基于SLAF-seq技术的甘蔗遗传多样性和选择信号分析

[目的]通过对不同甘蔗群体进行遗传多样性和选择性清除分析,了解甘蔗基因组中受人工选择的区域及优良基因,以期为甘蔗分子育种提供参考.[方法]对83份甘蔗栽培种和24份细茎野生种共107份材料进行简化基因组测序,以甘蔗割手密基因组为参考,获得基因组SNP基因型数据,分析群体遗传多样性、不同群组的分化系数(Fst),并以此为...     

卵形鲳鲹基因组调研及其SSR分子标记的开发应用

[目的]通过高通量测序技术调研卵形鲳鲹基因组数据并开发SSR分子标记,为卵形鲳鲹全基因组测序与组装、种质资源保护利用及良种选育提供技术支撑.[方法]通过Illumina Hiseq 2500测序平台对卵形鲳鲹基因组进行调研,采用K-mer方法对基因组大小、杂合率、G+C含量及序列重复性等进行分析,从调研数据中分析SSR的分布特征,筛选出多态性SSR位点,并对卵形鲳鲹养殖群体进行遗传多样性分析.[结果]卵形鲳鲹基因组大小为642.68 Mb,杂合率为0.31%,重复序列比例为30.19%,G+C含量为41.45%,提示卵形鲳鲹基因组为简单基因组.基因组初步组装结果显示,Contig总长度为627.23 Mb,N50、N90分别为8.21和1.71 Mb;Scalffold总长度为628.19 Mb,N50、N90分别为10.19和2.04 Mb.从卵形鲳鲹基因组调研数据中共检测出190121条SSR序列,SSR序列分布密度为295.8条/Mb.在所有SSR序列中,以二核苷酸重复基元最多(115557条),占60.78%;其次是三核苷酸重复基元(54839条),占28.84%;六核苷酸重复基元最少(1172条),占0.62%.在二核苷酸重复基元中以TG和AC的重复数较多,分别占二核苷酸重复基元总数的22.99%和21.76%.从合成的50对SSR引物中筛选获得29对多态性SSR引物,采用这29对SSR引物对卵形鲳鲹群体进行遗传多样性分析,结果发现29个SSR位点共检测到98个等位基因,其有效等位基因数(Ne)为1.3998~3.9123(平均为2.6690),期望杂合度(He)为0.2856~0.7444(平均为0.5965),多态信息含量(PIC)为0.2647~0.6968(平均为0.5195);在29个SSR位点中,高度多态性位点(PIC>0.50)有15个,其余14个为中度多态性位点(0.25相似文献   

基于GBS技术开展柚类资源群体遗传评价并发掘酸含量相关基因

【目的】弄清我国柚类种质资源的起源与演化、群体遗传结构和多样性水平，高效利用柚类自然资源群体发掘与果实重要品质性状相关的基因，为柚类种质资源群体的遗传结构研究、起源演化和柚类种质创新提供重要的理论及实践依据。【方法】利用国家果树种质重庆柑橘资源圃中保存的具有广泛遗传多样性和不同地理来源的282份柚类资源作为材料，采用Eco R I限制性内切酶消化基因组DNA后构建GBS文库，然后进行Illumina HiSeq PE150二代测序获得短读序列，通过BWA软件将序列映射到柚参考基因组上，利用SAMTOOLS软件鉴定SNP位点。依据SNP的基因分型结果，进行主成分分析和群体结构分析,并采用邻接法构建系统演化树，分析亚群的遗传多样性水平。选择23个低酸种质和32个高酸种质构成两个群体进行Fst、XP-CLR分析，同时利用282个柚类种质的基因型数据与果实可滴定酸含量的表型数据进行GWAS全基因组关联分析。【结果】利用GBS简化基因组测序技术对282份柚类种质进行测序，获得201.66 Gb的原始测序数据，每个样本的平均测序数据量为0.72 Gb，经过测序深度为5×次要等位基因频率>0....     

