基于SNP和SSR标记的小麦品质性状的QTL定位

为给小麦品质性状的标记辅助选择提供备选分子标记,并进一步定位和克隆小麦部分品质相关性状的QTL,本研究利用普通小麦Heyne×Lakin杂交F2代单粒传获得的145个F8代重组自交系(Recombinantinbred line, RIL)群体,构建了含有2 082对标记(1 980对SNP标记和102对SSR标记)、总长度为2 120.13 cM的遗传连锁图谱,并利用该图谱对小麦连续两年的品质性状(蛋白质含量,湿面筋含量,淀粉含量和Zeleny沉降值)进行了 QTL分析。结果表明,共检测出11个QTL,其中,蛋白质含量有2个QTL,位于2A和5A染色体上,可解释的表型变异率6.94% 12.55%;湿面筋含量QTL有1个,位于5A染色体上,可解释的表型变异率8.40%~ 12.96%;淀粉含量QTL有3个,位于2A和5A染色体上,可解释的表型变异率9.78%~11.23%;Zeleny沉降值QTL有5个,位于2A、5A和7D染色体上,可解释的表型变异率4.75% 20.15%。其中5A染色体上存在这些品质性状QTL富集区,同时具有“一因多效”QTL位点。这个区段的发现,为小麦品质育种提供了参考依据。     

小麦材料CH7034中成株期抗白粉病QTL定位

小麦生长过程中常因白粉病侵扰而造成产量和品质损失,发掘新抗源、鉴定新位点是小麦品种抗性改良的基础。CH7034是本实验室选育的一份抗白粉病材料。本研究利用芯片技术对CH7034与感病品种SY95-71的重组自交系(recombinant inbred lines, RIL)群体进行扫描,结合3年成株抗白粉病鉴定数据,鉴定出5个QTL-Pm,之后开发SSR标记对主效位点QPm.sac-2B.1 (表型变异解释率为30.6%~33.6%)进行图谱加密,进一步将其定位在小麦2B染色体长臂683 034 934~703 889 622基因组区段内,侧翼标记为X2BL-NRM12和X2BL-NRM17。本研究结果为小麦抗病育种提供了新抗源和可用于PCR检测的常规分子标记。     

小麦LMW-GS基因的分离与归类

本研究以湖北省小麦栽培品种鄂麦18为材料,采用Glu-D3位点特异性的引物,以叶片DNA为模板,进行PCR扩增.经过PCR产物与克隆载体的连接、连接产物转化感受态E.coli DH5α、蓝白斑筛选以及菌落PCR鉴定,获得34个阳性克隆;经测序分析获得两个LMW-GS基因完整编码序列,在GenBank中的基因登记注册号为DQ822593和DQ822596,其中,DQ822593编码序列全长1 287 bp,DQ822596编码序列全长908 bp,所推导的蛋白质都含有8个半胱氨酸残基,1～19个氨基酸为前导信号肽序列,前者属于LMW-GS中的Type Ⅰ类,后者属于TypeⅡ类,目前正在鉴定这两类基因的功能.     

模拟干旱条件下水稻苗期形态性状的QTL定位

以抗旱性差异较大的亲本小白粳子和空育131以及其后代180个F2∶3家系群体为试验材料,构建了包含99个SSR分子标记的遗传连锁图谱,利用浓度为15％PEG-6000模拟干旱胁迫条件.在两种条件下,共检测到影响胚芽鞘长、苗高、主根长和根数的QTL 26个,分别位于水稻的第1、2、3、4、5、6、7、8、12条染色体上,贡献率变幅在4.53％～37.22％之间.其中控制苗高的QTL11个,控制胚芽鞘长的QTL 5个,控制主根长的QTL 5个,控制根数的QTL 5个.在第2条染色体的RM1358-RM1347区间和第6条染色体上的RM461-RM162区间发现了控制多个性状的QTL,在第2条染色体的RM1358-RM1347区间和第8条染色体的RM1384-RM547区间还检测到了在两种条件下同时控制胚芽鞘长和主根长的QTL.     

基因型和环境及其互作效应对旱肥地小麦产量性状的影响

黄淮冬麦区旱肥组区试是国家小麦区域试验的重要组成部分。小麦品种的高产、稳产及广适性一直是育种工作的主要目标之一,也是品种审定的重要参考依据。小麦品种在多环境试验中普遍存在基因型效应、环境效应及二者之间互作效应,科学评价品种的高产、稳产性及适应性有助于全面了解品种的特性。本研究采用GGEbiplot方法,分析了连续2年国家黄淮旱肥地区域试验中‘泰科麦30’等参试品种丰产性、稳产性和适应性,同时采用该方法中的"成对比较"功能图对‘泰科麦30’与该组对照品种‘洛旱7号’在试验区域的不同产量适应性做了比较。结果表明‘:泰科麦30’在2年多环境多品种试验中,其丰产性、稳产性表现优良‘;泰科麦30’在2年区域试验中的高产稳产性综合表现优于对照品种‘洛旱7号’‘;泰科麦30’产量适应性在所有参试品种中表现较好,在黄淮旱肥麦区大部分地区均适宜种植;在黄淮旱肥麦区的绝大部分地区‘,泰科麦30’产量比对照品种产量高,其种植优势明显。本研究表明:GGE双标图分析方法具有有效性、直观性的特点,可用于合理评价黄淮旱肥组区试品种的丰产性与稳产性、品种适宜种植区域划分等方面,明确了‘泰科麦30’是兼备丰产性、稳产性和广适性的理想品种,也可为其他作物或植物数量性状的综合评价提供借鉴。     

