玉米芽期耐冷性QTL鉴定与分子定位

本研究在室内人工气候箱中10℃低温条件下进行芽期耐冷性鉴定,利用冷敏感亲本S313和耐冷亲本B73构建的RIL群体研究玉米芽期耐冷遗传基础。结果表明,RIL群体不同家系之间的变异幅度较大,并且均符合或接近正态分布。利用174对双亲多态性SSR标记构建了分子连锁图谱。该连锁图谱覆盖玉米10条染色体,10个连锁群总遗传距离达到1 180.88 cM,标记平均间距6.78 cM。共检测到4个控制玉米芽期耐冷性QTLs,这些位点分布在第1、3、5、8染色体上,定位区间分别为umc2226-umc1073、umc2261-umc1973、umc1679-umc2036和umc1304-umc1974,这4个QTL分别能解释13.60%、10.68%、10.12%、12.25%、20.67%的表型变异,加性效应的增效基因均来自父本B73。第8染色体上定位的1个QTL解释20.67%的表型变异,认定为主效QTL,说明可能存在主效基因对耐冷性起到重要作用。本研究获得的与耐冷基因连锁的分子标记可为后续精细定位和克隆主效基因以及玉米耐冷分子标记辅助育种提供参考。     

基于陆地棉背景的海岛棉染色体片段导入系产量性状QTL定位

棉花产量分为籽棉产量和皮棉产量,其中高皮棉产量总是育种的首要目标。皮棉产量由单株铃数、衣分、单铃重等因素组成。其中衣分在各因素中的遗传率最高,同时也是产量育种中重要的选择指标。育种中利用分离群体对单株铃数、铃重等产量性状选择受环境影响较大。利用染色体片段导入系进行铃数、铃重等产量性状的定位,定向改良产量性状,是棉花分子设计育种的有效方法。本研究利用陆地棉TM-1为轮回亲本和海岛棉海7124为非轮回亲本构建了一套陆地棉背景的染色体片段导入系,并在7个环境的田间试验下,鉴定了它们的产量表现,定位了28个与单株铃数、铃重、衣分和籽指相关的QTL。其中,在Dt亚组染色体上鉴定出的产量性状QTL多于在At亚组染色体上鉴定出的。28个QTL中,加性效应为正的16个,加性效应为负的12个,表明海岛棉不同的导入片段效应不同,有的片段可以提高陆地棉产量,有的则降低陆地棉产量。在6个环境下,导入系IL008(特征标记NAU2573和NAU3576)的衣分均显著高于轮回亲本TM-1,因此IL008可以应用于棉花分子育种,定向改良陆地棉的衣分。     

利用BC_2F_3产量选择导入系定位水稻耐盐QTL

本研究以生产上大而秋推广的籼稻恢复系蜀恢527和明恢86为轮同亲本,以ZDZ057和特青为供体亲本,培育选择了蜀恢527/ZDZ057、明恢86/ZDZ057、蜀恢527/特青和明恢86/特青4个BC2F3产量选择导入系群体,分别选取65个、75个、73个和60个均匀分布在12条染色体上的SSR标记用于以上4个群体的基因型分析.对4个BC2F3群体的幼苗耐盐等级和幼苗存活天数两个性状进行了表型鉴定.采用性状-标记间的单向方差分析对上述性状进行了QTL定位.在群体蜀恢527/ZDZ057、明恢86/ZDZ057、蜀恢527/特青和明恢86/特青中分别检测到了11、15、11和6个控制幼苗耐盐等级和幼苗存活天数的QTL,其中群体明恢86/ZDZ057检测到的15个QTL中有3个QTL具有多效性.其中有2个QTL能存蜀恢527/ZDZ057和明恢86/ZDZ057群体分别检测到,1个QTL可以在蜀恢527/ZDZ057和蜀恢527/特青群体分别检测剑,1个QTL在明恢86/ZDZ057和明恢86/特青群体中分别检测到.QSst2c、QSst10b、QSst12、QSds1b、QSst4b、QSst2d、QSst2e、QSds10、QSst1b、QSst10c、QSst10d和QSds4b能解释的表型变异分别为20.36%、24.06%、22.50%、28.45%、21.39%、23.31%、34.92%、42.18%、20.29%、20.50%、21.3l%和26.27%,位点QSst2c、QSds1b、QSst9a和QSst2e与前人定位在同一区域.QSst12表现为负向超显性,QSst4b和QSds10表现为正向超显性,QSst10b和QSst2d分别表现为负向和正向部分显性.本研究结果将为水稻高产耐盐育种提供有益参考.     

