基于SNP标记连锁图谱的玉米花期性状QTL定位

以豫86×豫M1-7构建的RIL群体为作图群体,结合SNP和基因芯片技术对RIL群体进行基因型分析,构建连锁图谱,进行玉米开花期相关性状的QTL鉴定。通过对2年3点玉米开花期相关性状QTL分析,共鉴定到48个开花期性状相关的QTLs,包括18个抽雄期QTLs、16个吐丝期QTLs和14个散粉期QTLs。这些QTLs分别分布在第1、2、3、5、6、7、9、10号染色体上,单个表型贡献率范围在1.67%～20.33%;有一个QTL在3个环境下稳定检测到,3个QTL在2个环境下稳定检测到;有控制吐丝期的qDTS3-1（2018年郑州）和qDTS3-1（2019年郑州）在两个环境下稳定检测到,且贡献率为15.44%和10.12%;一个贡献率达到13.01%的环境性稳定性位点qDTA9-3,可以供分子标记辅助育种选育目标性状。     

大麦穗长和株高QTL的鉴定

为挖掘大麦穗长和株高的QTL位点,以1个大麦重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体（以J36528和BMJ89为亲本,包含125个F₁₀代）为材料,基于本课题组前期利用DArT标记构建的连锁图谱,结合4年2点共6个不同生态环境测得的穗长和株高表型数据,鉴定大麦穗长和株高QTL。结果表明,共鉴定到3个穗长QTL和2个株高QTL,分别分布在2H、3H、6H和7H染色体上,其中,穗长位点 Qsl.sicau-JB-2H在2个环境中被检测到,能够解释11.38%~14.66%的表型变异; Qsl.sicau-JB-7H在6个环境中均被检测到,能够解释35.10%~46.34%的表型变异;而 Qph.sicau-JB-6H仅在1个环境中被检测到,可解释17.99%的表型变异。株高位点 Qph.sicau-JB-6H在5个环境中均被检测到,能够解释16.36%~21.18%的表型变异;而 Qph.sicau-JB-3H仅在1个环境中被检测到,可解释15.40%的表型变异。本研究为解析大麦植株形态和产量性状遗传机制以及分子辅助育种奠定了基础。     

四倍体小麦株高和穗长性状的QTL定位及其遗传效应分析

株高和穗长是影响小麦高产稳产的重要农艺性状。为进一步发掘控制株高和穗长的主效QTL,以硬粒小麦矮兰麦和野生二粒小麦LM001构建的F₈代重组自交系（RIL）群体为材料,基于小麦55K SNP芯片构建的遗传连锁图谱,并结合5年8个生态环境的株高和穗长表型数据,进行QTL定位和遗传解析。结果表明,在RIL群体中,株高和穗长均呈现正态分布,符合数量性状遗传特征。共检测到24个QTL,其中7个与株高相关,分布在2A、2B、4B、5A、6A和7A染色体上,可解释7.46%~20.03%的表型变异;17个与穗长相关,分布在2A、2B、3A、4A、4B、5A和6B染色体上,可解释6.52%~17.10%的表型变异。控制株高的 QPh.sicau-AM-4B和 QPh.sicau-AM-7A以及控制穗长的 QSl.sicau-AM-2B.2和 QSl.sicau-AM-4B.4能够同时在单环境和多环境分析中检测到,为稳定的主效QTL,分别解释了9.17%~20.03%、10.44%~ 14.48%、10.41%~16.29%和7.54%~11.70%的表型变异。此外,在RIL群体子代中存在超亲分离现象,进一步的QTL聚合效应分析表明,株高位点 QPh.sicau-AM-4B和 QPh.sicau-AM-7A的聚合或者穗长位点 QSl.sicau-AM-2B.2和 QSl.sicau-AM-4B.4的聚合均能极显著地提高株高和穗长表型,表明鉴定到的控制株高和穗长的QTL位点具有累加效应。     

小麦籽粒清蛋白和球蛋白条件和非条件QTL分析

小麦蛋白含量的提高对营养和加工品质具有重要的意义。本研究在2年3点6个环境下,以小麦品种“花培3号×豫麦57”构建的双单倍体（doubled haploid,DH）群体为材料,通过条件和非条件QTL鉴定与小麦开花后5个时期籽粒清蛋白和球蛋白含量积累有关的基因或数量性状基因座。结果表明,基于完备区间作图法,共检测到40个非条件QTLs和34个条件QTLs,单个位点的贡献率范围为6.44%~25.13%,其中QAlu1B-3在6个环境下的第4和第5时期均被检测出。本研究结果为了解不同灌浆期QTL选择性表达奠定了理论基础,检测到的QTL可能对小麦籽粒品质的提高有重要贡献。     

