大豆二粒荚库容含量的多年QTL分析

 【目的】定位大豆二粒荚长、宽QTL,培育二粒荚高库容含量的品种,稳定或提高大豆的产量。【方法】以美国大豆品种Charleston为母本、东北农业大学大豆品系东农594为父本及其F2:14-F2:18代的重组自交系的147个株系为试验材料,164个SSR引物经亲本筛选后用于群体扩增,并构建遗传图谱。利用前两年1个地点和后三年2个地点的调查数据对亲本二粒荚长、宽性状进行调查及QTL分析。【结果】采用WinQTL Cartographer V2.0软件的CIM和MIM分析方法对QTL检测结果表明,多年多点的种植环境下,共检测到19个二粒荚长QTL分别位于A1、B2、C2、D1a、D1b、N和G连锁群上,检测到17个二粒荚宽QTL分别位于A1、C2、D1a、D1b、N和H连锁群上。在得到的这些QTL中,2种算法都能检测到的包括7个二粒荚长QTL,其连锁标记包括Satt200—qTSPL-a1-1—Satt042、Sat_214—qTSPL-d1a-1—Sat_112、Satt198—qTSPL-d1a-3—Satt502、Satt370—qTSPL-d1a-6—Satt402、Sat_092—qTSPL-c2-4—Satt289、Satt277—qTSPL-c2-5—Sct_188和Satt168—qTSPL-b2-1—Sat_083;1个二粒荚宽QTL,其连锁标记为Satt528—qTSPW-d1a-2—Satt182。在2年以上能被检测到包括8个二粒荚长QTL,其连锁标记为Satt200—qTSPL-a1-1—Satt042、Sat_119—qTSPL-a1-2—Sat_105、Sat_214—qTSPL-d1a-1—Sat_112、Satt220—qTSPL-d1a-4—Sat_162、Satt370—qTSPL-d1a-6—Satt402、Satt168—qTSPL-b2-1—Sat_083、Sat_092—qTSPL-c2-4—Satt289和Satt277—qTSPL-c2-5—Sct_188;4个二粒荚宽QTL,其连锁标记为Satt076—qTSPW-c2-1—Satt072、Satt335—qTSPW-c2-2—Sat_120、Satt200—qTSPW-a1-1—Satt042和Satt182—qTSPW-d1a-3—Satt584。【结论】得到不同方法和不同年份重复检测率较高的二粒荚长QTL和二粒荚宽QTL的连锁分子标记,为大豆二粒荚长、宽QTL的定位和今后改良大豆产量潜力提供了有力依据。     

大豆开花盛期快速叶绿素荧光参数的QTL分析

 【目的】定位大豆R2时期（开花盛期）快速叶绿素荧光参数（JIP参数）QTL,分析不同参数间的遗传关系,比较参数在R2和R6时期（鼓粒盛期）遗传基础的异同。【方法】以大豆品种科丰1号和南农1138-2及其杂交衍生的184份重组自交系为材料,在盆栽条件下测定R2时期JIP参数,检测其QTL。【结果】检测到16个JIP参数QTL,分布在连锁群A1、C2、D2、I、M、N和O上,单个QTL的LOD值为2.40—5.65,贡献率为4.40%—20.06%;检测到3个同时控制多个参数的染色体区间,分别是连锁群C2上标记区间Satt286—Satt316、连锁群I上标记区间Sat_418—Satt650和连锁群O上标记区间Sat_231—Sat_196。【结论】不同JIP参数间既有共同的控制基因（QTL）,也有各自独特的控制基因;JIP参数多数QTL不能在R2和R6时期重复检测到,控制其表达的遗传机制较为复杂;连锁群O上标记区间Sat_231—Sat_196在大豆R2和R6时期均检测到,该区间可能存在稳定表达的控制光合器官内禀结构和功能的基因,具有一定的育种价值。     