大豆叶柄角的QTL定位分析

叶柄角是大豆株型的重要构成因素,影响大豆冠层结构、光合作用效率以及最终产量。解析大豆叶柄角的遗传基础对提升大豆产量具有重要意义。本研究以2个叶柄角具有显著差异的亲本BLA和SLA以及它们衍生的RIL群体为材料,构建高密度的遗传图谱,对大豆不同部位的叶柄角进行QTL分析,并利用近等基因系验证部分QTL。遗传分析结果显示,叶柄角呈连续正态分布,符合数量性状遗传特征。利用GBS技术构建了包含859个Bin标记的大豆高密度遗传图谱,总遗传长度为2326.9cM,标记间平均距离为2.763cM;共检测到14个调控叶柄角的QTL,LOD值在2.58~4.80之间,可解释遗传变异范围在6.9%~12.4%之间,其中5个QTL定位在第12染色体上且成簇存在;构建的qLA12和qLA18的近等基因系表型结果显示,叶柄角在同一对近等基因家系间差异显著,表明qLA12和qLA18是2个可信的QTL。本研究为进一步克隆调控叶柄角功能基因奠定了基础,为大豆理想株型育种提供了遗传材料。     

利用抗旱选择导入系定位向日葵产量性状QTL

干旱是造成向日葵减产的最主要因素之一。利用综合性状优良的自交系K55作为轮回亲本与抗旱自交系K58杂交构建回交导入系, 在干旱条件下进行单株产量筛选, 得到45个BC₃F₂抗旱定向选择导入系。通过全基因组SSR及SNP标记扫描, 以方差分析和基于遗传搭车原理的卡方检验对呼和浩特市及武川县两点、两种水分条件下的5个产量性状进行QTL检测。方差分析检测到的QTL根据不同环境下的表达情况分为三类, 第一类在两种水分条件下稳定表达, 包括武川的4个百粒重QTL及呼和浩特的2个单株产量QTL、3个单株实粒数QTL, 这些QTL可能对向日葵抗旱性有直接贡献; 第二类受干旱胁迫表达, 包括呼和浩特的30个和武川的27个; 第三类仅在正常供水条件下被检测到, 包括呼和浩特的38个和武川的64个。卡方检验检测到极显著位点274个。用两种方法共检测到一致性位点14个, 可能是与向日葵抗旱性相关的关键位点。本研究结果可为向日葵高效抗旱分子育种奠定基础并提供相关材料。     

利用海岛棉染色体片段导入系定位纤维品质性状QTL

优质棉育种是当前棉花育种的工作重点,海岛棉染色体片段导入系是定位纤维品质性状QTL、定向改良棉花纤维品质的重要材料。以构建的一套以陆地棉冀棉262为背景的海岛棉海7124染色体片段导入系为材料,对上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、整齐度指数和伸长率5个纤维品质性状进行相关性分析及QTL定位。结果表明,上半部平均长度与断裂比强度、整齐度指数,断裂比强度与整齐度指数均呈极显著正相关,断裂比强度与伸长率呈极显著负相关,可能存在QTL的重叠或连锁。利用459对全部锚定在26条染色体上的SSR标记进行QTL定位分析,鉴定得到155个与纤维品质性状相关的QTL,解释表型变异率在6.57%~38.72%,分别位于At亚组的13条染色体和Dt亚组的7条染色体上,每条染色体上平均检测得到7.75个QTL,其中D5染色体上QTL最多,达30个,与上半部平均长度、马克隆值、伸长率相关的各7个,与整齐度指数相关的6个,与断裂比强度相关的3个;在A9染色体上仅检测到1个与伸长率相关的QTL。本研究鉴定得到的QTL位点与已报道的纤维品质位点部分重合或一致,与之相连锁的分子标记将在优质棉品种选育工作中发挥积极作用。     

