植物QTL研究进展

摘要：随着分子生物学和基因组学的发展,作物QTL研究方面取得了极大的进展。采用QTL定位方法研究作物数量性状从通常可见表型发展到基因的表达水平,从某一发育阶段的静态QTL定位发展到全生育期的动态QTL定位。并且作物QTL研究也不断深入,近年来已克隆了番茄,水稻和小麦等多种植物重要农艺性状的QTL,并从分子水平上剖析了它们的作用机理。本文就作物QTL分析的现状,发展趋势以及作物QTL图位克隆中精细定位策略等方面进行了介绍和分析。     

大豆数量性状定位的研究进展

大豆的许多重要农艺性状和经济性状是受多基因控制的数量性状。针对大豆产量性状、种子品质性状和重要病害的抗性等，综述了近年来大豆数量性状基因座位(quantitative trait locus, QTL)定位研究的进展,并讨论了目前大豆QTL定位研究存在的问题及解决途径。     

棉花数量性状遗传与QTL定位研究进展

棉花许多重要的性状多为数量性状。现代分子生物技术的发展为植物数量性状基因的定位、分离等研究提供了条件。从数量性状基因座(QTL)作图群体类型及其特点,QTL定位方法,QTL精细定位、克隆、利用等方面进行了综述,并对今后QTL研究进行了展望。     

棉花数量性状遗传与QTL定位研究进展

棉花许多重要的性状多为数量性状。现代分子生物技术的发展为植物数量性状基因的定位、分离等研究提供了条件。从数量性状基因座(QTL)作图群体类型及其特点,QTL定位方法,QTL精细定位、克隆、利用等方面进行了综述,并对今后QTL研究进行了展望。     

作物数量性状(QTL)克隆研究进展

此文首先简述了数量性状基因（QTL）克隆研究方法,然后较全面的总结了作物QTL克隆的研究进展,最后讨论了QTL调控的分子机理。对37个已成功克隆的QTL进行汇总分析表明：控制作物数量性状的有转录因子、蛋白激酶、细胞分裂素氧化酶类等基因;其中12个已成功克隆的QTL编码转录因子,说明转录调控因子是新的植株形态进化和变异的重要原因。随着测序技术的发展,海量的基因组数据将为QTL的遗传定位和分子剖析提供更多便利,越来越多的QTL将会被克隆出来。     

作物磷效率相关性状的QTL分析研究进展

土壤缺磷是作物生产的主要限制因素之一。利用遗传育种的途径选育磷高效的作物新品种,结合传统的改土施肥方法,是经济、环保地解决土壤缺磷问题的有效措施。数量性状座位(QTL)的定位分析为磷效率的数量性状遗传学研究和磷高效品种的选育提供了有效的手段和途径。本文对近年来利用分子标记对磷效率及其相关性状进行数量性状QTL定位分析的研究成果进行了综述,讨论了作物磷效率遗传改良存在的问题,展望了该领域的发展前景。     

基于作物QTL的分子育种研究进展

分子标记技术和QTL(Quantitative Traits Loci)定位技术的迅速发展,使得以DNA多态性为基础的分子育种技术的研究不断深入,并在作物遗传育种中得到了一些成功的运用,为解决有关复杂性状的选择问题带来了希望。本文综述了近年来基于作物QTL的分子标记辅助选择及目标性状QTL克隆在作物的产量、品质、抗旱性等数量性状遗传育种中的主要应用,证实了分子育种的有效性;对目前影响分子育种效率的因素及存在的问题、应用前景进行了探讨。     

陆地棉中G6主要性状主效和上位性QTL分析

利用基于混合线性模犁的复合区间作图法对重组近交系(recombinant inbreed line,RIL)"中G6"进行QTL定位,生育期性状共定位了主效QTL位点5个,上位性QTL位点4对,纤维品质性状定位了主效QTL位点1个,上位性QTL位点6对,产量性状定位了主效QTL位点3个,上位性QTL位点5对.其中定位的果枝始节、吐絮期、上半部平均长度、衣分的主效QTL位点均距离最近标记1 cM以下,这有利于在育种实践中主效QTL跟踪检测.定位的霜前花率主效QTL位点具有较高的加性效应和遗传贡献率,应进行QTL精细定位、图位克隆,将会对早熟性育种工作有一定的推动意义.定位的马克隆值、衣分和予指总的遗传贡献率均在30%以上,对性状特征均影响显著.对主效及上位性QTL位点进行遗传效应分析,验证了前人有关数量性状遗传符合主基因与多基因混合遗传的论断,认为此模型是研究数量性状遗传的有效途经;对主效及上位性QTL位点进行A、D亚基因组定位,并对主效及上位性QTL位点在A、D亚基因组上的分布及互作方式进行了详细的分析.全文认为上位性QTL位点和主效QTL位点一样在物种遗传变异和聚合育种中起着重要作用.     