多环境条件下大豆异黄酮主要组分的QTL定位

 【目的】利用不同定位方法,对不同环境条件下大豆异黄酮主要组分进行QTL定位研究,为大豆异黄酮分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以异黄酮含量有显著差异的鲁黑豆2号（3 697.24 μg•g-1）和南汇早黑豆（1 816.67 μg•g-1）为亲本构建的F5∶7-8重组自交系为材料,分析RIL群体的SSR标记多态性,结合HPLC法鉴定异黄酮主要组分含量。【结果】绘制了一张包含161个多态性SSR标记,全长3 546.54 cM的大豆遗传连锁图谱。利用ICIMapping 3.2软件的ICIM、IM和SMA 3种定位方法,共定位到4种环境下与异黄酮主要组分相关的14个QTL。【结论】3个标记区间在多个环境和多种定位方法下均被检测到,分别是Sat_003—Satt306、Satt070—Satt122和Satt571—Satt270。     

大豆芽期耐盐和耐低温位点的遗传重叠

 【目的】利用大豆回交导入系为材料定位芽期耐盐性QTL和耐低温QTL位点,并对芽期耐盐和耐低温的QTL位点进行遗传重叠分析。这些重叠QTL的辅助选择可用于培育芽期耐盐且耐低温的大豆品种,提高大豆抗逆育种效率。【方法】将Harosoy导入到以红丰11为背景的回交导入系中,对BC2F4世代进行大豆芽期耐盐性和耐低温筛选,获得的超亲导入系用卡方检测和方差分析的方法定位QTL。【结果】芽期耐盐性筛选获得48个耐盐选择导入系,采用单项方差分析和卡方检测共定位了22个控制芽期耐盐QTL。芽期耐低温筛选获得40个耐低温选择导入系,采用2种遗传分析方法共定位到15个控制芽期耐低温QTL。分布于A1、B2、C2、E、J和O连锁群上的7个位点（Sat_271、Satt556、Satt726、Satt640、Satt411、Satt529和Sat_108）是大豆芽期盐胁迫和低温条件下共同检测到的。【结论】从整体上,31.81%大豆芽期耐盐性和耐低温位点存在遗传重叠。     

大豆农艺性状的QTL分析

[目的]分析大豆农艺性状的QTL,为探讨大豆的遗传机制及进行遗传育种提供参考。[方法]应用复合区间作图法对蛋白质含量、脂肪含量、产量、百粒重、生育期等5个数量性状进行QTL定位和遗传效应分析。[结果]控制蛋白质含量、脂肪含量、产量、百粒重、生育期性状的4、4、1、2、5个共16个QTL位点,遗传贡献率在7.4%～33.7%。其中,遗传贡献率较大的主效QTL有分别位于I连锁群上Satt562-Sat_219、Sat_219-Satt496、Sat_219-Satt496区间的3个控制蛋白质含量的QTL位点,其遗传贡献率分别为29.15%、33.70%和31.67%,且均为来自母本合丰25的加效基因,还有位于O连锁群上Satt477-Satt331、Satt331-Satt153区间的2个控制生育期QTL位点,其遗传贡献率分别为24.69%和24.96%,也是来自母本合丰25的加效基因。另外,6个分别距M连锁群Satt175（蛋白质）、A1连锁群Satt684（油分）、F连锁群Satt348（油分）、J连锁群Sat_412（油分）、C1连锁群Sat_416（百粒重）、C1连锁群Sat_416（生育期）标记仅有0.01 cm的QTL位点。[结论]定位了影响蛋白质含量、油分含量、产量、百粒重和生育期等5个重要农艺性状的QTL位点。     

大豆农艺性状的QTL分析(摘要)(英文)

