害是世界上许多国家的重大自然灾害。耐涝性可分为耐湿(渍)性和耐淹性。以科丰1号(高度耐淹)×南农1138-2(不耐淹)衍生的RIL群体(NJRIKY)为材料, 以盆栽全淹条件下的存活率为耐淹性指标, 采用主基因+多基因混合遗传模型分离分析法进行遗传分析, 并利用WinQTL Cartographer Version 2.5程序的复合区间作图法(CIM)及多区间作图法(MIM)进行QTL定位。结果表明, 两次试验的耐淹性均存在超亲变异, 试验间、家系间以及试验与家系互作间的差异均极显著; NJRIKY大豆群体的耐淹性为3对等加性主基因遗传模型, 主基因遗传率为42.40%; 在QTL分析中, 用CIM和MIM共同检测到3个耐淹QTL, 分别位于A1、D1a和G连锁群上的Satt648~K418_2V、Satt531~A941V、Satt038~Satt275 (B53B~Satt038)区间, 表型贡献率为4.4%~7.6%。分离分析与QTL定位的结果相对一致, 可相互印证。     

大豆抗倒伏性的评价指标及其QTL分析

倒伏性的鉴定通常采用倒伏程度分级法, 但其表现依赖于田间实时环境, 分级较粗放。育种实践需要一种不依赖于实时环境的倒伏潜势评价方法。本研究利用表型差异大的32个大豆品种和1个重组自交系(RIL)群体NJRIKY, 研究了鲜重力矩(株高×鲜重, PF)、干重力矩(株高×干重, PD)、单位抗折力鲜重力矩(株高×鲜重/抗折力, PFS)和单位抗折力干重力矩(株高×干重/抗折力, PDS)等4种倒伏性评价指标与倒伏程度的关系, 从中遴选出PF与倒伏程度的相关系数高、物理意义明确、测度简便、环境稳定性高, 与倒伏程度共同QTL多, 综合表现最优, 反映了倒伏势。在A2、C2、D2和G连锁群上, 共检测到7个倒伏程度相关的QTL, 分别解释表型变异的6%~12%, 2年未检测到相同的QTL; 在B1、C2和O连锁群共检测到7个倒伏势有关的QTL, 分别解释表型变异的5%~12%, 其中qPFC2-2, 2年均能稳定表达, 贡献值较大; 倒伏程度和倒伏势共有的QTL区间有GMKF059a~satt319和satt286~A63_1T两个; 抗倒伏性等位基因来自亲本科丰1号。     

水稻种子耐低温发芽力的QTL定位及上位性分析

利用种植在不同环境[南京(2002)、海南(2002—2003)、南京(2003)]下的Kinmaze/DV85重组自交系(RILs)群体, 对水稻种子萌发第10天的低温发芽力进行QTL分析。利用QTL mapping 2.0软件共检测到11个QTL, 其中qLTG-7和qLTG-11可在3个环境中稳定表达, 且最大贡献率均达到27.93%, 增强低温发芽的基因分别来自Kinmaze和DV85。与前人的研究比较发现, 这2个QTL可以在不同环境下和遗传背景中稳定表达。进一步上位性分析的结果表明, qLTG-11并不参与上位性互作, 而qLTG-7虽参与互作但其贡献率较小。1     

大豆叶片性状QTL的定位及Meta分析

利用Charleston×东农594重组自交系构建SSR遗传图谱,采用WinQTLCartographer Ver. 2.5软件的CIM和MIM分析方法对2006—2010年(F_2:14~F_2:18)连续5年的大豆叶长、叶宽以及叶柄长数据进行QTL定位,检测到8个与叶长有关的QTL,位于染色体Gm01、02、05、11和18上;9个与叶宽有关的QTL,位于染色体Gm01、03、05、06、11、12和16上;8个与有关叶柄长的QTL,位于染色体Gm01、03、05、06、11、17和18上。2年以上均检测到的叶长QTL为qLL5a、qLL5b、qLL1a和qLL18;叶宽QTL为qLW5a、qLW11a、qLW11b和qLW12;叶柄长QTL为qLSL11b。另外,利用BioMercator2.1的映射功能将国内外常用的大豆图谱上的叶长、叶宽QTL通过公共标记映射整合到大豆公共遗传连锁图谱Soymap2上,将搜集到的35个叶长QTL、37个叶宽QTL和本研究得到的QTL整合分析,最终得到5个大豆叶长的“通用”QTL,位于Gm09、18和19,其置信区间最小可达5.66 cM;4个大豆叶宽的“通用”QTL,位于Gm07、Gm18和Gm19,其置信区间最小可达5.67 cM,为今后对大豆叶片性状QTL精细定位, 提供了有利科学信息。     

大豆数量性状定位的研究进展

大豆的许多重要农艺性状和经济性状是受多基因控制的数量性状。针对大豆产量性状、种子品质性状和重要病害的抗性等，综述了近年来大豆数量性状基因座位(quantitative trait locus, QTL)定位研究的进展,并讨论了目前大豆QTL定位研究存在的问题及解决途径。     