克氏原螯虾养殖群体的SLAF测序及遗传多样性分析

【目的】探究克氏原螯虾养殖群体内和群体间的遗传多样性,为引种和群体间杂交以改善养殖群体种质提供参考依据。【方法】以湖北、江西、安徽、浙江和江苏5省克氏原螯虾主产地14个养殖群体的120个个体为研究对象,采用简化基因组测序技术——特定区点扩增片段测序技术（SLAF-seq）进行基因组测序,获得基因组SNP基因型数据,构建群体系统发育进化树,并进行群体结构、主成分和遗传多样性分析。【结果】共鉴定出741147个单核苷酸多态性（SNP）位点,群体系统进化分析表明,14个群体的种源主要来自浙江金华和江苏宿迁,然后再向各地引种迁徙。群体结构分析结果与系统进化分析结果相吻合。主成分分析结果揭示了安徽长丰和滁州群体、湖北荆州龙口及和平2个群体,以及浙江东阳群体等5个群体与其他群体间存在相对较远的亲缘关系,是杂交引种的潜在种源。群体遗传多样性分析显示,14个群体的Ho介于0.2171~0.2801,平均值为0.2476,He介于0.3424~0.3598,平均值为0.3534,PIC介于0.2750~0.2878,群体间相差不大,接近0.25,各群体均接近遗传多样性中等水平的下限。【结论】14个克氏原螯虾养殖群体内的遗传多样性较低,群体间的亲缘关系较接近,品种单一、长期内交迹象明显。通过群体的基因组重测序,能以较低的成本实现对养殖群体遗传多样性的定期监测。     

茄果皮着色光敏性dCAPS标记开发与验证

[目的]本文基于茄亲本及F2材料高通量测序数据,开发茄果皮着色光敏性相关dCAPS标记,为标记辅助选择及果皮着色光敏性基因定位提供理论依据.[方法]以果皮着色光敏感茄品种'蓝山禾线'和光不敏感茄品种'145'及其60个F2单株为材料,通过高通量简化基因组测序技术和群体分离分析法(BSA)相结合,在候选区间内设计dCAP...     

基于GBS测序的湘东黑山羊的亲缘关系及近交系数

利用基因分型测序(GBS)对60只湘东黑山羊(9只公羊、51只母羊)进行基因组测序,获得湘东黑山羊染色体上的SNP数据和连续纯合子片段(ROH)数据。通过SNP数据进行基于G矩阵的基因组亲缘关系分析和NJ聚类分析,构建湘东黑山羊的群体家系结构,并通过ROH数据得到群体平均近交系数。结果表明,60只湘东黑山羊的平均测序深度为9.15X,与参考基因组比对率平均为99.59%;在SNP检测过程中,3只母羊不符合基因型数据质控标准,将其过滤后获得其他57只黑山羊29条染色体上153 046个SNPs位点和1 937个ROH片段;构建的湘东黑山羊8个家系,其中 9只公羊和6只母羊被分为7个家系,另42只母羊被单独分类;基于ROH片段分析的湘东黑山羊群体中每个个体的近交系数均值为0.047,说明湘东黑山羊公羊在繁育过程中有较大的利用空间。     

基于 ddRADseq 的马铃薯品种遗传多样性分析

[目的]收集国内外马铃薯品种(系)资源,研究马铃薯种质群体结构和遗传多样性,开发SNP分子标记,为马铃薯品种鉴定、分子标记辅助选择育种奠定基础.[方法]提取马铃薯嫩芽基因组DNA,利用限制性内切酶MseI和SacI进行双酶切建库,质量检测合格后用Illumina HiSeq平台进行双末端测序,用BWA软件将测序数据与马铃薯参考基因组进行比对,采用GATK软件进行SNP和InDel变异位点检测,利用ANNOVAR软件进行变异注释,并基于上述变异信息对群体结构进行Structure分析、主成分分析(PCA)和遗传多样性分析.[结果]通过简化基因组测序共获得7.50×108条测序reads和2.04×1011个碱基,共检测到39038个变异位点,其中SNP位点36267个,InDel位点2771个;基于上述变异位点的Structure和PCA分析均将研究群体划分为两个亚群,群体系统发生分析表明,G2亚群中的个体聚类在一起,亲缘关系较近,但与其他个体相比G2亚群中的分枝距离中心较远,积累了更多的变异量;群体的平均多态性信息含量PIC=0.3107,期望杂合度He=0.3932,观测杂合度Ho=0.1852,群体自交系数Fis=0.553,表明马铃薯品种(系)间遗传多样性较低;开发了覆盖马铃薯12条染色体且包含120个SNP标记的SNP-Panel,并选取其中的60个标记在46个样品中进行了验证.[结论]研究结果为马铃薯遗传多样性研究、分子标记辅助选择育种、分子身份证开发、遗传图谱构建奠定了一定基础.     