小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL定位

为了发掘更多控制小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL,以兰考906和小偃81创制的133个F6~F7重组自交系为试验材料,在6个环境下利用SSR标记对旗叶大小及穗部相关性状进行QTL定位。结果表明,有202对SSR标记被用于构建遗传连锁图谱,图谱覆盖小麦21条染色体,全长1 678.93cM,标记间平均距离8.30cM。采用完备区间作图法共检测到30个QTL,分布在1B、2A、3D、4A、4B、4D、5D、6A、6B、6D和7D染色体上。其中,旗叶宽QTL有7个,穗长QTL有9个,小穗数QTL有5个,穗粒数QTL有5个,小穗着生密度QTL有4个,不同环境下单个QTL可解释的表型变异率为4.94%~23.14%,有14个QTL的表型贡献率大于10%,有8个QTL可在2个或2个以上环境中被检测到。其中,Qflw-4A在3个环境中被检测到,贡献率为10.13%~20.77%,是控制旗叶宽的稳定主效QTL;Qsl-4D.2在4个环境中被检测到,贡献率为12.58%~23.14%,是控制穗长的稳定主效QTL;Qker-5D在2个环境中被检测到,贡献率为11.44%~14.32%,是控制穗粒数的稳定主效QTL。这3个稳定主效QTL可作为改良叶宽和增加穗粒数的功能QTL作进一步研究。     

小麦产量性状的QTL分析

为寻找更多与小麦产量性状相关的数量性状位点（QTL）,利用江苏地方品种望水白与墨西哥小麦品种Alondra杂交构建的重组自交系群体（104个家系）,在3个试验环境下进行了单株有效穗数、主穗粒数、单穗粒数和千粒重4个性状的QTL分析,结果在5A染色体上检测到与单株有效穗数相关、可以解释10．3％～18．8％表型变异的QTL1个;检测到与主穗粒数相关的QTL8个,分别位于染色体1B、1D、3B、4A、5D、6B上和连锁群4上（未知具体染色体归属）,单个QTL可以解释9．9％～19．9％的表型变异;检测到与单穗粒数相关的QTL11个,分别位于染色体1B、1D、2A、2B、3B、4A、5D、6B和7A上,单个QTL可解释7．5％～43．4％的表型变异;检测到与千粒重相关的QTL5个,分别位于2A、2B、3B、4D和7A染色体上,单个QTL可解释9．6％～25．7％的表型变异。获得的QTL可以用于分子标记辅助育种。     

利用90K基因芯片进行小麦旗叶相关性状的QTL定位

为了发掘影响小麦旗叶相关性状的QTL,以小麦骨干亲本周8425B与优良品种小偃81构建的包含102个家系的重组自交系(Recombinant inbred line,RIL)为材料,采用小麦90KSNP基因芯片技术和SSR标记对其进行分子标记检测,构建含有全基因组SNP和SSR标记的高密度遗传图谱,并在4个环境下对小麦旗叶相关性状QTL进行检测。结果表明,所构建图谱含有6 949对多态性标记,其中,SNP标记6 910对,SSR标记39对,覆盖染色体总长度4 839.9cM,标记间平均距离0.7cM;A、B和D染色体组分别有2 085、4 677和187对标记,分别占总标记数的30.0%、67.5%和2.7%,标记间平均距离分别为1.0、0.6和0.8cM。采用完备复合区间作图法共检测到22个旗叶性状加性效应QTL,10个旗叶长QTL分布于2A、3B、4B、5A、6B和7B染色体上,解释表型变异7.900%~24.098%,除Qfll2A-1能在2个环境中检测到外,其余均为单环境QTL;4个旗叶宽QTL分布于2A、3A和5B染色体上,解释表型变异9.080%~16.540%,其中,Qflw2A-1在3个环境中均能检测到,解释表型变异12.483%~16.540%,为1个稳定的主效QTL;8个旗叶面积QTL分布于2A、3B、4B、5A、6B和7A染色体上,解释表型变异9.310%~30.498%,其中,3个QTL位于5A染色体上。此外,鉴定出3个分布于2A、5A和6B染色体上的QTL富集区段。     