甘薯淀粉含量的QTL定位

本研究以高淀粉甘薯品种漯徐薯8号(母本)和低淀粉甘薯品种郑薯20(父本)杂交得到的F1分离群体,选择其中240个单株为材料,以该群体所构建的分子连锁图谱为基础,以2008年和2009年所测定的淀粉含量为指标,采用复合区间作图法并利用QTLMapper2.0软件分析了甘薯淀粉含量的QTL。实验结果表明,检测到了1个主效位点,位于父本郑薯20的Z31连锁群上a02b40.02ds**和a08b37.03fs*两个标记之间,QTL的加性效应为-0.73,解释表型变异的7.70%。定位甘薯淀粉含量相关的QTL,将为发掘与淀粉含量相关的基因奠定基础。     

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。     

小麦燕大1817×北农6号重组自交系群体在正常和盐胁迫水培条件下苗期性状的QTL定位

小麦苗期性状能够指示品种的耐盐性。本研究以小麦骨干亲本燕大1817与品系北农6号衍生的230个重组自交系为材料,利用2013年3个不同时间的水培试验数据和已经构建的SSR和SNP高密度遗传连锁图谱分别对正常和盐胁迫条件下根数和最长根长等7个苗期性状进行QTL定位。利用完备复合区间作图法(ICIM)共检测到69个加性效应QTL(LOD≥2.5),分布于除1A染色体外的所有20条染色体上,单个QTL解释的表型变异率为2.70%~19.00%。有46个QTL的增效效应来自于燕大1817,有23个QTL的增效效应来自于北农6号。有12个QTL能够在3个或3个以上的环境中被检测到,在燕大1817中定位到稳定的多分蘖主效QTL QTn.cau-7BS.1和盐胁迫条件下特异表达的根数QTL QRn.cau-2A,解析了小麦骨干亲本燕大1817的繁茂性和抗逆性遗传基础,为解析小麦品种耐盐遗传机制和耐盐性的分子标记辅助选择提供了重要信息。     

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。     

利用“永久F2”群体进行小麦幼苗根系性状QTL分析

为了研究小麦苗期根系性状的遗传,以小麦品种花培3号和豫麦57的杂交DH群体组配了一套含168个杂交组合的“永久F₂”群体。利用WinRHIZO根系分析系统测定四叶一心期小麦水培幼苗根系总长度、直径、表面积、体积、根尖数、最大根长、茎叶干重、根干重及根茎干重比9个性状。采用复合区间作图法分析幼苗根系8个性状的QTL,定位了7个加性效应QTL和12对上位性互作QTL,包括加性效应、显性效应,加加互作、加显互作和显显互作,分布在1A、1D、2A、2B、2D、3A、3B、5D、6D和7D染色体上,单个QTL可解释0.01%~11.91%的遗传变异。在染色体2D上XWMC41至XBARC349.2区间检测到同时控制总根长和根干重的一个QTL。上位性对苗期根系生长发育有重要作用。试验结果表明,苗期根系性状的遗传机制较复杂, 因此在育种中要综合考虑根系各性状之间的关系,保证根系协调统一、发达健壮。     

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。     

玉米开花期性状的QTL及杂种优势位点定位

开花期是玉米进化和适应过程中的重要性状,明确开花期杂种优势的遗传机制对培育适应不同生态区的优良玉米品种具有重要的意义。本研究利用以许178为受体,综3为供体构建的包含203个SSSL的单片段代换系群体及其与许178的测交群体,通过2年3个试点玉米开花期性状(散粉期、吐丝期和散粉至吐丝间隔)QTL和杂种优势位点(HL)分析,分别鉴定出40个开花期相关性状的QTL和37个开花期相关性状的HL。其中6个QTL和4个HL在3个地点被同时检测到。在所检测到的染色体区段中,11个区段同时包含调控开花期的QTL和HL。该研究为进一步解析玉米开花期遗传机制和开花期杂种优势的遗传机制提供了基础。     