基于SLAF-seq技术的甘薯SNP位点开发

【目的】单核苷酸多态性（SNP）是基因组中最普遍的遗传变异,是构建遗传图谱、完成分子标记辅助育种的一种非常重要的遗传标记。新一代高通量测序平台为SNP位点的检测提供了强有力的技术支持。多倍体作物通常表现为基因组序列大且重复比例高,一直以来多倍体作物的SNP位点挖掘面临巨大的挑战。【方法】共收集300份甘薯种质资源,利用SLAF-seq测序技术进行测序。首先以马铃薯基因组为参照,通过生物信息学分析进行实验方案的系统设计,筛选特异长度的DNA片断,构建SLAF-seq文库。后通过高通量测序的方式获得海量序列,进而通过软件分析比对,获得多态性SLAF标签,最后在多态性SLAF标签上开发大量特异性SNP位点。【结果】对照拟南芥的测序数据与其参考基因组进行比对的结果表明,双端比对效率在本试验中为87.71%,酶切效率为93.22%,说明本试验SLAF建库正常。通过测序共产生498.14 Mb的读长数据,测序后各样品所获得的读长数目在441 595-2 731 920范围内,其中,冀薯4号获得的数据量最大,共计获得2 731 920个读长,对照拟南芥数据量最小,共计获得441 595个读长。测序质量值Q30的范围在88.37%-90.67%,样品3043 Q30测序值仅为87.31%,样品鄂紫1号Q30测序值为91.31%,所有样品Q30值均在80%以上。测序获得GC含量的范围在37.23%-38.09%,样品苏薯9号和浙薯2号存在极端值,样品苏薯9号的GC含量在39.80%,样品浙薯2号GC含量在37.10%,所有样品GC含量均值为37.64%,GC含量普遍不高,说明达到测序要求。本研究共计获得597 094 个SLAF标签,样品的平均测序深度为11.77×,其中多态性SLAF标签260 000个,占SLAF标签总数的43.54%。根据所获得的260 000个多态性SLAF标签来统计SNP位点信息,共计获得795 794个群体SNP位点。【结论】共获得498.14 Mb的读长数据,597 094个高质量的SLAF标签,260 000个多态性SLAF标签,从260 000个多态性SLAF标签上共计开发获得795 794个高质量SNP位点。表明SLAF-seq技术可以很好地应用于甘薯SNP位点的开发,其效率远远高于SSR、AFLP、RAPD等分子标记技术。从全基因组范围获得的SNP位点可以进一步的用来完成后续群体进化分析和特异性SNP标记的开发。     

新疆和西藏棕鳟群体的遗传多样性分析

【目的】了解新疆和西藏地区棕鳟养殖群体的遗传多样性状况,解析两地棕鳟的亲缘关系和遗传差异,为棕鳟的分子辅助育种打下数据和方法基础。【方法】采用第二代高通量测序技术对来自新疆达坂城和西藏亚东的2个棕鳟群体各12个个体进行基因组重测序,利用鉴定得到的多态性信息位点进行群体结构、群体遗传多样性和群体间的选择消除分析。【结果】...     

