结球甘蓝抽薹开花时间性状的 QTL 定位及分析

在已构建的结球甘蓝AFLP、SSR和SRAP标记高密度遗传图谱的基础上,运用MapQTL 4．0软件对结球甘蓝F2群体抽薹、开花时间两性状分别进行QTL定位和分析。最终检测到2个控制甘蓝抽薹时间性状的QTL（ qbt-3-2、qbt-9-1）,以及一个同开花时间性状相关的QTL（qft-9-1）,分别位于连锁群LG3与LG9上,这3个QTL均为增效位点,共解释甘蓝抽薹、开花时间性状变异的17．5％,22．7％;同时得到与QTLs共分离的2个分子标记E46 M52-5、me26-em13-1,均可作为辅助选育甘蓝耐抽薹品种的标记使用,这将为结球甘蓝耐抽薹品种的选育提供理论依据。     

美洲黑杨×小叶杨杂交F1代驻芽时间QTL定位分析

生长和休眠是多年生植物生命周期中两个重要的生物过程,研究休眠相关的性状对认识林木生长适应性以及提高植物分子育种效率具有重要意义。为了揭示杨树驻芽的遗传机制,本研究以美洲黑杨(Populus deltoides)和小叶杨(Populus simonii)杂交的F_1代群体为实验材料,基于该群体已构建的高密度遗传图谱,利用MapQTL软件中的KW方法对驻芽时间进行了QTL定位。结果在7个连锁群上共检测到15个与杨树驻芽时间相关的QTL,其中12个QTL位于美洲黑杨连锁群LG-1、LG-7、LG-9、LG-11和LG-15,而其他3个QTL位于小叶杨连锁群LG-9和LG-12。结合检测到的QTL在毛果杨(P. trichocarpa)基因组上的位置,共筛选出45个与杨树驻芽相关的候选基因。进一步对这些基因进行GO富集分析和KEGG代谢途径分析,揭示了71%的候选基因在光信号传导和植物激素信号传导中具有潜在的功能。本研究结果为杨树驻芽时间相关基因的挖掘以及相关的基因应用于分子标记辅助育种提供了重要的参考依据。     

棉花产量相关性状QTL定位及候选基因筛选

为了深入分析棉花产量相关性状的分子遗传机制,挖掘有效的分子标记和基因,以高产稳产品种冀丰914为母本、优质自交系冀丰817为父本,构建F_2、F_3群体,结合高密度SNP遗传图谱,对单铃质量(BW)、衣分(LP)、子指(SI)和果枝数(FBN)4个性状进行QTL定位及候选基因筛选。结果发现,冀丰914的4个性状均大于冀丰817,子代的4个性状呈正态分布。子指与单铃质量呈极显著正相关,与衣分呈极显著负相关。共定位到50个产量相关的QTL位点,分布于22条染色体,包括8个BW相关QTL、20个LP相关QTL、15个SI相关QTL和7个FBN相关QTL,单个位点最大贡献率(PVE)为12.96%,qBW-A11-1和qLP-A6-1能够在2个世代中重复定位到(稳定QTL)。在主效(PVE≥10%)或稳定QTL位点内注释到41个基因,主要参与植物细胞壁形成、纤维素生物合成过程等途径;根据转录组信息,编码肉桂酰辅酶A还原酶2类蛋白的Ghir_D03G005440.1基因在TM-1中的表达量高于Hai 7124,该基因位于主效QTL qSI-D3-1内,可能参与棉花子指性状的调控。为进一步探索棉花高稳产性状的分子遗传机制提供更多基础。     

高粱重要抗性性状的基因定位研究综述

随着完整的覆盖全基因组高密度遗传图谱的构建完成,高粱重要抗性性状包括高粱抗旱性QTL、抗病性QTL和抗虫性QTL,根据相应的分子标记定位于相应的遗传连锁图上,对于高粱抗性机制的生理研究、性状基因的图位克隆、分子标记辅助选择、有利基因的定向转移及基因聚合奠定了基础。     