[目的]分析大豆农艺性状的QTL,为探讨大豆的遗传机制及进行遗传育种提供参考。[方法]以栽培大豆"合丰25"为母本和半野生大豆"新民6号"为父本杂交得到的122个F8代重组自交系为试材,应用复合区间作图法对蛋白质含量、脂肪含量、产量、百粒重、生育期5个数量性状进行QTL定位和遗传效应分析。蛋白质、脂肪含量均使用近红外谷物分析仪测定。[结果]控制蛋白质含量、脂肪含量、产量、百粒重、生育期性状的4、4、1、2、5个共16个QTL位点,遗传贡献率在7.4%～33.7%。其中,遗传贡献率较大的主效QTL有分别位于I连锁群上Satt562-Sat_219、Sat_219-Satt496、Sat_219-Satt496区间的3个控制蛋白质含量的QTL位点,其遗传贡献率分别为29.15%、33.70%和31.67%,且均为来自母本合丰25的加效基因,还有位于O连锁群上Satt477-Satt331、Satt331-Satt153区间的2个控制生育期QTL位点,其遗传贡献率分别为24.69%和24.96%,也是来自母本合丰25的加效基因。另外,6个分别距M连锁群Satt175(蛋白质)、A1连锁群Satt684(油分)、F连锁群Satt348(油分)、J连锁群Sat_412(油分)、C1连锁群Sat_416(百粒重)、C1连锁群Sat_416(生育期)标记仅有0.01cm的QTL位点。[结论]定位了影响蛋白质含量、油分含量、产量、百粒重和生育期5个重要农艺性状的QTL位点。     

大豆皂甙含量的QTL分析

利用高皂甙含量大豆材料和低皂甙含量大豆材料为亲本组配F2群体,以SSR分子标记技术对F2代群体与皂甙含量相关的QTL进行定位,以便为选育高皂甙含量的特种大豆品种提供理论依据。利用皂甙含量高的哈91016与皂甙含量低的N98-9445A大豆杂交获得的F2代群体,用500对SSR引物对大豆皂甙含量进行QTL定位,其中多态性标记有106个。QTL分析结果表明,控制大豆皂甙含量的QTL分别位于连锁群MLG K、MLG D1a上的Sat_044和Satt580附近,其LOD值分别为2.09和2.87,Sat_044与Satt102的遗传距离是11.4 cM,Satt580与Sat_036的遗传距离是18.7 cM;其对皂甙含量的贡献率分别为12.6%和15.8%。     

陆海BC4F2和BC4F3代换系的评价及纤维产量与品质相关QTL的检测

 【目的】利用SSR标记对陆海BC₄F₂和BC₄F₃代换系进行评价并检测纤维产量与品质相关的QTL,为筛选棉花染色体单片段代换系、精细定位纤维品质QTL、实现分子聚合育种奠定基础。【方法】利用GGT32（graphical genotyping）软件分析每个代换系的基因型组成,采用SAS PROC GLM的单向方差分析方法检测影响各性状的QTL。【结果】检测到50个单片段代换系,其中9株含有纯合的海岛棉片段,并筛选出12个代换片段少、纤维品质优良的代换系。共检测到15个控制产量性状和19个控制纤维品质的QTL,集中分布在12个连锁群中,解释的表型变异率在2.80%—14.13%。【结论】4个上半部平均长度QTL在2个世代中稳定遗传,1个上半部平均长度QTL在前人研究论文中检测到,部分标记位点同时控制几个不同的性状,并发现增效基因不全来自高值亲本。     

用分离群体中的残余杂合系定位大豆C1连锁群的分枝数qBN-c1-1位点

 【目的】大豆分枝数与大豆株型及产量关系密切,检测世代间可稳定遗传的大豆分枝数QTL,为大豆株型和产量育种的分子标记辅助选择奠定基础。【方法】根据科新3号×中黄20杂交组合F2群体构建的分子遗传图谱,对F2:4群体进行QTL定位,并利用定位QTL两侧的标记选择残余杂合个体,构建残余杂合系,对分枝数相关的QTL进行验证。【结果】在F2:4群体将分枝数QTL（qBN-c1-1）定位在C1连锁群区间Satt294－Satt399,贡献率为12.01%,来自于科新3号亲本的加性效应为-0.51;用F2:5选出残余杂合系,将控制大豆分枝数QTL定位在C1连锁群Satt399－Satt361区间,贡献率为11.16%,来自于科新3号的加性效应为-1.74,研究结果与F2:4群体一致。【结论】位于C1连锁群的与分枝数相关的QTL在该遗传背景下可稳定遗传。     