科技

正水稻所定点编辑水稻产量性状基因取得新进展中国水稻研究所王克剑研究团队、钱前研究团队与扬州大学严长杰研究团队合作进行数量性状基因(quantitative trait locus,QTL)编辑研究,发现水稻在不同遗传背景下进行QTL编辑会产生不同的产量变化。相关研究成果于近日在《植物学报(Journal of Integra.tive Plant Biology)》上在线发表。在作物遗传改良中,产量是最重要也是最为复杂的性状之一,其受到大量数量性状基因(quantitative trait locus,QTL)的控制。目前已经有很多产量性状     

大豆蛋白及百粒重 QTL 研究进展

大豆在我国有悠久的种植历史,是重要的粮油作物。传统的大豆育种方法耗时长,随着分子遗传学的不断发展以及分子标记技术的不断改进,分子标记辅助育种为加快育种进程提供新的思路。综述了 QTL 在农作物研究中的应用、不同大豆QTL 定位方法的优点与不足、大豆 QTL 作图群体的不断探索与应用以及不同作图群体的优缺点、大豆重要的品质蛋白和产量性状百粒重 QTL 的研究进展以及应用现状,并且对 QTL 定位技术以及研究存在的不完善之处进行讨论与展望,为未来更加深入的研究提供参考。     

作物QTL分析的原理与方法

作物的许多性状为数量性状,数量性状基因座（QTL）定位的理论依据是Morgan的连锁遗传规律;定位的群体有初级作图群体、次级作图群体和高级作图群体;分析的方法有零区间作图法、单区间作图法、复合区间作图法、混合线性模型;影响QTL定位精确性的因素有群体的大小、分析方法、QTL的分布及作用模式等。传统的作图群体和作图方法存在一些问题,因此有必要开发新的作图群体、研制新的作图方法,以缩短QTL分析与育种实际应用之间的距离。     

Use of component analysis in QTL mapping of complex crop traits: a case study on yield in barley

Genes contributing to the quantitative variation of a complex crop trait can be numerous. However, using existing approaches, the number of quantitative trait loci (QTL) detected for a trait is limited. Therefore, rather than looking for QTL for a complex trait itself, determining QTL for underlying component traits might give more information. In this study the potential of component analysis in QTL mapping of complex traits was examined using grain yield in spring barley as an example. Grain yield was divided into three components: number of spikes/m², number of kernels/spike, and 1000‐kernel weight. These traits were measured for individuals of a recombinant inbred‐line population in field trials conducted over 2 years. By the use of an approximate multiple QTL model, one to eight QTL were detected for each trait in a year. Some QTL were mapped to similar positions in both years. Almost all QTL for yield were found at the position of or in close proximity to QTL for its component traits. A number of QTL for component traits were not detected when yield itself was subjected to QTL analysis. However, relative to the QTL for yield itself, all component‐trait QTL did not explain the variation in yield better. The results in relation to the potential of using component analysis in studying complex crop traits are discussed.     

马铃薯重要性状QTL定位及3个抗病性状分子标记辅助选育

马铃薯是我国主要粮食作物之一,马铃薯分子育种研究具有重要意义。在二倍体马铃薯中,重要性状控制基因的QTL定位及克隆已经有大量报道。近年,随着同源四倍体分析软件的开发,四倍体马铃薯的遗传图谱构建和QTL定位也取得了突破性进展。分子标记是马铃薯育种的重要辅助手段,可快速准确筛选出多个优良性状。对马铃薯重要农艺性状的QTL定位和克隆,以及3个抗病性状分子标记辅助选育的研究进展进行概述,为加快马铃薯分子育种研究提供参考和实践依据。     

越冬栽培稻产量性状相关QTL定位

越冬栽培稻是一类能越过自然冷冬季节并在第2年春季萌芽、正常开花结实、收获稻谷的水稻品种。本文通过对越冬栽培稻产量性状QTL分析,明确产量相关性状的遗传规律,旨在进一步解析越冬栽培稻产量性状的遗传机制,为育种创新利用提供理论依据。以3份越冬栽培稻构建的3个半同胞F2群体为材料。各考察15个产量相关性状,利用Excel 2003、GraphPad Prism 5.0和QTL IciMapping 4.10软件分析数据、绘制遗传图谱、定位QTL和联合分析。结果表明,产量性状表型值在3群体中呈连续正态分布,表现为数量性状遗传。共检测到37个QTL和26对上位性QTL,贡献率分别介于2.32%～36.31%和1.04%～2.05%;检测到9个同时影响2个及以上产量性状(一因多效)QTL标记区间;以联合分析检测到13个产量性状相关QTL,其中4个QTL区间与单群体检测QTL区间重叠;越冬栽培稻产量相关性状QTL以加–显性效应遗传为主、上位性遗传效应为辅。本研究将为越冬栽培稻产量相关基因挖掘及育种创新利用奠定基础。     

