玉米子粒脂肪含量的全基因组关联分析

利用分子标记对控制玉米脂肪合成的关键基因进行定位,从分子水平上阐明其遗传机理,提高高油玉米的育种效率。以吉林省80份核心玉米自交系为关联群体,2014年和2015年分别在吉林农业大学试验地进行田间试验,将自交收获的果穗晾晒脱粒后用NIRFlex N-500近红外光谱仪测定其子粒脂肪含量。同时使用Illumina PE150测序仪对80份玉米自交系进行全基因组重测序,共获得1 490 007个高质量的SNP用于后续的关联分析。结果表明,玉米子粒脂肪含量的变异范围为2.83%~6.81%,广义遗传力为63.3%。经过两年1点的全基因组关联分析共筛选得到10个SNP位点与子粒的脂肪含量显著关联(P0.000 001),解释的表型贡献率为0.65%~34.5%,其中位于染色体框4.01的SNP标记表型贡献率最高为34.5%。在显著性SNP位点(P0.000 001)的连锁不平衡区域(5.2 kb)内共挖掘出6个候选基因,分别预测编码MYB转录因子、果胶酯酶、谷氨酰胺合成酶和3种无特征功能的假定蛋白,可能与脂肪的合成代谢密切相关,可为高油玉米材料的分子标记辅助选择及克隆调控玉米子粒脂肪含量的关键基因提供参考。     

大豆水溶性蛋白质的全基因组关联分析

为进一步解析中国大豆种质水溶性蛋白的遗传基础,为大豆高水溶性蛋白质的分子标记辅助选择育种及品质改良提供理论依据,本研究以224份大豆种质为试验材料,于2017和2018年对大豆水溶性蛋白质含量进行测定,利用1 514个高质量的SNP标记分别对2017、2018年水溶性蛋白质含量及两年均值进行全基因组关联分析,共检测到18个显著关联的SNP标记,这些SNP标记涉及16个位点,有8个位点至少被检测到2次,其余8个位点仅被检测到1次,表明其受环境因素影响较大。16个位点中有7个尚未见报道,分别位于8、11、13、14和15号染色体上,是新发现的控制大豆水溶性蛋白的位点。对表型变异解释率较高且稳定关联的2个位点qWSPC7和qWSPC8-1候选区间内的基因进行预测,共获得25个候选基因,其中有7个基因(Glyma.07g195000、Glyma.08g103100、Glyma.08g108900、Glyma.08g105100、Glyma.08g107800、Glyma.08g107700和Glyma.08G115800)在大豆籽粒、根或根瘤中具有较高的表达水平。这些基因可作为水溶性蛋白质的候...     

玉米苗期抗旱性的全基因组关联分析

对80份吉林省玉米骨干自交系进行重测序及苗期抗旱性表型测定,利用1 490 007个高质量的SNP标记位点对玉米苗期抗旱性进行关联分析。结果表明,共筛选出2个与玉米苗期抗旱性显著关联的SNP位点,分别位于染色体框3.06和5.04位置。在显著SNP位点的连锁不平衡范围内挖掘出2个候选基因,预测其一与植物的生长发育及非生物胁迫相关,另一与脯氨酸合成相关。     

玉米子粒氮浓度全基因组关联分析

利用 253 份玉米自交系为关联群体,利用一般线性模型(GLM)、混合线性模型(MLM)、固定和随机模型交替概率统一(FarmCPU)和基因组相关预测集成工具(GAPIT),分别对其子粒氮浓度进行全基因组关联分析。结果表明,共鉴定 25个与子粒氮浓度显著关联的 SNP(P<1.72E-05)。其中,GLM、FarmCPU和GAPIT方法分别检测到12、15和1个位点。S3_202120604、S1_2007087 47和S5_10258682在GLM和FarmCPU两种方法中均能检测到。Bin1.06、Bin3.07、Bin5.04、Bin1.07和Bin5.02可能是影响子粒氮浓度的重要区段。共挖掘30个相关候选基因,其中 Zm00001d031747、Zm00001d031749、Zm00001d031753、Zm00001d043502和Zm00001d01339等可能是影响玉米子粒氮浓度的关键候选基因。     