土壤施用松针对越橘生长·叶片矿质元素含量的影响

[目的]研究土壤施用松针对越橘生长的效果,以获得更适合越橘生长的土壤改良物质。[方法]以1年生高从蓝莓品种M6组培苗为试材,采用田间实验,设8个处理,在越橘生长的土壤中分别加入一定比例的松针和草炭,并加入0.5 kg/m3硫磺粉,对土壤进行改良,通过相关生理指标的对比分析,研究了它们对越橘生长、叶片矿质元素含量的影响。[结果]松针结合硫磺粉能有效地降低土壤pH值,松针+原土的土壤改良类型适合越橘生长,植株的高度、粗度、基生枝数和百叶干重都有明显的增加,松针+粪肥+原土的处理越橘表现出很好的长势,叶片氮、锰元素含量分别为20.40 g/kg和982 mg/kg。[结论]松针是一种行之有效的土壤改良物质,其资源丰富、价格低廉,适用于越橘产业化栽培。     

F3代波杂山羊XKR4基因多态性与生长性状的关联分析

【目的】明确F₃代波杂山羊XKR4基因多态性与生长性状的关联性,筛选出优异基因为后期培育新品系提供理论依据。【方法】以F₃代波杂山羊为研究对象,通过血液DNA混池测序鉴定XKR4基因SNP位点,统计SNP位点的等位基因频率、基因型频率、遗传纯合度（Ho）、期望杂合度（He）、有效等位基因数（Ne）及多态信息含量（PIC）等,以卡方（χ2）检验分析基因型是否处于Hardy-Weinberg平衡状态,并利用SPSS 25.0分析不同基因型与F₃代波杂山羊生长性状的关联性。【结果】 F₃代波杂山羊XKR4基因Intron-1区域存在2个SNPs位点,分别是C194069A和T194091A。C194069A位点的等位基因频率中C>A,优势基因型为CC型; T194091A位点的等位基因频率中T>A,优势基因型为TT型;C194069A和T194091A位点均处于Hardy-Weinberg平衡（P>0.05）。关联分析结果表明:在初生群体中,T194091A位点AA基因型与其他基因型的体斜长存在显著差异（P<0.05,下同）;在3月龄群体中,C194069A和T194091A位点各基因型的生长性状指标间均无显著差异（P>0.05,下同）;在6月龄群体中,C194069A和T194091A位点AA基因型的体重分别与相应位点的CC基因型和TT基因型存在显著差异;在12月龄群体中,C194069A位点AA基因型在体重和胸围方面均极显著优于CC基因型（P<0.01,下同）,在体高方面与CC基因型存在显著差异,T194091A位点AA基因型的体重、体斜长分别与TT基因型呈显著或极显著差异。此外,在0~6月龄和0~12月龄,C194069A和T194091A位点AA基因型的日增重与CC基因型和TT基因型分别存在呈显著或极显著差异。【结论】 F3代波杂山羊XKR4基因存在2个SNPs位点（C194069A和T194091A）,且均表现为AA基因型个体的生长性能优于其他基因型个体,即XKR4基因可作为F₃代波杂山羊生长性状的候选基因。     

陆地棉杂交组合F1、F2苗期优势表现及亲本配合力分析

【目的】筛选优异亲本和强优势杂交组合选育，为棉花F₂生产应用提供理论依据。【方法】以8个核背景不同的陆地棉材料为亲本，采用5×3的NCⅡ遗传交配设计，在大田环境条件下，测定亲本、F₁、F₂和对照品种苗期株高、叶片SPAD值和光合作用参数。【结果】株高、SPAD值和净光合速率的广义遗传力和狭义遗传力较高，部分性状的F₂遗传力高于F₁。苗期各性状一般配合力好的亲本为P₁(中901)、P₂(ZB)、P₆(大桃)和P₇(Z98);杂交组合F₁和F₂在苗期性状(株高、SPAD值、净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率)中特殊配合力表现较好的为组合2(中901×Z98)、组合5(ZB×Z98)、组合7(SJ48×DT)。15个杂交组合的F₁和F₂在苗期各性状中较对照表现出不同的竞争优势，...     