大豆对大豆疫霉菌株Pm14抗性的遗传分析及基因定位

 【目的】研究大豆对大豆疫霉菌株Pm14的遗传模式,并对其抗性基因进行定位。【方法】采用下胚轴创伤接种方法进行抗性鉴定,利用苏88-M21与新沂小黑豆构建的重组自交系群体进行遗传分析,并通过SSR技术结合BSA方法对苏88-M21的抗性基因进行定位。【结果】苏88-M21对大豆疫霉菌株Pm14的抗性由1对主效基因控制,抗病对感病表现为显性。通过分子作图,将抗性基因RpsSu定位于大豆分子遗传图谱O连锁群微卫星标记Satt358和Sat_242之间,与这2个标记的遗传距离分别为3.5 cM和7.4 cM。【结论】苏88-M21对大豆疫霉菌株Pm14的抗性是由1对单显性基因控制的,并将在苏88-M21发现的抗性基因RpsSu定位于O连锁群。     

利用BSA法发掘野生大豆种子硬实性相关QTL

【目的】野生大豆的硬实性是大豆遗传改良利用中的重要限制因素。利用BSA法发掘与大豆种子硬实性相关的QTL,为野生大豆在大豆遗传改良中的合理利用奠定基础。【方法】利用栽培大豆中黄39与野生大豆NY27-38杂交构建F₂和F₇分离群体,从每个单株选取整齐一致的种子,取30粒种子置于铺有一层滤纸的培养皿中,加入30 mL蒸馏水,25℃培养箱中暗处理4 h,设3次重复,分别统计每个培养皿中正常吸胀和硬实种子数。在F₂群体中,选取22个正常吸胀单株（吸胀率＞90%）和16个硬实单株（吸胀率＜10%）;在F₇群体中,选取20个完全吸胀单株（吸胀率=100%）和20个完全硬实单株（吸胀率=0%）,单株DNA等量混合,分别构建2个吸胀和2个硬实DNA池。利用259对在亲本间有多态性的SSR标记对吸胀和硬实DNA池进行检测,筛选在吸胀和硬实DNA池间表现多态性的SSR标记;用192个SSR标记检测F₇分离群体,构建遗传图谱,利用复合区间作图法定位大豆硬实相关QTL。【结果】利用F₂个体构建的吸胀和硬实DNA池,在第2染色体16.3 Mb区间和第6染色体23.4 Mb区间分别检测到10个和8个在两池间有差异的SSR标记。利用这些标记检测F₂群体,将第2染色体的QTL定位于Satt274与Sat_198间的276.0 kb区间,该区间包括已克隆的大豆硬实基因GmHs1-1,解释17.2%的表型变异。第6染色体的QTL位于标记BARCSOYSSR_06_0993与BARCSOYSSR_06_1068间,可解释17.8%的表型变异。利用F₇株系构建的吸胀和硬实DNA池,在第2（27.4 Mb区间）、6（27.8 Mb 区间）和3染色体（18.2 Mb区间）分别检测到11个、9个和4个在两池间有多态性的SSR标记。利用F₇群体构建包括192个SSR标记、覆盖2 390.2 cM的遗传图谱,共检测到3个硬实相关QTL,其中第2染色体定位到的QTL位于标记Satt274与Sat_198间,可解释23.3%的遗传变异。第6染色体定位到的QTL位于标记Sat_402与Satt557之间,可解释20.4%的表型变异。在第3染色体标记Sat_266与Sat_236间发现一个可以解释4.9%表型变异的QTL,与BSA法检测的结果相符。【结论】利用BSA法可以检测到传统遗传作图定位的所有与硬实性相关的QTL,证明BSA法发掘大豆种子硬实性主要QTL的高效性。     