玉米禾谷镰孢穗腐病抗性的QTL定位

以3个高抗玉米自交系承351、丹598、吉V203和1个高感自交系ZW18为亲本,分别构建3个F₂群体及其对应的F_2:3家系,通过对F_2:3家系发病果穗进行图像处理的方法鉴定抗病表型,对禾谷镰孢穗腐病抗性进行QTL定位。3个F₂群体共检测到11个与禾谷镰孢穗腐病抗性有关的QTLs,分别可解释4.87%～40.98%的表型变异率。来源于抗病亲本承351的QTL-qRgr7-1位于7.02 bin,可解释高达13.76%～40.98%的表型变异率。通过与前期病害评级方法定位到的QTLs相比,qRgr7-1在Bins7.02上和qRger7.1完全重合,qRgr2-1在Bins2.01-2.02上和qRger2.1完全重合,qRgr10-1在Bins10.01-10.02上和qRger10.1完全重合。基于图像分析定位到的qRgr9-1、qRgr1-2、qRgr3-1分别与基于抗病评级定位到的区间存在重叠区域。利用不同方法定位到了相同的QTLs,一方面说明基于图像分析进行表型鉴定有一定的准确性,另一方面也验证了这些QTLs位点的真实性。     

彩色小麦株高与籽粒性状的全基因组关联分析

彩色小麦的产量通常低于普通白粒和红粒小麦,籽粒偏小是原因之一。为解析控制彩色小麦产量性状的遗传基础,分析了239份彩色小麦品种（系）在4个环境下的表型特性和16 K SNP芯片基因型数据,对株高和籽粒性状（千粒重、籽粒长、籽粒宽和籽粒长宽比）的QTL进行了全基因组关联分析（genome-wide-association-study, GWAS）。结果显示,各表型性状的变异系数为5.11%~32.91%,广义遗传力为71.88%~97.00%,多数性状之间具有显著相关性。通过GWAS共筛选出26 728个多态性SNP标记,定位到了17个与目标性状显著相关的稳定QTL位点,分布在1A、1B、1D、2B等12条染色体上,单个QTL解释5.26%~11.66%的表型变异,其中在3个环境下均被检测到的QTL有5个,分别为QPh.nwafu-4B.1、QKlwr.nwafu-1D、QKlwr.nwafu-4D、QKlwr.nwafu-5B.1和QKlwr.nwafu-6A.2;共发现10个未见报道的新QTL位点,分别为与株高相关的QPh.nwafu-4B.3,与千粒重相关的QTkw.nwafu-3B和QTkw.nwafu-6A,与籽粒长宽比相关的QKlwr.nwafu-1A、QKlwr.nwafu-1B、QKlwr.nwafu-4A、QKlwr.nwafu-5B.2、QKlwr.nwafu-6A.1和QKlwr.nwafu-6A.2。这些QTL位点初步表明了彩色小麦株高与籽粒性状基因位点的分布、组成,可为彩色小麦产量遗传改良提高参考。     

基于90K芯片的小麦穗长和旗叶长QTL分析

为进一步挖掘控制小麦穗长和旗叶长的QTL,以小偃81和西农1376构建的包含120个株系的F_9∶10RIL群体为材料,于2016年10月至2017年6月和2017年10月至2018年6月分别在陕西杨凌和河南南阳（用2017YL、2017NY、2018YL和2018NY表示）进行试验,对4个环境下的穗长和旗叶长进行表型鉴定,并利用90K芯片构建的高密度遗传连锁图谱进行QTL定位。结果表明,所构建的遗传图谱覆盖了小麦21条染色体,图谱全长3 172.49 cM,平均图距0.57 cM。采用完备复合区间模型对4种环境下的表型值及BLUP育种值分别进行QTL定位,共检测到3个控制穗长的QTL,分布在2B、2D和5D染色体上;检测到2个控制旗叶长的QTL,均分布在5A染色体上,其中控制穗长的 Qsl.nwsuaf-2D、 Qsl.nwsuaf-5D和控制旗叶长的 Qfll.nwsuaf-5A.1能够在多环境下稳定表达,为主效QTL,表型变异解释率分别为18.34%～22.51%、9.57%~14.94%和9.48%～16.36%。该结果可为小麦MAS育种、NIL构建、候选区域筛选及图位克隆等提供参考依据。     