不同生态环境下玉米产量性状QTL分析

以玉米（Zea mays L.）自交系黄早四和Mo17为亲本得到的191个F₂单株为作图群体,衍生的184个F_2∶3 家系作为性状评价群体,分析了单株穗数、穗行数、行粒数、百粒重和单株籽粒产量在北京和新疆2个生态环境下的表现和数量性状基因位点的定位结果。QTL检测结果表明,2个环境共检测出47个QTL,分布于除第10染色体以外的9条染色体,其中与单株穗数相关的QTL共10个,可解释的表型变异为5.3%~25.6%;与穗行数相关的QTL共13个,可解释的表型变异为4.5%~23.2%;与行粒数相关的QTL有9个,解释的表型变异为5.4%~13.7%;与百粒重相关的QTL达10个,可解释的表型变异为4.9%~13.3%;与单株籽粒产量相关的QTL有5个,可解释的表型变异为6.1%~35.8 %。大部分产量QTL只在单一环境下被检测到,说明产量相关QTL与环境之间存在明显的互作。表型相关显著的产量性状,它们的QTL容易在相同或相邻标记区间检测到。研究还发现了若干个QTL富集区域,可能是发掘通用QTL的候选位点。     

基于NC III和TTC设计的胚乳性状QTL区间作图方法

根据三倍体胚乳性状的遗传模型, 提出基于NC III以及TTC两种遗传设计的胚乳性状QTL作图新方法, 并通过计算机模拟数据, 对该方法的可行性和有效性进行了分析验证。模拟研究供试因素包括QTL遗传力、F₂群体植株数和每家系混合样品测定的胚乳数。考察指标包括QTL的统计功效以及QTL位置和效应估计的准确度与精确度。结果表明, 2种设计均有较高的QTL统计功效, 在供试的大多数处理中, 即使QTL的遗传力只有5%, 其被发现能力也可达100%。两种设计均可有效区分胚乳QTL的各种遗传效应。基于TTC设计的胚乳QTL作图方法, 在QTL的统计功效、位置估计和效应估计上, 均优于NC III设计, 虽然这一优势随着QTL遗传力的提高以及样本容量的增大而有降低的趋势。     

基于贝叶斯统计的谷物胚乳性状QTL多区间作图方法

贝叶斯统计学已被广泛地应用在现代科学的各个研究领域。本研究将贝叶斯统计方法和谷物三倍体胚乳性状数量遗传模型相结合,以F₂群体中各植株的分子标记基因型以及植株上若干粒自交种子胚乳性状的单粒观测值为数据模式,提出了胚乳数量性状基因座(QTL)多区间作图的贝叶斯方法。该方法首先构建胚乳性状的多区间多QTL遗传模型,然后通过基于Gibbs抽样和Metropolis-Hastings算法实现的马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法同时获得多个QTL效应和位置的估计。方法的有效性通过一条长染色体的模拟实验进行了验证,结果表明,本文提出的贝叶斯多区间方法能够准确地估计胚乳性状QTL的位置和效应,并可有效区分两种显性效应。     

QTL identification for molecular breeding of fibre yield and fibre quality traits in jute

In jute (Corchorus olitorius), quantitative trait loci (QTL) analysis was conducted to study the genetics of eight fibre yield traits and two fibre quality traits. For this purpose, we used a mapping population consisting of 120 recombinant inbred lines (RILs) and also used a linkage map consisting of 36 SSR markers that was developed by us earlier (Das et al. 2011). The RIL population was derived from the cross JRO 524 (coarse fibre) × PPO4 (fine fibre) following single seed descent. Using single-locus analysis involving composite interval mapping, a total of 21 QTLs were identified for eight fibre yield traits whereas for fibre quality (fibre fineness), only one QTL was detected. The QTL for fibre fineness explained 8.31–10.56% of the phenotypic variation and was detected in two out of three environments. Using two-locus analysis involving QTLNetwork, as many as 11 M-QTLs were identified for seven fibre yield traits (excluding top diameter) and one M-QTL was identified for fibre fineness which accounted for 4.57% of the phenotypic variation. For six fibre yield traits, we detected 16 E-QTLs involved in nine QQ epistatic interactions. For fibre fineness, four E-QTLs involved in two QQ epistatic interactions and for fibre strength, six E-QTLs involved in three QQ epistatic interactions were identified. Eight out of the 11 M-QTLs observed for the fibre yield traits were also involved in QE interactions; for fibre fineness and fibre strength, no QE interactions were observed.