QTL Mapping of Hard Seededness in Wild Soybean Using BSA Method

【Objective】 Hard seededness of wild soybean is an important effector that limits the utilization of wild resources in soybean genetic improvement. Bulked segregant analysis (BSA) was employed to identify major quantitative trait loci (QTLs) related with hard seededness in soybean, which laid a foundation for effective utilization of wild soybean germplasm in cultivated soybean improvement. 【Method】 F₂ and F₇ segregation populations were constructed from a cross between cultivated soybean Zhonghuang39 and wild soybean NY27-38. Uniformly sized seeds were selected from each line, and 30 seeds were soaked in a petri dish with 30 mL distilled water for 4 hours at 25℃. The assay was replicated 3 times. The number of permeable and impermeable seeds were counted. In F₂ population, the first DNA pool was constructed from 22 individuals with permeable seeds (imbibition rate ＞90%), and second DNA pool was constructed from 16 individuals with impermeable seeds (imbibition rate ＜10%). In F₇ population, 20 lines with permeable seeds (100% imbibition) and 20 lines with impermeable seeds (no imbibition) were used to construct two DNA pools, respectively. To detect genomic regions associated with hard seededness, these DNA bulks were genotyped with 259 polymorphic SSR markers to identify markers linked to QTL. A linkage map was constructed with 192 SSR markers, QTLs related with hard seededness were identified by composite interval mapping in F₇ segregation population. 【Result】 Out of 259 SSR loci polymorphic between Zhonghuang39 and NY27-38, 10 and eight polymorphic SSR markers between the permeable and impermeable pools were detected in 16.3 Mb interval on chromosome 2 and 23.4 Mb interval on chromosome 6, respectively, in F₂ population. The QTL region (276.0 kb) located between Satt274 and Sat_198 on chromosome 2 contained previously cloned gene GmHs1-1, the QTL explained 17.2% of the total genetic variation. The other QTL was mapped on chromosome 6 flanked by BARCSOYSSR_06_0993 and BARCSOYSSR_06_1068, accounting for 17.8% of the total genetic variation. In F₇ population, eleven, nine and four SSR polymorphic markers between the permeable and impermeable pools were detected in 27.4 Mb interval on chromosome 2, 27.8 Mb interval on chromosome 6, 18.2 Mb interval on chromosome 3, respectively. A linkage map of 192 SSR markers and covering 2 390.2 cM was constructed through composite interval mapping in F₇ population. Three QTLs related with hard seededness were detected. The QTL on chromosome 2 located between Satt274 and Sat_198, explained 23.3% of the total genetic variation; the QTL on chromosome 6 flanked by Sat_402 and Satt557, explained 20.4% of the total genetic variation; the QTL on chromosome 3 flanked by Sat_266 and Sat_236 accounted for 4.9% of the total genetic variation. 【Conclusion】 In this study, three QTLs related to soybean hard seededness were identified by both BSA and traditional linkage mapping, indicating that BSA is an effective strategy for identifying QTLs in soybean.     

作物分子身份证构建软件ID analysis的编制

【目的】以作物品种或资源的SSR分子标记为基础数据,应用Visual Basic6.0开发作物分子身份证构建配套软件ID analysis,快速准确地筛选引物组合并高效鉴定品种。【方法】作物分子身份证理论由陈庆山提出,其原理是利用SSR标记在材料中的多态性特点,将多个标记进行排列组合,快速有效地区分品种资源的算法--逐步扩增法。通过对40份黑龙江省大豆品种的40对引物数据进行分子身份证构建,阐述该软件的详细操作过程。【结果】利用Visual Basic6.0编程软件设计人机交互界面,通过编程实现核心算法,开发ID analysis软件,软件集成全库构建、部分构建、ID判定、数据合并等功能。其中,全库构建是软件的核心功能,通过全库构建可以快速分析区分材料的最少标记;部分构建可以选择部分目标材料进行区分;ID判定可以在分子身份证数据库构建完成的前提下,对未知材料进行SSR分析,根据获得的分子身份证数据来确定材料是哪个品种或近似品种;数据合并功能可以将多次试验数据整合成一个数据集。利用软件全库构建功能对范例数据进行分析得到以下结果：①在40对引物对40个大豆品种的分子身份证构建中,共有13个引物由于缺失过多,不符合标准被剔除,剔除引物为：Sat_111、Sat_218、Satt231、Satt685、Satt514、Satt551、Satt077、Satt358、Satt424、Satt100、Satt838、Satt893和Satt891。②共有6个引物由于与其他引物相似系数过高,不符合标准被剔除,剔除引物为：Satt253、Satt192、Satt417、Sat_229、Satt127和Satt496。③在分析的40个品种中,共有5个品种具有7个特异等位基因,分别为引物Satt516在材料东农36中显示特异条带3;引物Satt253在材料东农36中显示特异条带1;引物Sat_229在材料嫩丰17中显示特异条带1;引物Satt192在材料东农42中显示特异条带3;引物Satt206在材料北丰19中显示特异条带1;引物Satt244在材料北丰19中显示特异条带4;引物Satt363在材料黑河14中显示特异条带1,因此,可以通过这些特异等位基因直接确定需要鉴定的品种。④仅需7对引物便可将40份大豆品种完全区分开,引物组合为：Satt398、Satt380、Satt453、Satt288、Satt244、Sat_092和Satt206。【结论】编制了用于作物分子身份证构建的软件ID analysis,软件界面友好、使用简便、高效、灵活。实现单个软件完成作物分子身份证的构建,达到了对资源品种鉴定的目的。随着技术的发展和毛细管电泳的应用,开发全自动分子身份证分析系统甚至开发基于分子身份证理论的快速资源鉴定仪将成为可能。     

