大豆PRR家族基因KASP标记的开发

伪响应调节因子(Pesudo-Response Regulators,PRRs)基因是植物光周期开花调控途径中的关键基因。本研究根据前期对GmPRR家族基因单倍型的鉴定结果，筛选出在编码区存在变异的5个GmPRR基因，开发出竞争性等位基因特异性PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)分子标记，即GmPRR4-KASP、GmPRR8-KASP、GmPRR10-KASP、GmPRR13-KASP和GmPRR14-KASP。利用上述5个KASP标记对48份不同生育期组的大豆种质进行分型，并与6个环境的大豆开花时间进行关联分析，发现SNP-Chr05:2178871(GmPRR4)、SNP-Chr10:4326635(GmPRR8)、SNP-Chr12:5520945(GmPRR10)和SNP-Chr17:8022010(GmPRR13)等4个位点与大豆开花时间显著关联。本研究开发的KASP标记可应用于大豆开花期性状的分子辅助选择和种质资源鉴定，对促进大豆生态适应性的遗传改良具有一定利用价值。     

大豆水溶性蛋白质的全基因组关联分析

为进一步解析中国大豆种质水溶性蛋白的遗传基础,为大豆高水溶性蛋白质的分子标记辅助选择育种及品质改良提供理论依据,本研究以224份大豆种质为试验材料,于2017和2018年对大豆水溶性蛋白质含量进行测定,利用1 514个高质量的SNP标记分别对2017、2018年水溶性蛋白质含量及两年均值进行全基因组关联分析,共检测到18个显著关联的SNP标记,这些SNP标记涉及16个位点,有8个位点至少被检测到2次,其余8个位点仅被检测到1次,表明其受环境因素影响较大。16个位点中有7个尚未见报道,分别位于8、11、13、14和15号染色体上,是新发现的控制大豆水溶性蛋白的位点。对表型变异解释率较高且稳定关联的2个位点qWSPC7和qWSPC8-1候选区间内的基因进行预测,共获得25个候选基因,其中有7个基因(Glyma.07g195000、Glyma.08g103100、Glyma.08g108900、Glyma.08g105100、Glyma.08g107800、Glyma.08g107700和Glyma.08G115800)在大豆籽粒、根或根瘤中具有较高的表达水平。这些基因可作为水溶性蛋白质的候选基因,可能具有调控大豆水溶性蛋白质的功能。     

甘蓝型油菜千粒重全基因组关联分析

为指导千粒重遗传改良，挖掘甘蓝型油菜千粒重显著关联单核苷酸多态性（SNP）位点及相关候选基因，以300份甘蓝型油菜种质资源为材料，对千粒重进行一年两地表型考察，结合该群体前期开发的201 817个SNP标记，采用一般线性模型（GLM）和混合线性模型（MLM）进行全基因组关联分析，对性状显著关联SNP位点两侧100kb区域内相关候选基因进行功能预测。结果表明，300份甘蓝型油菜千粒重在两地均表现出广泛的表型变异，筛选出6份千粒重较高的油菜种质资源。基于GLM、MLM模型分别检测到24个和10个与油菜千粒重显著关联的SNP，其中有8个SNP在2个模型中均被检测到，位于第C02号染色体上Bn-C02-22853028的表型贡献率最大。6个位点附近找到HWS、DA1、DA2、CPL3、bZIP、CSPs、PTR2、ARF2、TRM61等9个拟南芥已报道粒重基因的同源基因。     

黄淮麦区部分小麦品种(系)重要产量性状全基因组关联分析

为挖掘与小麦产量性状的相关等位变异及给分子标记辅助育种提供参考,选取SSR与SNP标记对52个黄淮麦区品种(系)材料进行全基因组扫描,对株高、穗长、单株穗数、可育小穗数、穗粒数、千粒重等6个重要产量性状进行标记,并进行遗传多样性、群体遗传结构与全基因组关联定位等分析。结果表明,供试群体可被划分为4个亚群,5种环境间所测产量性状差异均达到0.05显著水平,且穗长和单株穂数的变异系数最大。利用Powermarker进行标记遗传多样性分析,共检测到899个等位变异,平均等位变异丰富度为3.625,遗传多样性指数平均值为0.586,多态性信息含量(PIC)平均值为0.510。利用Tassel的MLM(Q+K)模型关联得到与产量显著关联的分子标记共13个(6个SSRs和7个SNPs),这些与产量相关性状的优异等位变异可为发掘和利用小麦育种优良基因提供依据,并为今后的遗传育种工作提供参考。     

大豆品种籽粒的油脂组成综合评价

为对大豆种质资源的油脂品质进行综合评价,从中筛选出综合品质表现优异的大豆品种,本研究以173份大豆种质为试验材料,利用近红外光谱分析法结合气相色谱法对大豆的脂肪酸及粗脂肪含量进行测定,利用主成分分析法和系统聚类分析法对173份大豆种质进行划分,并建立大豆油脂品质综合评价的模型。结果表明：参试大豆种质的品质性状间差异较大;性状间相关性分析结果显示大豆饱和脂肪酸即棕榈酸和硬脂酸分别与油酸含量呈极显著负相关;与多不饱和脂肪酸即亚油酸与亚麻酸均呈极显著正相关,大豆粗脂肪含量与油酸、亚油酸相关性最大,其中与油酸呈极显著正相关,而与亚油酸呈极显著负相关。利用主成分分析法确立了2个主成分,建立了大豆油脂品质综合评价的模型,并评价出最优的大豆品种依次为多马卡-托里萨、中兴1号、冀豆3号、高丰1号和商豆1201。最后利用系统聚类分析法将173份大豆种质划分为5个类群,其中第Ⅲ类群表现较突出,具体表现为棕榈酸含量最高,油酸含量最低,亚油酸和亚麻酸含量最高,同时油脂品质的综合表现最好。本研究结果可为获得优良油脂品质的大豆品种提供理论依据。     