采用GBS-seq技术构建甜瓜高密度遗传图谱

【目的】构建甜瓜高密度遗传图谱,为研究甜瓜重要性状基因定位及功能分析奠定基础。【方法】以甜瓜材料K7-4(高抗霜霉病)和K7-2(高感霜霉病)为亲本,杂交再自交得到 F₂分离群体。构建GBS文库并进行双末端测序,使用滑动窗口的方法进行基因型分型,SAM TOOLS软件检测SNP位点,采用Joinmap 4.0软件进行排图,用perl SVG模块绘制连锁图,用win QTL cart 2.5进行QTL检验,根据复合区间作图法,使用R/qtl软件包进行QTL定位。【结果】构建了总长为4 823.55 cM的遗传图谱,标记间平均遗传距离为1.43 cM。在苗期、生长中期和生长后期共检测到26个与甜瓜霜霉病性状相关的QTL。【结论】基于GBS-seq技术获得了甜瓜高密度遗传图谱,最终将抗霜霉病基因关联到CM3.5.1_scaffold00005上的6,831,227~7,830,935 bp,约1Mb的区间范围内。     

基于SSR的光敏型饲草高粱分子辅助育种体系

【目的】利用分子标记技术对光敏型饲草高粱新品种传统选育方法进行改良,构建分子辅助育种体系,从而提高品种选育效率,降低育种成本,为形成新的育种体系奠定理论基础。【方法】以光敏型（不抽穗）饲草高粱品种晋光1R去雄后为母本、非光敏型（抽穗）饲草高粱BMRC-3-2为父本进行杂交,构建F₂群体。按照光敏与非光敏性状将群体分为两类,各选30株,取叶片提取DNA,利用微卫星分子标记技术（SSR）和集团分离分析法(BSA)对晋光1R/BMRC-3-2的F₂群体进行光敏感基因定位分析,以及特异性SSR引物的设计、筛选;将筛出的特异性引物对F₁杂交种（以晋光1R为亲本选育的高代稳定恢复系作为父本与其他不育系测配得到的F₁代杂交种）进行光敏性鉴定,通过与田间表型对照,确定最终目标引物,从而构建新的光敏型饲草高粱新品种选育体系。【结果】经过SNP index分析,选取99%阈值线最高点前后约250 kb的区域作为性状相关的候选区域,区域总长度为500 kb,共400个SNP位点,对这些SNP位点注释,其中非同义突变或者stop-gain或者stop-loss的SNP位点有6个,最终确定2个候选基因与高粱光敏感性相关,这两个基因位于高粱第7染色体。利用微卫星标记技术开发引物51对,对光敏和非光敏的亲本及F₁杂交种进行毛细管电泳检测,选定1对特异性引物70.2-3,结果表明,以251 bp处出现“单峰”为判断依据,引物70.2-3对50个非光敏型F₁杂交种的鉴选准确率达到100%,所有材料均在251 bp附近出现峰值。以214和251 bp两处附近出现“双峰”为判断依据,该引物对另外50个光敏型F₁杂交种鉴选的准确率达到90%,其中F₁-69、F₁-70、F₁-71这3个材料在214和262 bp附近出现“双峰”;F₁-81仅在251 bp处有“单峰”,而F₁-86则在251和232 bp两处附近出现“双峰”。【结论】发现了控制高粱光敏性的候选基因LOC8068537和LOC8068548,位于高粱第7染色体810 000—1 310 000 bp,获得特异性引物70.2-3,可在一定程度上改良传统育种手段,用实验室验证替代田间测交观察,节省了育种成本,提高了育种效率。     