基于SNP遗传图谱定位甘蓝型油菜分枝角度QTL

分枝角度是油菜株型的重要性状,与油菜的耐密植性密切相关。本研究利用油菜分枝角差异显著的育种亲本材料1098B (分枝角小)和R~2 (分枝角大)杂交获得F1,通过小孢子培养获得含163份株系的DH群体。以油菜60K SNP芯片进行DH群体基因分型,构建高密度遗传图谱,并利用QTL Cartographer 2.5对2个环境下油菜顶端分枝角和基部分枝角进行QTL分析。结果表明,构建的高密度遗传图谱覆盖甘蓝型油菜19条染色体,包含9521个多态性SNP标记, 1442个簇(bin),覆盖基因组长度为2544.07 cM,相邻簇(bin)之间平均距离为1.76 cM。在此图谱基础上采用复合区间作图法(CIM),在2个环境下检测到17个分枝角度QTL,分别位于A01、A02、A03、A06、A09、C02、C03、C04、C06和C08染色体上,单个QTL解释的表型变异为6.39%～21.78%。用比较基因组方法与拟南芥分枝角度同源基因区间比对,鉴定出其中6个QTL的12个候选基因。其中位于A03连锁群QTL在2年的试验中被重复检测到,根据物理位置和基因组信息推测VAMP714为分枝角度的候选基因。这些QTL和候选基因将为油菜分枝角度的遗传改良提供有用的信息。     

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。     

玉米产量相关性状QTL通用图谱的构建及功能候选基因的开发

通过生物信息学手段,收集整理玉米基因组数据库中产量相关性状的QTL信息,借助高密度玉米遗传连锁图谱IBM 2005 Neighbors和临近分子标记,建立了涵盖干物质和淀粉产量、籽粒相关性状、粒重相关性状以及穗部相关性状四大类共计18个指标的QTL通用图谱。并将位于QTL分布密集区域的基因,与水稻基因序列进行比对,找到了与水稻木质素合成有关的gh2具有高同源性的基因AY109876,同时改进了利用生物信息学手段筛选功能候选基因的路线图。     

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。     

陆地棉低世代群体纤维品质QTL定位及候选基因功能注释

【目的】通过对纤维品质数量性状位点(Quantitative trait loci,QTLs)定位及其基因功能注释,为分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以2个纤维品质有差异的陆地棉品种(系)中棉所49和396289为亲本构建F2群体,以高密度遗传图谱为基础,对3个环境的F2:3家系做包括细度和成熟度等在内的7个纤维品质性状QTLs定位,利用直系同源基因簇(Clusters of orthologous groups,COG)、基因本体(Gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)等数据库对QTLs做基因功能注释。【结果】获得157个与纤维品质有关的QTLs,分布于20条染色体上,A03、A04、D02、A11和D07等有较多性状的QTLs聚集,可能是控制纤维品质性状的关键染色体。共获得13个稳定QTLs,其中qFL-A03-1和qFin-A11-4在3个环境中重复出现,另有9个QTLs则在2个环境中重复出现。通过COG、GO和KEGG对QTLs进行基因功能注释,共获得4 763个候选基因,3个数据库分别注释到2 416、4 188和2 512个基因,在稳定QTLs中共注释到429个基因,其中一些基因可能与纤维品质关系密切。【结论】利用高通量测序获得的高密度遗传图谱有助于获得较多QTLs,有利于纤维品质相关候选基因的筛选及性状的改良,提高育种效率。     

玉米产量相关性状Meta-QTL及候选基因分析

借助IBM2 2008 Neighbors高密度玉米遗传图谱整合了1994—2012年文献发表的玉米产量性状(穗行数、行粒数、粒重)584个QTL。采用元分析方法,确定了22个穗行数、7个行粒数和44个粒重Meta-QTL。根据B73基因组序列进行产量相关基因的重定位,在Meta-QTL区段内分别获得10个玉米产量基因和12个与水稻7个产量基因同源的候选基因,分别位于玉米染色体Bins 1.04、1.06、1.07、2.04、2.06、3.04、4.05、4.07、4.09、5.03、5.04、5.05、7.02、8.03、9.03、10.06和10.07。玉米产量性状Meta-QTL及相关候选基因分析可以为分子标记辅助育种和基因克隆提供有用的信息。     