大麦耐盐相关性状的全基因组关联分析

为挖掘控制大麦耐盐相关性状的重要位点及候选基因,以国内外不同遗传背景的164份大麦品种为材料,在大麦萌发期,用200 mmol·L^-1NaCl处理种子,测定大麦相对发芽率、生根数、根长、芽长、鲜重5个指标并分析其相关性。结果发现,200 mmol·L^-1NaCl处理显著影响了大麦的生长,5个被测指标的变异系数为20.29%~63.00%。除相对发芽率外,其他性状间均呈显著正相关,相关系数为0.41~0.68。通过全基因组关联分析,发现148个SNP位点与大麦耐盐性显著关联;筛选出5个可靠SNP位点,分别分布在1号、 2号、3号、6号、7号染色体上。通过比较大麦基因组,挖掘出26个可能与大麦耐盐性状密切相关的候选基因,包括HORVU7Hr1G097370和HORVU7Hr1G097390编码碱性亮氨酸拉链域转录因子家族蛋白、HORVU7Hr1G096920编码高亲和K⁺转运体、多个基因家族编码过氧化物酶超家族蛋白等。这些候选基因可为大麦耐盐品种选育提供参考。     

温热带玉米株高的全基因组关联分析

以365份遗传背景丰富的玉米自交系为材料,采用自主研发的55K芯片,在海南三亚、河南新乡和北京顺义3个环境下对玉米自交系株高进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)。结果表明,株高在3个环境下变异非常丰富,有从低纬度到高纬度逐渐增加的趋势,株高在基因型、环境、基因型与环境互作方面均达极显著差异水平。全基因组关联分析表明,不同环境下均检测到与株高显著关联的位点,在第1、3、5、6、7、8号染色体上均发现了显著关联的SNP。新乡和顺义环境下,在bin5.05区段发现了显著关联的SNP;三亚和顺义环境下,在bin6.05区段发现了显著关联的SNP。对关联分析显著的SNP位点比对到B73参考基因组上,在maizeGDB网站上得到22个最可能的候选基因,为探索玉米株高遗传机制提供参考。     

陆地棉自然群体纤维强度性状的全基因组关联分析

纤维强度是衡量棉花纤维品质的重要指标之一。了解棉纤维强度形成的遗传基础对棉花纤维品质的遗传改良具有重要的指导意义。本研究利用83份纤维强度差异显著的陆地棉材料,采用广义线性模型（General linear model, GLM）,对5个环境的纤维强度及最佳线性无偏估计值（Best linear unbiased prediction,BLUP）进行全基因组关联分析（Genome-wide association study,GWAS）。结果表明,各环境纤维强度基本符合正态分布,且存在丰富的变异,变异系数为5.55%～8.44%,广义遗传力达到88.67%。GWAS共检测到19个稳定的显著关联SNP位点,分布在A01、A06、D05、D08、D10、D11和D13等7条染色体上,合并为9个数量性状位点（Quantitative trait locus, QTL）区间,其中4个QTL区间与前人定位的QTL区间重叠,其它5个QTL区间是本研究新发现的控制纤维强度性状的稳定位点。根据区间内基因的表达模式及功能注释,共筛选出4个可能与纤维强度相关的候选基因。本研究通过对棉花纤维强度进行全基因组关联分析,为棉花纤维品质性状的分子遗传改良奠定了基础。     