减数分裂关键基因Spo11和Mlh1在鲫鲤杂交鱼中的遗传分析

【目的】明确鲫鲤杂交鱼减数分裂关键基因（Spo11和Mlh1）的序列和表达特征,揭示异源双亲减数分裂因子在杂交品系的传代中是否存在选择压力,为解析远缘杂交跨越生殖障碍打下遗传学基础。【方法】以已形成稳定品系的鲫鲤杂交鱼为研究对象,包括红鲫（RCC）、湘江野鲤（CC）、鲫鲤杂交子代（F₁）和异源四倍体鲫鲤（4nAT）,通过分子克隆、序列比对及Western blotting等方法研究Spo11基因和Mlh1基因在鲫鲤杂交鱼中的遗传规律和表达特征,并分析其与原始父母本间的关系。【结果】RCC、CC、F₁和4nAT的Spo11基因CDS序列绝大部分为1152 bp,仅4nAT中存在1157 bp的CDS序列;在F₁和4nAT中均稳定获得2种原始亲本的独立遗传片段,且在4nAT中还检测到原始父母本重组基因片段［4n-SPO11-11-2（MT648223）］,其与原始母本RCC-Spo11基因对应片段的相似性为96.2%,与原始父本CCSpo11基因对应片段的相似性为93.7%,表明Spo11基因表达模式并非完全保守性及4nAT存在遗传变异性。Mlh1基因CDS序列在鲫鲤杂交鱼中同样稳定存在,表现出稳定的杂合遗传特征,即F₁和4nAT中既存在RCC-Mlh1基因CDS序列（相似性为99.5%）,也存在CC-Mlh1基因CDS序列（相似性为99.4%）,鲫鲤杂交鱼相应的遗传片段和原始亲本间仅存在极少的基因位点变异。Western blotting检测结果表明,SPO11蛋白和MLH1蛋白在鲫鲤杂交子代中均能正常表达。其中,4nAT的精巢中仅表达相对分子量较大的SPO11-β亚体,而F₁的精巢中仅表达相对分子量较小的SPO11-α亚体。【结论】F₁和4nAT能稳定杂合遗传原始亲本RCC的Spo11基因和Mlh1基因,虽然在CDS序列结构上存在少量差异,但最终都能独立表达相关蛋白,即杂交鱼形成过程中减数分裂关键基因的表达正常可为其跨越生殖障碍打下分子基础。     

F3代香苏杂交猪DKK1基因多态性与生长性状的关联性

【目的】筛选出F₃代香苏杂交猪Dickkopf-1基因(DKKI)的单核苷酸多态性位点(SNPs),并分析基因多态性与生长性状的关联性,为培育香苏杂交猪新品系提供参考依据,同时为深入研究DKK1基因生物学功能打下基础。【方法】通过DNA混池测序的方法对164头F₃代香苏杂交猪群体DKK1基因进行SNPs鉴定,采用Excel 2017计算不同基因型的基因频率、基因型频率、遗传纯合度(Ho)、期望杂合度(He)、有效等位基因数(Ne)及多态信息含量(PIC),以卡方(χ2)检验分析基因型是否处于Hardy-Weinberg平衡状态,并在此基础上分析F₃代香苏杂交猪SNPs位点与生长性状的关联性。【结果】在F₃代香苏杂交猪DKK1基因的Exon-3,4区域发现6个SNPs位点,分别是A2010T、G2012C、C2014T、A2040C、C2042A和G2044C。6个SNPs位点的Ho均高于He,其中,A2010T、G2012C、A2040C、C2042A和G2044C等5个SNPs位点的PIC处于中度多态水平,C2014T位点的PIC则处于低度多态水平。χ2检验结果表明,仅C2042A位点处于Hardy-Weinberg极度不平衡状态(P<0.01),其他5个SNPs位点(A2010T、G2012C、C2014T、A2040C和G2044C)均处于Hardy-Weinberg平衡状态(P>0.05)。关联分析结果表明,F₃代香苏杂交猪DKK1基因A2010T、G2012C、C2014T、A2040C和G2044C位点的不同基因型在体高、胸围、管围、胸深和腿臀围方面表现出差异显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)。【结论】F₃代香苏杂交猪DKK1基因A2010T、G2012C、C2014T、A2040C和G2044C位点不同基因型与体高、胸围、管围、胸深和腿臀围呈显著或极显著相关,可作为培育新品系的主效候选基因或与主基因紧密连锁的分子标记。     