白菜型油菜开花时间的全基因组关联分析

为定位白菜型油菜开花时间相关的候选基因,为白菜型油菜抽薹和开花时间遗传改良提供依据,以110份白菜型油菜组成的自然群体为研究材料,对它们进行花期调查和重测序分析。利用重测序获得的高质量的SNP集合对110份材料进行群体进化树分析、主成分分析和群体遗传结构分析和全基因组关联分析。花期观察结果表明,不同地理位置的白菜型油菜在开花时间上存在广泛差异。群体结构分析结果显示,110份材料可分为2个亚群,亚群内部分布较为集中,2个亚群之间的分布与白菜型油菜材料所处的地理位置密切相关。对开花时间进行全基因组关联分析,发现白菜型油菜全基因组衰减平均LD为19 kb,并获得了4个与开花时间表型显著关联的信号位点。对4个关联候选位点所在物理位置上下游一定区域内的相关基因进行功能注释,筛选得到白菜型油菜开花时间相关候选转录本9个,进一步分析发现9个转录本中一共包含4个候选基因,它们是拟南芥LOL1、CAT5和FAD8等的同源基因。本研究结果为获得白菜型油菜开花时间相关的候选基因,并利用候选基因进行花期调控和遗传改良提供一定理论基础和线索。     

白菜抽薹相关性状遗传分析

研究与白菜抽薹相关性状的遗传特性,为白菜类作物晚抽薹育种应用提供理论依据。试验以抽薹指数、开花时间和薹长5 cm时间分别作为抽薹早晚的评价标准,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型,对晚抽薹大白菜高代自交不亲和系(P1)和易抽薹欧洲白菜型油菜自交系(P2)及杂交所获得的F1、B1、B2和F2各世代群体进行联合遗传分析。结果表明,抽薹指数性状和薹长5 cm时间性状均受2对加性-显性-上位性主基因控制（B-1模型）,开花时间性状受1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因控制（D模型）。与抽薹相关的3个性状各分离世代(B1、B2、F2)均未检测到多基因遗传,其主基因遗传率分别为抽薹指数96.22%(B1)、93.33%(B2)、93.55%(F2);开花时间70.68%(B1)、70.68%(B2)、70.64% (F2);薹长5 cm时间79.44%(B1)、79.55%(B2)、79.38%(F2),环境条件对白菜抽薹性状影响较大。由此可知,对白菜抽薹性状的遗传改良应以主基因为主,适宜在早期世代进行选择并注意环境条件影响。     

马铃薯重要性状QTL定位及3个抗病性状分子标记辅助选育

马铃薯是我国主要粮食作物之一,马铃薯分子育种研究具有重要意义。在二倍体马铃薯中,重要性状控制基因的QTL定位及克隆已经有大量报道。近年,随着同源四倍体分析软件的开发,四倍体马铃薯的遗传图谱构建和QTL定位也取得了突破性进展。分子标记是马铃薯育种的重要辅助手段,可快速准确筛选出多个优良性状。对马铃薯重要农艺性状的QTL定位和克隆,以及3个抗病性状分子标记辅助选育的研究进展进行概述,为加快马铃薯分子育种研究提供参考和实践依据。     