春小麦主要籽粒性状的全基因组关联分析

为挖掘控制春小麦主要籽粒性状的关联SNP及候选基因,以国外引进品种、新疆地方品种、新疆自育品种共298份春小麦品种为材料,利用小麦55K SNP芯片,对5个环境下小麦千粒重、粒长、粒宽3个主要籽粒性状进行基于Q+K混合线性模型(mixed linear model, MLM)的全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。结果表明,供试小麦品种的3个主要籽粒性状在5个环境下的变异系数为3.89%～19.77%,其中粒宽的变异幅度最小,千粒重的变异幅度最大。不同环境中,新疆育成品种的3个主要籽粒性状的平均值均最高,而新疆地方品种的3个籽粒性状的平均值均最低。GWAS结果表明,共检测到84个与小麦主要籽粒性状显著关联的稳定SNP位点,它们分布在小麦的21条染色体上,单个SNP位点可解释3.74%～11.18%的表型变异。在1B、2B、3B、4B、5A、5D染色体上检测到6个同时关联多个籽粒性状的稳定位点。对84个SNP位点进行候选基因筛选,筛选到6个可能与小麦主要籽粒性状相关的候选基因,可作为小麦籽粒研究的重要基因。     

不同播期条件下大豆开花期性状的全基因组关联分析

开花期是决定大豆生态适应性和产量的重要性状,研究大豆开花期的遗传规律,解析大豆开花调控的分子基础,对大豆品种适应性改良具有重要意义。本研究选用来自北方、黄淮海和南方三大生态区的87份中国品种及31份美国大豆品种,在北京进行春、夏季分期播种,获得10个播期环境下的开花期数据,并利用Illumina BARCSoySNP6K iSelectBeadChip芯片对大豆品种进行SNP分型。通过群体结构分析、聚类分析和PCA分析,将供试大豆品种分为两个亚群。利用TASSEL软件PCA+K模型,结合5 126个SNP标记,对开花期进行全基因关联分析,得到18个显著关联位点,其中14个位点在2个以上的环境中稳定表达,4个位点只在单一环境中被检测到,表明其受光温环境影响较大。通过对显著关联位点进行预测,共发现31个候选基因,其中有2个（Glyma10g36600和Glyma19g37890）已在此前的研究中被证明与大豆开花有关,而Glyma03g33470、Glyma11g15650、Glyma05g01510和Glyma19g07162与拟南芥中相关的开花调控基因同源,推测这4个基因在大豆中也参与开花调控。11个尚未见报道的新位点分别位于3、4、5、9、10、14、16和17号染色体上,可能存在控制大豆开花期的新基因。     

青贮玉米中性洗涤纤维含量全基因组关联分析

中性洗涤纤维(NDF)是衡量青贮玉米纤维质量重要指标之一.以341份玉米自交系为材料,于2018年在沈阳和通辽种植并收获,对其秸秆NDF含量测定.利用全基因组重测序获得高质量的6 276 612个SNPs用于全基因组关联分析,结果表明,在所有染色体上共检测到69个显著SNPs位点(P＜1.0x10-6),在显著水平P＜...     

异地种植对微胚乳玉米百粒重和含油率的效应研究

在广西南宁和山西平遥两个试点分别种植16个微胚乳玉米杂交组合和一个群体,测定百粒重和子粒含油率,并估算广义遗传率。结果表明,16个供试杂交组合的百粒重在不同地点间、不同组合间及组合×地点间差异都达到极显著水平,广西南宁各组合的百粒重均高于山西平遥,平均高出1.12g;供试群体在山西平遥的百粒重极显著高于广西南宁,约高出0.62g。16个供试杂交组合在两个地点子粒含油率的差异达到了极显著水平,山西平遥试点的含油率极显著高于广西南宁,平均高出0.62%,基因型间含油率的差异达到极显著水平,且基因型间的差异大于地点间的差异;供试群体在山西平遥的含油率也极显著高于广西南宁,平均含油率高出3.2个百分点。百粒重在两地的广义遗传率相差较大,含油率的广义遗传率在两地都比较高。由遗传进度分析可知,百粒重和含油率都是单点选择的效果优于两地联合选择。     