水稻抗纹枯病导入系的构建及抗病位点的初步定位

以我国目前生产中广泛应用的杂交稻恢复系蜀恢527和明恢86为轮回亲本, 以江西丝苗为供体亲本配制BC₂F₂混合群体。通过逐代人工接种筛选, 获得49个BC₂F₄抗病导入系。对抗病选择导入系进行基因型分析, 利用基于遗传搭车原理的卡方检验对等位基因导入频率的偏离进行检测, 共检测到12个显著位点, 2个群体定位的QTL各有1个在以往不同群体中也能被检测到。主要农艺性状分析表明, 非接种条件下, 选择导入系群体的抽穗期、株高和千粒重等与轮回亲本无显著差异;在接种的条件下, 在2个试验地点中, 分别有6个和2个蜀恢527和明恢86背景的株系抗病性显著高于轮回亲本, 产量与轮回亲本无显著差异。上述结果为水稻抗纹枯病分子育种提供了有用的信息和中间材料。     

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。     

利用选择导入系分析大豆芽期和苗期耐旱性的遗传重叠

以黑龙江主栽品种红丰11为母本, 与美国品种Clark杂交, 再以红丰11为轮回亲本, 对回交后代的芽期和苗期的耐旱性进行筛选。结果获得芽期耐旱导入系44个,采用单项方差分析检测到10个控制芽期耐旱性的QTL;获得苗期耐旱导入系46个,检测到影响苗期叶片相对含水量、叶片持水能力、胁迫期间株高变化量的21个QTL。大多数位点的遗传是相互独立的,只有分布于A1、K、I和H连锁群上的Satt449、Satt499、Satt440和Sat_180位点是在芽期、苗期干旱条件下共同检测到的,表明芽期和苗期的耐旱性存在部分的遗传重叠。以上结果为深入研究大豆耐旱性以及进行分子设计育种以累加芽期苗期重要耐旱QTL奠定了基础。     

大豆荚粒相关性状的QTL分析

利用Harosoy和Clark导入到红丰11为背景的初级回交导入系定位了大豆荚粒相关性状的QTL。在两套导入系群体中,对13个荚粒性状共检测到37个相关的QTL位点,分布在18个连锁群上。根据不同群体QTL检测情况,可将其分为3类：第1类为在两套群体同时检测到的QTL,共有23个,分布在13个连锁群上;第2类为只在Clark为供体亲本的群体中检测到的QTL,共有7个,分布在4个连锁群上;第3类为只在Harosoy为供体亲本的群体中被检测到的QTL,共有7个,分布在7个连锁群上。两套群体均检测到的23个QTL,并且有7个QTL与前人研究结果较一致,这些QTL位点为稳定主效的QTL,对荚粒性状贡献较大。本研究所构建的两套大豆回交导入系群体都是以红丰11作为轮回亲本,由于遗传背景较为一致,减小了其对QTL定位的干扰,排除了由于基因累赘所造成的偏差。因此QTL一致性较高,为标记辅助选择培育高产品种奠定了基础。     

大豆幼苗根系性状的QTL分析

为研究大豆幼苗期根系性状的遗传规律,以中豆29和中豆32构建的RIL群体为材料,在V2期测定水培幼苗根系性状(主根长、侧根数、根重、根体积和根冠比等)及相关性状(株重、茎叶重和下胚轴重等),以方差分析方法估算遗传参数,并采用复合区间作图法对大豆幼苗期根系等性状进行QTL定位。结果表明,在8个染色体上检测到20个根系及相关性状QTL,其中9个主效QTL位于第11和第14染色体,表型贡献率在10.5%~26.1%之间。在第11和第14染色体上,部分根系性状QTL与地上部性状QTL处于同一位置,其QTL的共位性与形态性状表型相关分析结果一致,反映了根系性状与地上部性状存在一定的关联。     