利用高密度Bin遗传图谱定位水稻抽穗期QTL

挖掘新的控制水稻抽穗期相关位点和候选基因,对抽穗期的遗传机制研究和品种改良具有重要的意义。利用抽穗期存在明显差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath杂交衍生的包含186个家系的重组自交系群体,构建了基于深度重测序的高密度Bin遗传图谱,图谱共包含12,328个Bin标记。RIL群体及亲本2018年和2021年正季种植于江苏省南京市江苏省农业科学院。以家系从播种到抽穗所经历的天数作为抽穗期表型值,使用IciMapping软件3.4版的完备区间作图法,对控制水稻抽穗期的QTL进行鉴定。2年共检测到15个抽穗期的QTL,分布在3号、6号、7号、8号、10号和12号染色体上,LOD值为2.58～10.68,其中7个QTL和已知抽穗期QTL的位置存在重叠或者部分重叠。共有4个QTL在2年均检测到,表现出较强的稳定性。对2年重复鉴定到的4个QTL区间进行基因功能注释和亲本间序列分析,共发现7个注释有功能,且在2个亲本间编码区存在非同义突变的基因。根据候选基因SNP的类型对RIL群体家系进行基因等位型分类和效应分析,发现4个基因其不同等位型的RIL家系在抽穗期上存在显著或者极显著差异,推测可能为候选...     

芝麻芽期耐铝胁迫相关性状的QTL鉴定

为解析芝麻耐铝毒遗传机制,发掘和定位芝麻耐铝毒QTL,采用不同浓度铝离子对地方品种金黄麻和竹山白进行了芽期胁迫处理,确定芽期铝胁迫处理适宜浓度。利用耐铝毒芝麻种质金黄麻和铝敏感芝麻种质竹山白为亲本构建的一个含有180个家系的重组自交系群体,以铝胁迫下芝麻芽期相对根长(RRL)、相对芽长(RSL)和相对苗鲜质量(RSW)作为表型指标,结合通过重测序构建的一个含有1 354个bin标记的高密度遗传图谱,采用复合区间作图法,对芝麻芽期耐铝毒性状进行了QTL定位和候选基因筛选。3个性状在群体中呈显著正相关,共检测到7个QTL,分布于6条染色体上(2,4,6,10,11,13号染色体),其中3个与相对根长相关,2个与相对芽长相关,2个与相对苗鲜质量有关。其中位于2号染色体的2个分别控制相对根长和相对苗鲜质量的QTL区间部分重叠。候选基因分析的结果表明,15个预测基因可能与耐铝胁迫相关,主要参与金属转运、脱毒和金属离子的跨膜结合、GDSL基序酯酶、过氧化物酶体以及生物体内有毒物质的代谢与解毒等生理进程。     

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。     

苹果SLAF图谱构建及果锈基因QTL分析

为了定位苹果果锈的QTL,鉴定果锈基因的遗传位点,以解析苹果果锈基因的分子遗传基础。以宫崎短枝富士×坂田津轻分离群体及其亲本为材料,基于SLAF-seq技术开发分子标签,并构建高密度遗传图谱,结合3个年份的田间表型数据,采用mapqtl进行果锈基因的QTL分析。结果表明,获得了522 122 315 reads(110.32 Gb)的测序数据,测序平均Q30为95.07%,平均GC含量为40.11%;开发了20 440个SLAF标签,7 309 729个SNP;构建了17个连锁群,4 075个上图标记,总图距为2 235.23 cM,平均图距达0.55 cM,上图标记的完整度为99.92%。共检测到了9个果锈相关的QTL,分别分布在Chr3、Chr9、Chr11、Chr15染色体上,标记距离为0～4.9 cM,贡献率为18.0%～85.5%。其中,检测到控制果锈的Qru-9、Qru-15、Qru-3的贡献率较高,可能是控制苹果果锈的关键位点。构建了苹果SLAF遗传图谱,获得了9个与果锈相关的QTL,研究结果对于苹果果锈及其相关基因的进一步挖掘与利用具有重要意义。     