基于亲本对条锈病敏感性预测小麦杂交种的抗性

【目的】通过亲本条锈病的抗性评价预测F₁代杂交种的抗病性,增强杂交小麦抗病育种的可预见性。【方法】以CYR23、CYR31、CYR33、CYR34 4个小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）生理小种作为供试菌源,感病小麦品种铭贤169作为阴性对照,通过成株期混合接种,对13份恢复系（父本）材料和21份不育系(母本)材料及其F₁代杂交种进行抗病性鉴定,并利用Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18、Yr26等抗条锈基因的分子标记或基因标记对其可能携带的抗条锈基因进行分子检测。同时通过半定量PCR方法在亲本及部分F₁代植株的成株期进行条锈菌侵染量测定。【结果】所有材料均未鉴定到Yr5、Yr10、Yr15,Yr26多存在于四川品系,Yr9、Yr17多存在于北方品系,本研究所有恢复系材料均未鉴定到Yr18。亲本抗条锈基因在F₁代杂交种得到了聚合,符合遗传规律,表明分子标记可以用于杂交小麦抗病辅助选育。来自四川的恢复系及其F₁代杂交种整体表现优良抗性,推测其具有纯合显性的抗条锈基因,同时,这些小麦材料可以用于我国小麦抗条锈育种。F₁代的实际鉴定反应型趋于亲本反应型的平均值,二元回归分析结果表明亲本和F₁代的反应型之间有显著相关性（R²=0.812）。来自四川的恢复系及其F₁代对新毒性小种CYR34表现优良抗性,但亲本中未检测到Yr5、Yr15,推测其可能含有未知的抗条锈病基因。利用半定量PCR方法对所有恢复系、不育系和部分F₁代杂交种分别进行了供试条锈菌生理小种的菌量测定,结果显示所有亲本及其杂种中均未检测到CYR23,恢复系15CA50、不育系17L6078和15L7128有少量CYR31侵染,恢复系川13品6、MR1101和川麦98及其F₁代杂交种未检测到CYR33、CYR34。同时发现,对不同生理小种抗性互补的亲本能有效提高F₁代的抗病性。【结论】根据双亲对条锈病的反应型可以预测其F₁代杂交种的抗性水平,双亲的抗病水平越高,其F₁代杂交种的抗性就越好。同时可以选用具有不同条锈病生理小种抗性互补的亲本来提高F₁代杂交种的抗性水平。研究结果有助于探究亲本与F₁代杂交种之间的抗病规律,同时为杂交小麦抗病育种提供可参考的实践方案。     

基于杂交种群体的玉米产量及其配合力的全基因组关联分析

【目的】通过分析陕A群和陕B群选育自交系组配的杂交种产量,评估自交系的配合力,并开展以产量和配合力为目标性状的全基因组关联分析,挖掘产量及其配合力的关联位点,为陕A群和陕B群选育玉米自交系的改良及育种中的应用提供依据。【方法】基于NCⅡ遗传设计,以陕A群和陕B群选育的85份优良玉米自交系为亲本,构建包含246份F₁的杂交种群体,在3个环境下进行产量测试,并评估产量的一般配合力和特殊配合力;利用6H90K芯片进行亲本基因型检测,获得63 879个高质量SNP标记,并进行群体遗传特征分析,在杂交种群体推测出高质量SNP标记55 951个,采用加性模型和非加性模型对杂交种产量、一般配合力和特殊配合力开展了全基因组关联分析,并基于B73参考基因组对显著关联SNPs内的基因进行挖掘和功能注释。【结果】3个环境下的产量表现符合正态分布且变异广泛,产量广义遗传力为59.04%,环境效应显著;杂交种产量、一般配合力和特殊配合力三者之间均达到极显著相关性,杂交种产量与特殊配合力的相关性（r=0.95）大于与一般配合力的相关性（r=0.62）;陕A群与陕B群遗传特征具有一定差异,陕A群具有较高的一般配合力。全基因组关联分析分别检测到7、5和9个SNP与杂交种产量、一般配合力和特殊配合力显著相关（-log₁₀(P)>3.86）,其中4个SNP为杂交种产量和特殊配合力共定位,最终锚定了17个关联SNP。对不同性状关联位点的优势等位基因型分析发现,4个GCA关联SNP受加性效应控制,F₁产量BLUE关联位点可分为4种表现形式,以显性效应为主,其杂合基因型为最优等位基因型或次优等位基因型。通过功能注释发现,候选基因在玉米生长发育和籽粒建成中特异表达,例如GRMZM2G165828、GRMZM2G057557均与玉米籽粒发育相关。【结论】一般配合力和特殊配合力共同影响杂交种的产量,特殊配合力效应影响更大;一般配合力和特殊配合力具有不同的遗传基础,可通过有利等位基因聚集提高一般配合力。在F₁杂交种群体采用全基因组关联分析策略可开展配合力相关遗传解析,挖掘产量及其配合力相关遗传位点,可加速关联位点在分子育种中的应用。     