小麦种子根结构及胚芽鞘长度的QTL分析

为探讨小麦种子根结构及胚芽鞘长度的遗传基础,以小麦DH群体(旱选10号×鲁麦14)的150个株系为材料,利用凝胶室培养幼苗,测定种子根的数目和最大根长、胚芽鞘长度、根苗干重比等性状,并通过扫描仪测定幼苗种子根的总长度、根直径及角度。利用已经构建的DH群体遗传连锁图谱,采用基于混合线性模型的复合区间作图法分析上述性状的QTL。在1A、1B、2B、2D、3B、4A、4D、5A、5B、6A、7A和7B共12条染色体上检测到12个加性效应QTL和7对加性×加性互作效应QTL。QTL的加性效应值在0.02~8.45之间,对表型变异的贡献率为5.64%~12.37%。7对加性×加性互作效应QTL分布在1A–2B(2)、1A–6A、1B–2D、5B–6A、6A–7A和6A–7B等6对染色体之间,其互作效应值为0.20~7.45,对表型变异的贡献率为8.70%~15.90%。在染色体3B和7A上各检测到1个种子根结构相关性状的QTL簇。     

甜高粱茎秆含糖量性状的QTL定位

本研究以低茎秆含糖量的粒用高粱品系LR625(P1)和高茎秆含糖量的甜高粱品系Rio(P2)杂交获得的234个F2:3家系为试验材料,构建了含有92个高粱SSR标记、6个玉米SSR标记和自主开发的28个INDEL标记的遗传连锁图谱,并进行了茎汁混合锤度、茎秆重和出汁率性状的QTL定位。研究结果显示:共检测到7个与茎汁混合锤度有关的QTL,分布在高粱的第LG-3、LG-5、LG-7和LG-9连锁群上,解释的总表型变异为62.45%;4个与茎秆重有关的QTL,分布在高粱的第LG-2、LG-5、LG-6和LG-7连锁群上,解释的总表型变异为60.92%;8个与出汁率有关的QTL,分布在高粱的第LG-1、LG-2、LG-3、LG-6、LG-7和LG-9连锁群上,解释的总表型变异为99.75%。研究结果有助于深入理解茎秆含糖量遗传基础,为茎秆含糖量QTL精细定位和基因挖掘提供依据。     

玉米耐旱相关性状的QTLs研究

干旱是影响玉米生产的主要非生物胁迫因素之一，所以玉米的耐旱性遗传改良是玉米育种的一个重要目标。随着DNA标记的应用可鉴定玉米耐旱相关性状的QTLs，为分子标记辅助育种奠定基础，给玉米耐旱性的遗传改良提供一个新的途径。本文综述了玉米耐旱相关性状QTLs的研究现状和应用并对玉米耐旱QTLs深入研究的方向作出了展望。     

CIMMYT小麦种质C615抗叶锈病QTL分析

由Puccinia triticina引起的叶锈病是小麦主要病害之一, 引进种质C615具有叶锈病成株期抗性, 但其抗病性遗传机制尚不清楚。本研究以抗病亲本C615与高感叶锈病亲本宁麦18构建的F_2:7代重组自交系群体为材料, 利用337对多态性SSR标记构建遗传连锁图谱, 结合2016、2017连续两年的叶锈病鉴定结果进行复合区间作图, 结果在1BL、2DS、3BS、4DL和6BS染色体上共发现了5个抗性QTL, 暂命名为QLr.njau-1BL、QLr.njau-2DS、QLr.njau-3BS、QLr.njau-4DL和QLr.njau-6BS。其中, QLr.njau-1BL、QLr.njau-3BS和QLr.njau-4DL在两年均被检测到, 分别解释10.1%~15.7%、10.9%~13.5%和8.2%~9.0%的表型变异; 另2个QTL只在一年被检测到, 解释6.2%和9.2%的表型变异。除QLr.njau-2DS外的4个抗性QTL均来源于抗病亲本C615。QLr.njau-1BL和QLr.njau-4DL分别与已报道的慢病性基因Lr46、Lr67在同一区域, QLr.njau-3B可能为一个新的抗叶锈病QTL。此外, 本研究在C615/扬麦13 (轮回亲本)BC₄F₅回交群体中选出了15个农艺性状优良且抗叶锈病的株系, 利用与C615所含抗性QTL紧密连锁的7个SSR标记对其进行基因型检测, 结果显示所有这15个株系均含有来自C615的抗性QTL, 且有3个株系聚合了全部抗性位点, 表明C615可作为抗源亲本用于高产、抗病育种。本研究结果将为分子标记选育抗叶锈品种提供材料和技术支撑。     

普通小麦多酚氧化酶活性的QTL分析

多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）是引起面团（片）颜色褐变的主要原因。利用122对SSR引物、4对贮藏蛋白的STS引物和10对AFLP引物组合，分析了中优9507´CA9632的71个DH系的基因型，构建了由173个位点组成的遗传连锁图，在小麦21个连锁群上覆盖2 881 cM。将该群体种植于3种环境，采用复合区间作图法（CIM）进行了P