利用高密度SNP 遗传图谱定位小麦穗部性状基因

小麦穗部性状之间相关性密切, 其中穗粒数和千粒重是重要的产量构成要素, 挖掘与穗部性状相关联的基因位点对分子标记辅助育种及解释基因效应具有重要意义。本研究以RIL群体(山农01-35×藁城9411) 173个F_8:9株系为材料, 利用90 k小麦SNP基因芯片、DArT芯片技术及传统的分子标记技术构建的高密度遗传图谱, 在5个环境下进行穗部相关性状QTL定位。检测到位于1B、4B、5B、6A染色体上7个控制千粒重的加性QTL, 解释表型变异率6.00%~36.30%, 加性效应均来自大粒母本山农01-35; 检测到8个控制穗长的加性QTL, 解释表型变异率14.34%~25.44%; 3个控制穗粒数的加性QTL; 5个控制可育小穗数的加性QTL; 3个控制不育小穗数的加性QTL, 贡献率为8.70%~37.70%; 4个控制总小穗数的加性QTL; 6个控制小穗密度的加性QTL。通过基因型与环境互作分析, 检测到32个加性QTL, 解释表型变异率0.05%~1.05%。在4B染色体区段EX_C101685–RAC875_C27536检测到控制粒重、穗长、穗粒数、可育小穗数、不育小穗数、总小穗数的一因多效QTL,其贡献率为5.40%~37.70%, 该位点在多个环境中被检测到, 是稳定主效QTL。在6A染色体wPt-0959-TaGw2-CAPS区间上检测到控制粒重、总小穗数的QTL。研究结果为穗部性状的分子标记开发、基因精细定位和功能基因克隆奠定了基础。     

基于高密度遗传图谱的蓖麻种子大小性状QTL定位

蓖麻种子大小直接影响产量,不同的蓖麻材料间种子大小差异较大,深入研究蓖麻种子大小性状的遗传机制对蓖麻种子产业的发展具有重要意义。本研究以蓖麻两性自交系SL1为父本,雌性系HCH1为母本1(组合1)、雌性系HCH3为母本2(组合2),分别构建F₂、BC₁群体。首先,分析2组遗传群体种子大小性状间的相关性。其次,利用全基因组测序技术(whole genome sequencing,WGS)对组合1的F₂群体中的150个单株进行测序分析,构建高密度遗传图谱并结合种子大小性状表型数据进行数量性状座位(quantitative trait locus, QTL)定位分析。最后,对QTL区间包含的基因进行BLAST同源比对和KEGG通路富集分析确定候选基因。结果表明,不同组合群体的种子大小各性状间的相关性有差异,种子的长度和宽度相关性最显著。共检测到种子大小性状相关QTL位点18个,其中种子长度2个QTLs、种子宽度5个QTL、种子厚度4个QTL、百粒重7个QTL,分别分布在连锁群1、4、7、8、9、10上, LOD值介于3.77～...     

基于SSR分子标记的高丹草遗传图谱构建及相关性状QTL定位

本试验以散穗高粱和红壳苏丹草为亲本,以其杂种F2代的170个分离单株为作图群体,利用SSR分子标记技术和Join Map 3.0作图软件构建高丹草遗传连锁图谱,并在此基础上对分蘖数、株高、氢氰酸含量等8个相关性状进行QTL定位。结果表明:从120对SSR引物中共筛选出50对多态性引物,利用这些引物对作图群体各单株进行PCR扩增,共获得226个多态性标记,平均扩增标记为4.5个/引物。构建出一张由10个连锁群组成的高丹草SSR分子遗传图谱,含181个SSR标记,图谱总长803.13 cM。各连锁群长度在5.8~152.3 cM之间,标记间平均距离4.38 cM,图谱密度较高。在构建图谱的基础上,对高丹草8个相关性状进行QTL定位,共获得17个QTLs,其中控制茎粗的QTL 4个,控制叶宽的QTL 3个,控制叶片数、叶长、分蘖数和穗长的QTL各2个;控制株高和氢氰酸含量的QTL各1个。这些QTL位点分布于高丹草SSR遗传连锁图谱的其中8个连锁群上,其遗传贡献率的范围为12.5%~25.6%。本研究可为进一步开展高丹草重要性状基因的精细定位、图位克隆、功能分析,以及分子标记辅助育种提供理论指导。