小麦GMP含量发育动态的QTL定位

利用小麦京771和Pm97034杂交后代重组自交系（RIL）群体,对小麦谷蛋白大聚合体（GMP）含量发育动态进行了QTL定位研究。结果表明,在籽粒灌浆的5个不同时期,共检测到8个条件QTL和10个非条件QTL,但没有一个QTL能在测定的5个时期都有效应。花后12 d,控制GMP形成的基因就已经有了一定的表达量,条件QTL能解释6.21%的表型变异,该基因位于1A染色体上。花后17 d,在1D染色体上测到了1个新表达的条件QTL位点,单独能解释14.14%的表型变异。花后22 d,控制GMP形成的基因的表达比较活跃,非条件分析检测到3个QTL位点,条件分析检测到2个QTL位点,这5个QTL位点分别位于1B、5B、6B和7B染色体上,其效应值都比较低,2个条件QTL共同能解释12.67%的净表型变异。花后27 d,在2D和3B染色体上各检测到2个条件和非条件QTL位点,加性效应值比较大。条件QTL能解释16.37%的表型变异,非条件QTL能解释23.94%的变异。花后32 d,仍有2个新的基因位点在表达,但此时QTL的净表达量已经开始下降,条件QTL仅能解释11.43%的表型变异。     

大豆脂肪及脂肪酸组分含量的QTL定位

脂肪及脂肪酸组分的改良是大豆油脂品质育种的主要方面。本研究旨在构建遗传图谱,定位大豆脂肪及脂肪酸组分的QTL,为大豆油脂品质育种提供参考。以Essex×ZDD2315的114个BC₁F₁单株为作图群体,构建了250个SSR标记和1个形态标记,具有25个连锁群的遗传图谱,覆盖大豆基因组2 963.5 cM,平均每个连锁群上10.0个标记,标记平均间距11.8 cM。用BC₁F₃家系3个重复的表型平均值代表相对应的BC₁F₁单株表型值,采用Win QTL Cartographer 2.5复合区间作图法（CIM）检测到18个控制脂肪及脂肪酸组分含量的QTL,位于9个不同的连锁群上,表型贡献率为9.6%~34.5%;多区间作图法（MIM）检测到与CIM区间相同的7个QTL（fat-1, pal-1, st-1, ole-1, lin-1, lin-4和lio-2）,区间相近的2个QTL（ole-4和lin-5）,位于6个不同的连锁群上,表型贡献率为8.2%~39.3%。CIM法检测到的其他9个QTL有待进一步验证。大豆脂肪及脂肪酸组分含量的主效QTL数量不多,效应大的不多,可能还受许多未能检测出来的微效基因控制,育种中既要注意主效QTL的利用,又要考虑微效多基因的积聚。     

大豆细菌性斑点病抗性评价及QTL定位

为了筛选获得稳定抗细菌性斑点病种质和挖掘有效抗病基因,本研究以野生型大豆ZYD00006与‘绥农14’构建的全基因组回交导入系群体为试验材料,利用高压喷雾法接种丁香假单胞杆菌Psgneau001进行细菌性斑点病抗病性鉴定。运用复合区间作图法(composite interval mapping,CIM)进行细菌性斑点病QTL定位,并针对定位区间进行基因功能注释和相关抗病基因的筛选和预测。结果表明:QTL分析共检测到6个位点与抗病相关(qbsd-D1a-1,qbsd-A1-1,qbsd-C2-1,qbsd-A2-1,qbsd-D2-1,qbsd-D2-2);分别位于1号(LG D1a)、5号(LG A1)、6号(LG C2)、8号(LG A2)、17号(LG D2)染色体上。经基因注释和筛选共获得41个候选基因,它们多与富含亮氨酸重复序列受体蛋白(LRR protein)相关。本研究通过QTL初定位明确了大豆细菌性斑点病相关区间,为进一步精细定位和分子标记辅助育种提供科学依据。     

大豆苗期耐低磷性及其QTL定位

利用来自波高和南农94-156（耐低磷种质）的重组自交系群体NJ(SP)BN（151个家系）通过盆栽试验研究与耐低磷有关的性状,并进行耐低磷性状的QTL定位。初步结果表明,不施磷处理的总干重主要由单株P吸收量决定,而与磷利用效率无关;而单株P吸收量与根干重、根效率均极显著正相关,单株P吸收量变异的76.2%由根效率决定。不施磷处理的根冠比（R/S）显著增加主要是茎干重无显著变化而根干重显著增加所致。在D1b+W、F、G、N和O等5个连锁群上共检测到7个QTL与耐低磷有关。分别可解释所对应性状表型变异的4.8%~17.0%,其中5个QTL的增效基因来自亲本波高,2个QTL的增效基因来自亲本南农94-156。     

多种环境下大豆单株粒重QTL的定位与互作分析

定位大豆单株粒重QTL、分析QTL间的上位效应及QTL与环境互作效应, 有利于大豆单株粒重遗传机理的深入研究。利用147个F_2:14~F_2:18 RIL群体, 5年2点多环境下以CIM和MIM方法同时定位大豆单株粒重QTL, 检测到17个控制单株粒重的QTL, 分别位于D1a、B1、B2、C2、F、G和A1连锁群上, 贡献率为6.0%~47.9%;用2种方法同时检测到3个QTL, 即qSWPP-DIa-3、qSWPP-F-1和qSWPP-D1a-5, 贡献率为6.3%~38.3%;2年以上同时检测到4个QTL, 即qSWPP-DIa-1、qSWPP-DIa-2、qSWPP-B1-1和qSWPP-G-1, 贡献率为8.1%~47.9%;利用QTLMapper分析QE互作效应和QTL间上位效应, 7种环境下的数据联合分析得到1个QE互作QTL和4对上位效应QTL, 贡献率和加性效应都较小。在分子标记辅助育种中应该同时考虑主效QTL及各微效QTL之间的互作。