利用单片段代换系定位水稻粒形QTL

 【目的】水稻谷粒形状（粒长、粒宽和长宽比）是衡量稻米外观品质的重要指标之一，为更好地开展粒形分子育种，对水稻粒形QTL进行分子定位。【方法】以单片段代换系（SSSL）为材料构建分离群体，利用微卫星标记对控制水稻谷粒长和谷粒宽的2个粒形QTL进行分子定位。【结果】粒宽QTL Gw-8被定位于第8染色体长臂末端微卫星标记RM502与RM447之间, 遗传距离均为0.3 cM。在此基础上构建了覆盖Gw-8的物理图谱，RM502与RM447位于同一克隆AP005529，两者之间的物理距离为55.0 kb。粒长QTL gl-3被定位于第3染色体着丝粒附近的微卫星标记RM6146和PSM377之间，遗传距离分别为1.5 cM和11.0 cM。【结论】利用单片段代换系能准确地定位水稻粒形QTL，这两个粒形QTL的定位为其克隆及稻米外观品质的分子育种奠定了基础。     

Study on Marker-assisted Breeding of Soybean Vitamin E

Hefeng 25 variety with low vitamin E content in Heilongjiang Province and Bayfield variety with high vitamin E content in Canada were crossed.A total of 144 F_(2:7) recombinant inbred lines (RILs) were used as materials.The genetic linkage mapping of soybean vitamin E was constructed.Soybean varieties were marker-assisted selected in the interval of refined quantitative trait locus (QTLs).QTLs were identified in α-,γ-,δ-and the total tocopherol contents of soybean seeds.Fine QTLs of soybean vitamin E content were identified in the interval between Sat_239 and Satt022 on N linkage group.It was valuable to narrow the interval by marker-assisted selection (MAS).There were seven major QTLs of vitamin E content in soybean.MAS related to vitamin E content in soybean was carried out in the intervals between Sat_239 and Satt022.Considering all the kinds of agronomic traits,six strains with high yield and good quality of vitamin E were chosen,numbered 4,54,104,114,122 and 135.     

基于SSSL的水稻重要性状QTL的鉴定及稳定性分析

【目的】单片段代换系（SSSL）是通过高代回交和分子标记辅助选择构建的，只含有来自供体亲本的一个染色体片段，遗传背景与受体亲本相同的品系。本研究的目的是利用SSSL检测不同环境条件下水稻重要性状的QTL。【方法】以32个SSSL为材料，随机区组试验设计，在2～4个季节中对水稻22个重要性状的QTL进行分析。【结果】共鉴定出59个QTL，分布于第1、2、3、4、6、7、8、10和11号染色体上。其中的18个QTL能够在2次以上重复检出，稳定性较好的QTL占检出QTL的30.5%，大多数农艺性状的QTL效应较小、稳定性较差。不同的性状，QTL稳定性不同，千粒重、粒长、谷粒长宽比、抽穗天数等性状的QTL较稳定。稳定性好的QTL，不仅具有较大的加性效应，而且受环境影响较小。【结论】利用单片段代换系可以有效地对水稻重要性状的QTL进行多年多季的稳定性分析。水稻大多数重要农艺性状QTL的不稳定性，反映了水稻生长发育过程的可塑性，可能是通过栽培措施使水稻品种获得高产优质的重要遗传基础。