基于小麦产量三要素的产量条件QTL分析

为了从单个QTL水平上解析产量与产量三要素的遗传基础,利用花培3号和豫麦57杂交获得的168个家系的DH群体及其遗传图谱,在5个环境下对产量进行了非条件QTL分析和基于产量三要素(穗粒数、千粒重和单位面积穗数)的条件QTL分析,共检测到9个非条件QTL和28个条件QTL。其中,检测到2个主效QTL(QY.sdau-4D和QY.sdau-6D.2),它们可分别解释15.77%和10.16%的表型变异。分别检测到6个"一因多效"QTL和11个微效QTL;其中,QYsdau-4D.2通过影响单位面积穗数、穗粒数和千粒重而影响产量,QYsdau-2D.1和QYsdau-3A.1能提高单位面积产量但不影响穗粒数,即单位面积产量和穗粒数在该位点上几乎没有关联。本研究结果为通过分子设计聚合高产有利基因提供了理论基础,对培育单位面积产量大幅度提高的小麦新品种具有重要意义。     

多个环境下小麦千粒重QTL定位的稳定性分析

为尽可能多的探寻千粒重的重要遗传位点并验证其在不同生态条件下的稳定性,以142个和尚麦/豫8679的F9:10重组自交系(RIL)及其亲本为试验材料,分析了千粒重在北京(2006、2007)、安徽合肥(2007、2008)、四川成都(2007、2008)和山东泰安(2009、2010)8个环境下的性状表现,并利用已构建的含有170个SSR标记和2个EST标记的遗传图谱对该性状进行了QTL定位分析。结果共检测到35个QTLs,可解释表型变异的4.36%～16.80%;涉及小麦1A、1B、2A、2D、3A、3B、4A、4D、5A、5B、6D和7D染色体,特别是1B、2A、3B染色体上(Xwmc269、Xgwm33、Xwmc419、Xbarc124、Xgwm636、Xgwm359、Xgwm533、Xwmc307、Xwmc418)的QTL可在多个环境下稳定的表达,为千粒重的QTL精细定位和分子标记辅助选择奠定了基础。     

4个环境下稳定表达的控制粳稻穗角性状的新位点

 在4个环境下种植直立穗粳稻品种秀水79与弯曲穗品种C堡及两者杂交后衍生得到的RIL群体254个株系并调查其穗角,运用主基因+多基因混合遗传模型对穗角性状进行遗传分离分析;运用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件和基于多元回归模型的WinQTLcart 2.5软件的复合区间作图法,对穗角性状进行QTL定位。结果发现,1）穗角性状受两对主基因+多基因共同控制,以主基因遗传为主;2）QTLNetwork 2.0检测到8个控制穗角性状的加性QTL,解释表型变异的0.01%~39.89%;WinQTLcart 2.5检测到12个控制穗角性状的加性QTL,可解释表型变异的2.83%~30.60%。检测到的所有QTL分布于第4、5、6、7、9、11染色体上,其中分布于RM3700-RM3600和RM5652-RM410区间的两个主效位点qPA9.2和qPA9.5,以及分布于RM257-OSR28区间的qPA9.7 在两种方法和4个环境下均检测到,减效等位基因来自秀水79;3）检测到8对加性×加性上位性互作位点,解释表型变异的0.36%~1.71%。检测到的各个加性和上位性位点均不存在显著的基因型与环境的互作。      

小麦粒形QTL定位及其与水分环境互作遗传分析

为了解析小麦粒形性状的分子数量遗传特征及其与水分环境的互作关系,以两个冬小麦品种（陇鉴19和Q9086）为亲本创建的重组近交系（recombinant inbred lines,RIL）群体120个株系为供试材料,利用复合区间作图法对两种环境条件下该群体的粒形进行QTL定位和遗传解析。结果表明,小麦RIL群体中各株系呈现广泛的表型变异和超亲分离,对水分环境反应敏感,属于多基因控制的数量性状,遗传模式复杂。在两种环境条件下共检测到控制粒形的26个加性QTL(A-QTL)和22对上位性QTL(AA-QTL),分布在除4D、6D、7A和7D以外的其他17条染色体上,对表型变异的贡献率分别为3.60%～13.90%和0.52%～2.76%,对粒形的表型有正向或负向遗传效应。这些A-QTL和AA-QTL均与水分环境存在显著互作,但对表型变异的贡献率较低（＜3.05%）。在A-QTL中发现了3个对表型变异贡献率大于10%的主效位点( Qkl.acs-1B.1, Qkw.acs-6A.1和 Qkp.acs-1B.1),未检测到两种环境中稳定表达的A-QTL位点。在1B、3B、4B、5A、5B、5D和6A染色体上发现了7个A-QTL热点区域（Xgwm153~Xmag981、Xwmc231~Xbarc173、Xgwm149~Xgwm495、Xgwm186~Xcfa2185、Xbarc59~Xbarc232、Xgwm292~Xwmc161、Xksum255~Xbarc171）,这些标记区间可能是控制小麦粒形基因的重要区域。     