一个高抗玉米南方锈病基因的QTL定位及遗传分析

【目的】 通过对一个热带高抗玉米南方锈病材料S313与4个高感玉米南方锈病材料组配的8个F₂群体进行两年三季的遗传分析,在表型鉴定的基础上,利用其中1个F₂群体进行局部遗传图谱构建及抗性基因定位,并利用大群体及新开发的分子标记对抗性主效QTL进行精细定位,为进一步克隆该基因奠定基础。【方法】 连续三季对8个F₂分离群体,分3个时期进行病原菌接种,玉米生长后期按1—9级标准等级记载各单株的抗南方锈病级数,进行抗性表型鉴定,最终确定抗、感分离比例。利用56K芯片筛选出2个亲本间多态标记,选择其中均匀分布的192个标记对S313×PHW52的F₂群体中各30个高抗、高感子代进行KASP分型。利用第10染色体短臂上19个SNP标记对整个F₂群体进行分型,构建局部遗传图谱;将遗传图谱与田间抗性表型鉴定结果相结合进行抗性QTL定位。开发初定位区间内10个SNP标记对次级群体进行标记分型,根据交换单株数量大小进一步缩小定位区间。根据玉米B73 Ref Gen_V4参考基因组信息,列出对应定位区间内的所有基因,利用基因的功能注释信息,确定可能与玉米抗南方锈病相关的候选基因。【结果】 8个F₂群体田间抗、感分离比均符合3﹕1的分离比例,说明热带自交系S313对玉米南方锈病的抗性是由1个效应比较大的主效QTL控制。利用56K芯片筛选出2个亲本间的多态标记16 426个。利用192个标记对各30个抗、感子代进行连锁分析,获得了1个抗性连锁标记Affx-90241059。利用19个SNP标记构建了总遗传距离为31.8 cM,标记间平均距离1.77 cM的局部遗传图谱。利用复合区间作图法把该主效QTL定位在标记Affx-91298359与标记Affx-91182449之间,区间大小约2 M。进一步利用F₂大群体及10个SNP标记把该区间缩小到474 K的范围内。玉米参考基因组B73的对应区间内共有63个基因,其中3个基因LOC103640657、LOC100191493、LOC103640673编码的蛋白质与植物抗病性有关,因此把这3个基因列为热带玉米种质S313高抗玉米南方锈病的抗性候选基因。【结论】 S313对玉米南方锈病的抗性是由1个主效QTL控制,并且S313的主效基因定位在第10染色体短臂约0.47 M的范围内。在该范围内有3个玉米南方锈病抗性候选基因。     

陆地棉高密度遗传图谱的构建及产量相关性状的QTL定位

【目的】通过构建高密度SNP遗传图谱，开展棉花多群体产量相关性状的QTL定位，获得稳定性好、精确度高的QTL，为产量性状调控基因的挖掘和有效分子标记的开发提供依据。【方法】以高稳产冀丰1271为母本、优质自交系冀丰173为父本，构建包含200个单株的F₂群体，利用测序基因分型(genotyping by sequencing,GBS)技术开发群体的SNP标记并构建高密度遗传图谱，对F₂、F_2:3、F_2:4群体的衣分、子指和单铃重进行QTL定位，注释主效和稳定QTL位点内的基因并分析基因在不同组织的表达模式，筛选候选基因。【结果】通过简化基因组测序，共获得383.07 Gb数据，包括母本冀丰1271的26.93 Gb、父本冀丰173的27.30 Gb和F₂群体的328.84 Gb,Q30值分别为90.55%、89.95%和95.77%。在F₂群体中开发了1 305 642个SNP标记，其中，用于构建遗传图谱的aa?bb型SNP为410 726个。构建了一张包...