玉米株高和穗位高的全基因组关联分析

以580份遗传多样性丰富的玉米自交系为关联群体,利用分布于全基因组的31 826个单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNPs)分别对株高和穗位高性状3年表型值及BLUE(Best Linear Unbiased Estimate)值进行全基因组关联分析。结果表明,4个环境下共检测到58个显著性SNPs,共定位的SNPs有6个,其中3个与株高显著关联,4个与穗位高显著关联。在共定位显著标记440 kb范围内,共检测到76个关联基因,其中66个有基因描述,53个基因在GO(Gene Ontology)富集分析中得到分类,可归类到20类生物过程、10类分子功能以及8类细胞组成。综合基因功能注释和GO富集分析结果,预测了7个可能与株高和穗位高性状有关的候选基因。     

玉米品种穗轴重和出籽率等性状的相关及遗传关系研究

以先玉335的亲本及2个美系材料和自选系为试验材料,组配16个杂交组合,在保苗61 530株/hm2的条件下进行产量比较,同时分析子粒水分、穗轴重、出籽率等相关数据,进行简单相关和遗传分析。结果表明,杂交种穗轴重与出籽率呈极显著负相关;出籽率与双亲平均穗轴重、父本穗轴重呈极显著负相关,与双亲平均出籽率、父本出籽率呈极显著正相关;百粒重与产量呈显著正相关,与子粒水分呈显著负相关,与父本百粒重呈显著正相关;产量与父本百粒重呈极显著正相关,与双亲平均百粒重呈显著正相关。穗轴重、百粒重遗传累加效应极显著,超高亲效应明显;出籽率以遗传累加效应为主,存在超亲效应。组配新组合途径可以直接利用PH6WC及Reid系统的美系材料与自选系组配,从而获得高出籽率的品种。     

Genome-Wide Association Analysis and Allelic Mining of Grain Shape-Related Traits in Rice

Excavating single nucleotide polymorphisms(SNPs) significantly associated with rice grain shape and predicting candidate genes through genome-wide association study(GWAS) can provide a theoretical basis for discovery and utilization of excellent genetic resources in rice. Based on 16 352 SNPs, 161 natural indica rice varieties with various grain sizes in southern China were used for GWAS of grain shape-related traits, referring to grain length(GL), grain width(GW), 1000-grain weight(TGW), and grain length/width(GLW). Phenotypic statistics showed that coefficient of variation values for these four traits GL, GW, TGW and GLW were 9.92%, 9.09%, 20.20% and 16.38%, respectively. Each trait showed a normal distribution, and there was a certain correlation between these traits. Through general linear model correlation analysis, a total of 38 significant loci were identified, and a range of 100 kb upstream and downstream of the significant loci was identified as the candidate interval. On chromosome 3, GS3 and q GL3 were found to regulate GL. On chromosome 6, TGW6 and GW6 a were found to regulate TGW. Also, some QTLs related to grain shape were found on chromosomes 5 and 9. Besides that, using sequenced 3 K-germplasm resources, we found that there are 22 overlapped varieties between these two natural populations. Twenty-six SNPs and fourteen haplotypes were identified in five regions of GS3 genes. The detection of multiple candidate genes/QTLs within the candidate interval is beneficial for further excavation of superior rice genetic resources.     

玉米杂交当代F_0百粒重的遗传分析

以139份DH系为母本、以百粒重不同的3份材料为父本通过不完全双列杂交,针对F0的百粒重的遗传效应研究探讨。结果表明,玉米杂交种F0百粒重的遗传属于加-显-上模型,广义遗传力为99.97%,狭义遗传力为59.10%;正向显性效应大,负向显性效应小;正向上位性效应大于负向上位性效应。     

玉米种子耐储性的全基因组关联分析及候选基因预测

以197份玉米自交系为试材,人工加速老化后进行标准发芽试验,检测种子耐储性相关表型性状,结合平均分布于玉米基因组的SNP标记进行关联分析,挖掘关联SNP位点和候选基因.结果 表明,共检测出8个与相对发芽势(RGE)、相对发芽指数(RGI)、相对活力指数(RVI)和相对简易活力指数(RSVI)等性状呈显著关联的SNP位点...