小麦品种面筋强度、黄色素含量和PPO活性相关基因的分子检测

为给小麦品质育种筛选亲本材料,并进一步验证相关标记的有效性和实用性,利用5个小麦品质性状基因的分子标记[包括高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)Dx5和By8标记、1B/1R易位系特异性SCAR标记、位于7AL染色体与黄色素含量相关的八氢番茄红素合成酶(Phytoene synthase,PSY)基因 Psy-A1的标记 YP7A、位于2AL染色体的PPO活性基因 Ppo-A1的标记 PPO18]对157份小麦品种和优良新品系进行了基因等位变异检测.结果表明:(1)在所检测的小麦品种(系)中, Dx5、By8、1B/1R易位系、PSY和籽粒PPO活性基因等位变异存在一定差异.其中,含 Dx5的材料29份,占18.5%,含 By8和1B/1R易位系的材料分别为68和69份,占43.3%和43.9%,含低黄色素含量等位变异基因 Psy-A1b的材料42份,占26.8%,含低PPO活性等位变异 Ppo-A1b的等位变异材料78份,占49.7%;(2)157份材料中品质性状基因皆符合要求的只有一个品系(37042),聚合多个优良性状的品质改良工作急需加强;(3)本实验使用的标记均为基因特异性标记,重复性好、准确率高,可有效地应用于小麦品质改良的分子标记辅助选择.     

大豆分子标记及辅助选择育种技术的发展

分子标记、QTL的研究和辅助选择应用已经得到很大的发展,一批与大豆形态性状、产量性状、品质性状、生态性状、抗生物胁迫性状相关的QTL在国内外均有报道.但近年来分子标记和QTL研究在比较发达的国家已经转向功能标记(FMs:EST-SSR、SNP和候选基因)的研究,相继肩动大豆EST计戈呼和大豆功能基因组计划,以期使功能基因和性状直接联系起来,目前已经取得了显著成效.而我国目前分子标记和QTL的研究还主要集中在利用随机标记(RMs:RAPD、SSR和AFLP)对性状进行研究.该文就国内外大豆分子标记和分子标记辅助育种及分子育种技术发展动态和发展中存在的主要问题做一概述.     

2022年大豆抗病性、产量和品质相关性状分子标记研究进展

分子标记的应用对解析作物性状的分子遗传基础至关重要。当下，单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)是研究作物性状相关位点的重要分子标记，可通过连锁分析和关联分析应用于大豆育种工作。相较传统杂交选育手段，分子标记辅助育种(Marker-Assisted Selection, MAS)以杂交育种为基础，凭借分子标记与目标性状基因紧密连锁的特点，通过检测分子标记即可高效快速检测目的基因的筛选策略，成为备受关注的育种方式。随着大豆各组学学科的兴起，基因组学研究与其他组学之间的联合分析使分子标记的应用范围得到进一步延伸，成为大豆现代育种工作中的关键部分，使所筛选的遗传位点被有效利用。此外，随着生物技术的不断更新，以往被忽略的microRNA (non-coding single stranded RNA,miRNA)和长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)重新进入育种家的视野，使其与分子标记相关联的目的性状基因组区域能够被更好识别。为了详细梳理分子标记在大豆育种中的应用范围，本综述汇总2022年大豆多种抗病性、...     

四川地方小麦品种产量与品质相关性状SSR标记位点的优异等位变异遗传解析

为发掘控制小麦产量及品质相关性状的优异等位变异和携带优异等位变异的基因资源,本研究采用与小麦产量及品质相关性状显著关联的13个SSR标记,利用Breseghello提出的无效等位变异(null allele)方法对64份四川地方小麦品种构成的自然群体的等位变异进行遗传解析。共鉴定出38个控制产量相关性状、18个控制品质相关性状的等位变异。其中,7份四川地方小麦品种携带有较多的等位变异(50个)。优异等位变异分析显示,等位变异产生的表型效应值在方向和大小上均有所不同,在与产量性状关联的5个优异等位变异中,2个具有较大增效效应值(效应值3.00),其余3个则具有较大的减效效应值(效应值3.00);与品质性状关联的12个优异等位变异中,9个具有较大的增效效应值,3个具有较大的减效效应值。SSR标记Xgwm372的4个等位变异与产量和品质相关性状均显著关联。基于上述研究结果,这些与小麦产量与品质相关性状显著关联的SSR等位变异可为小麦育种杂交亲本的选择和分子辅助选择育种提供依据。     

川渝大豆耐酸铝抗性的鉴定和全基因组关联分析

为发掘川渝地区耐酸铝大豆抗性资源和相关候选基因,选用201份川渝地区的大豆育成和地方品种,以主根相对伸长率作为耐酸铝的指标,采用水培法进行大豆幼苗期抗性鉴定,结合83 622个SNP标记对该性状进行全基因组关联分析。结果表明,201份川渝大豆资源的主根相对伸长率均值为77.0%,变异幅度在13.0%～98.6%之间,变异系数为17.6%,广义遗传率为93.2%。其中,6份大豆资源的主根相对伸长率在95.0%以上,表现出极高的耐酸铝抗性。2份资源的主根相对伸长率小于20.0%,对酸铝环境极敏感。以0.000 1作为显著关联位点的阈值,采用GLM和MLM两种模型同时检测到了4个SNP位点,分别位于2号、11号、20号染色体上的4个单倍型块内。同时,在4个单倍型块内检索出7个候选基因,参考区间内基因的功能注释和转录组表达水平,预测Glyma.02g211800和Glyma.20g185500是大豆耐酸铝应答和生理调控的候选基因。