染色体单片段代换系的构建及应用于QTL精细定位

染色体片段代换系(Chromosome Segment Substitution Lines,CSSLs),又称为代换系(Substitution lines,SLs)或导入系(Introgression lines,ILs)。只含一个代换片段的代换系,即单片段代换系(Single Segment Substitution Lines,SSSLs)是理想的代换系。单片段代换系只有代换片段与受体亲本不同,其它遗传背景与受体亲本完全一致,对代换区段中的QTL进行分析时遗传背景干扰很小,有利于QTL的分析,不少学者利用单片段代换系材料对许多QTL进行了鉴定和精细定位,并克隆了一些重要性状的QTL。本文介绍了染色体单片段代换系构建的原理和利用微卫星标记(SSR）进行单片段代换系鉴定的方法,讨论了代换系构建过程中值得注意的问题,并对用染色体单片段代换系进行QTL精细定位做了展望。     

110份玉米新材料萌发期耐低温性鉴定与评价

以110份玉米新材料为试验材料,采用田间与室内鉴定相结合的模式,统计萌发期低温胁迫处理下玉米发芽率、发芽指数、发芽势、平均发芽时间、出苗率、出苗指数及其性状相对值等12个耐低温相关指标,通过方差分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析方法对玉米新材料进行耐低温性综合评价。结果表明,110份玉米新材料低温萌发能力存在丰富的遗传变异,其中,相对发芽率、相对发芽指数和相对出苗指数可作为玉米萌发期耐低温性鉴定的重要参考指标;相关性分析表明,6个相对性状间呈极显著正相关;主成分分析将6个相对性状指标划分为2个独立的综合指标,累计贡献率达到94.20%;聚类分析将110份玉米新材料划分为6个耐低温等级,其中,耐低温性极强、强、中强、弱、中弱和极弱的分别有27、22、22、21、16和2份。     

大麦染色体1H至7H外源基因渗入系的构建及其分析

以96对SSR引物对BC₃F₂群体进行辅助筛选,构建了一组基本覆盖野生大麦ISR42-8染色体,并导入轮回亲本Scarlett的1H~7H全基因组的外源基因渗入系,为大麦QTL精细定位提供了良好的作图群体。这组渗入系一共66个,目标片段平均长度为27.6 cM,最长的系IL-52片段长度为100.5 cM,最短的系IL-50片段长度为1.5 cM。含单个渗入片段的有33个系。聚类分析结果表明,66个渗入系的遗传背景高度相似,遗传相似系数变幅为0.708~1.000,平均值为0.917。检测到一个位于4H染色体87.5 cM到110.0 cM区间的分蘖相关QTL,长度为22.5 cM,其中包含多态标记MGB396。     

水稻高世代回交导入系耐盐性的遗传研究

水稻是一种对盐敏感的作物,盐分是限制水稻产量的主要因子之一。本研究利用广泛推广种植的杂交籼稻的亲本珍汕97（ZS97）和测序粳稻品种日本晴（Nipponbare）杂交、回交构建的导入系,对水稻的耐盐性进行遗传研究。用88份导入系作苗期盐胁迫（0．3％氯化钠）处理试验,发现6份导入系的耐盐性同受体亲本ZS97有显著差异,其中5份导入系耐盐,1份对盐敏感。图示基因型分析表明5份导入系中含有少数外源导入片段及耐盐相关的基因。     

高粱苗期耐盐碱性QTL定位

为定位混合盐碱胁迫下调控高粱苗期性状的QTL位点,发掘耐盐碱基因位点及其紧密连锁标记。以耐盐碱和盐碱敏感组合BJ-299×Tx622B构建的F2群体为材料,采用SSR标记技术和区间作图法对170个F2∶3家系进行高粱苗期相对存活率(RL)、相对干质量(RDW)、相对鲜质量(RFW)和相对苗高(RSH)的QTL分析。结果表明,试验材料耐盐碱性状符合数量遗传的特点,共定位到3个QTL位点(q SAT-A、q SAT-D和q SAT-J)调控高粱苗期耐盐碱性状,分布在A、D和J染色体上,位于标记Sam27281~Sam22486、Sam11433~Sam78379和Sam62346a~Sam38392。q SAT-A和q SAT-D同时调控RL、RDW、RFW和RSH性状,表型贡献率分别为14.3%,9.7%,8.0%,10.6%和8.7%,13.5%,18.8%,13.6%;q SAT-J位点调控RL性状,贡献率为7.3%。q SAT-A和q SAT-D为调控高粱苗期耐盐碱性状的重要位点,有望在高粱耐盐碱性状分子标记辅助育种发挥重要作用。     

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。