利用三倍体胚乳遗传模型定位爆裂玉米子粒蛋白含量QTL

在两种环境条件下种植以普通玉米自交系丹232和爆裂玉米自交系N04为亲本构建的259个F23∶家系群体,采用SSR标记构建了包含183个标记的爆裂玉米遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组1762.2cM,标记间平均距离为9.6cM。利用三倍体胚乳遗传模型和区间作图方法对子粒蛋白含量进行了QTL定位和效应分析。在春、夏播条件下均检测到6个QTL,分别位于第1、3、4、6、7和第8染色体上,其中春、夏播条件下都检测到的QTL有3个,可解释的表型总变异分别为42.85%和53.19%,单个QTL可解释的表型变异为4.50%～17.70%。表现为加性、部分显性、显性和超显性的QTL数目分别为2、2、2和6。3个QTL的增效基因均来自丹232,其余QTL的增效基因均来自N04。     

小麦抽穗期QTL及其与环境的互作

为筛选稳定表达的小麦抽穗期QTL用于辅助选择,以旱选10号×鲁麦14的DH群体为试材,在四种环境下对抽穗期进行QTL。结果表明,该DH群体抽穗期呈连续性分布,表现为多基因控制的数量性状。四种环境下共检测到6个抽穗期加性QTLs,分别位于1B、1D、4D、6B、7B、7D染色体上,LOD值为3.13~10.88,贡献率在1.57%~6.72%之间,其中QHd-1D-1和QHd-7B与环境具有互作效应。共检测到10对上位性QTL位点,互作效应值为-0.39~0.423,表型贡献率在1.39%~4.86%之间,其中4对上位性位点与环境具有互作效应。     

水稻胚芽鞘长度与抗旱性的关系及QTL定位

对由水稻品种珍汕97B和旱稻品种IRAT109构建的重组自交系195个株系的胚芽鞘长度及抗旱系数的研究表明,水分胁迫下水稻重组自交系群体的胚芽鞘长度与抗旱系数的相关系数为0.2206**。应用由213个SSR标记构建的遗传连锁图对控制胚芽鞘长度和抗旱系数的QTL进行了定位。检测到胚芽鞘长度和抗旱系数的主效QTL各为13个和5个,单个QTL对表型的贡献率为2.28%～22.65%;在第9染色体上两者的QTL出现在相同的分子标记区间（RM160-RM215）。检测到胚芽鞘长度和抗旱系数的互作位点分别为17对和3对,影响胚芽鞘长度的互作位点联合贡献率为5835%;影响抗旱系数的互作位点联合贡献率为11.93%。控制胚芽鞘长度和抗旱系数的QTL分别与其他研究中控制根系性状（深根干质量、根深、根长、根数等）的QTL位于相同的标记区间。     

利用染色体片段置换系群体定位和分析水稻粒重和粒型QTL

[目的]挖掘水稻粒重和粒型相关性状QTL,对于解析水稻籽粒遗传机理具有重要作用.[方法]本研究以籼稻9311为受体、粳稻日本晴为供体构建的染色体片段置换系(Chromosome Segment Substitution Lines,CSSLs)群体为材料,在4个环境下对控制稻谷与糙米的粒重和粒型QTL进行了定位分析.[...     

波兰小麦×普通小麦品系“中13”RIL群体籽粒特性的QTL定位

小麦籽粒特性与籽粒产量和品质密切相关。本研究以波兰小麦(Tiriticum polonicum L.)×普通小麦(Triticum aestivum L.)品系"中13"杂交组合衍生的99个F8重组自交系(Recombinant inbred lines,RIL)群体为材料,利用SSR分子标记构建连锁遗传图谱。根据两年实验数据,利用复合区间作图法对粒重、粒长和粒宽3个籽粒特性相关性状进行了QTL定位分析,共检测到12个与籽粒特性相关的加性QTL位点。其中,3个粒重QTL,1个位于1A染色体上,另外2个都在2A染色体上,单个QTL可解释表型变异的13.35%～20.04%;5个粒长QTL,其中2个位于2A染色体上,其余3个分别位于3A、5A和2B染色体上,单个QTL可解释表型变异的8.53%～21.03%;4个粒宽QTL,分别位于1A、2A、3B和5B染色体上,单个QTL可解释表型变异的9.76%～40.79%。在2A染色体上共检测到5个籽粒特性相关性状的QTL,表明2A染色体与籽粒特性关系密切。