利用关联分析发掘小麦自然群体旗叶叶绿素含量的优异等位变异

为揭示小麦自然群体干旱胁迫条件下旗叶叶绿素含量的变化, 筛选相关标记的优异等位变异, 以262份小麦种质资源组成的自然群体为材料, 分别种植在北京的2个试验地点, 均设雨养和灌溉处理, 于开花期和灌浆期检测旗叶叶绿素含量。以分布于21条染色体的169个SSR标记检测所有材料的基因型, 利用STRUCTURE 2.3.2软件分析群体结构, 用TASSEL软件的MLM (mixed linear model)方法对小麦自然群体的旗叶叶绿素含量进行关联分析。在此基础上, 将携带某等位变异的所有材料表型均值与携带无效等位基因(null allele)材料表型均值比较, 估计等位变异的表型效应, 鉴别优异等位变异。共检测到2048个等位变异, 每位点2~37个等位变异, 平均12个。每位点的标记多态性信息量(PIC)为0.008~0.936, 平均0.628。在22个标记位点共检测出40个(次)与旗叶叶绿素含量极显著的关联, 其中11个标记位点有2次以上的关联, Xwmc419-1B和Xgwm501-2B分别有3次关联。在Xcfa2123-7A、Xgwm232- 1D和Xgwm429-2B位点分别检测到效应值大于4.0的等位变异。     

小麦果聚糖合成酶基因6-SFT-D多态性及其与6-SFT-A2的累加效应

小麦6-SFT是果聚糖合成的关键酶基因。以23份六倍体普通小麦(AABBDD)、5份D基因组材料(DD)为多样性代表群体材料,通过测序分析小麦6-SFT-D基因的序列多态性,根据多态性开发6-SFT-D基因的功能标记,分析由154份六倍体普通小麦构成的自然群体的6-SFT-D基因单倍型(haplotype)与表型性状的关联特性和基因累加效应。在28份多样性代表群体中,共检测到6-SFT-D基因的4个多态性位点,均为单核苷酸多态性(SNP)位点,构成3种6-SFT-D基因单倍型;而在自然群体中只检测到6-SFT-D的两种单倍型。根据6-SFT-D基因2850 bp位点的T/C变异开发等位变异特异PCR标记。关联分析表明,6-SFT-D单倍型分别与灌溉条件下的千粒重和穗长显著关联,单倍型Hap I是提高千粒重的优异等位变异;在雨养和灌溉条件下,同时具有6-SFT-D与6-SFT-A2优异等位变异小麦材料的千粒重显著高于其他基因型材料,说明6-SFT-D和6-SFT-A2优异等位变异对于提高千粒重表现累加效应。     

小麦抗旱品种的遗传多样性分析及株高优异等位变异挖掘

为了解北方冬麦区小麦抗旱品种的遗传多样性,筛选株高相关标记的等位变异,选用117个均匀分布于小麦各条染色体的SSR标记,对136份小麦抗旱品种进行分析。共检测到1484个等位变异,平均每个标记12.6个等位变异,变化范围为2～42个,供试材料的多态性遗传信息含量(PIC)变化范围为0.016～0.941,平均为0.640。聚类分析把同一地区或育种单位育成的品种、具有共同亲本的姊妹品种聚为一类,部分相近年代选育的品种也分别聚在一类,国外材料的基因导入对育成品种的遗传基础产生了影响。关联分析表明,在旱地条件下与株高显著相关的标记有19个(P0.01),其中6个极显著相关(P0.001);在水地条件下与株高显著相关的标记也有19个,其中7个极显著相关。水、旱两种条件下共检测出与株高极显著相关的标记9个,分别是Xbarc125(7D)、Xbarc168(2D)、Xgwm126(5A)、Xgwm130(2B)、Xgwm212(5D)、Xgwm285(3B)、Xgwm495(4B)、Xgwm95(2A)和Xwmc396(7B),其中Xgwm285的220bp、Xgwm495的181bp、Xgwm212的99bp和Xbarc125的167bp等位变异是与矮秆关联的优异等位基因。     

黄淮冬麦区175个小麦品种的SSR多态性及其与株高、产量相关性状的关联分析

为了解小麦品种资源的遗传多样性, 筛选株高、产量相关性状相关标记的等位变异, 选用108对覆盖小麦各同源染色体且多态性高的SSR引物, 对黄淮麦区175个小麦品种进行分析。共检测到448个等位变异, 平均每个标记4.15个等位变异, 变化范围为2~14个;全部SSR位点的多态性信息含量(PIC)变化范围为0.075~0.869, 平均为0.561。聚类分析显示同一地区或同一育种单位育成的、具有共同亲本的品种多数聚为一类。关联分析表明, 与株高、产量相关性状显著关联(P<0.01)的标记有23个, 其中3个标记达到极显著(P<0.001)水平。标记wmc128(1B)和wmc236(3B)与小穗数极显著相关, 分别解释小穗数变异的10.5%和8.0%;标记Xgwm129(2B)与千粒重达到极显著相关, 可以解释千粒重变异的19.3%。     

中国栽培和野生大豆农艺及品质性状与SSR标记的关联分析Ⅱ.优异等位变异的发掘

在前文研究已检出与农艺品质性状显著关联的SSR位点的基础上,本文进一步对与性状关联位点的等位变异作解析,通过将携带某等位变异的所有材料表型均值与携带无效等位基因（null allele）材料表型均值做比较,估计等位变异的潜在表型效应增量（减量）,进一步利用该信息估计位点增效（减效）等位变异的平均效应,鉴别出一批农艺品质性状优异位点、等位变异及携带优异等位变异的载体材料。发现在栽培及野生种质中检出的优异等位变异有同、有异、有互补性。发现关联位点正、负效应等位变异均值间有差异,可根据育种目标性状选择要求,选取适合的位点及相应等位变异。同一标记位点可与多性状关联,其等位变异在不同性状间各有其表型效应的方向和大小;等位变异在相关性状效应上方向、大小的异同解释了性状间正、负相关的遗传原因。关联作图得到的信息可以弥补家系连锁法QTL定位信息的不足,并直接利用等位变异信息进行亲本选拔、组合选配及后代等位条带辅助选择以提高育种成效。     

小麦粒重分子标记Xgwm299等位变异的鉴定及分析

小麦千粒重是构成小麦产量三因素中最重要、且广义遗传力最高的一个因素。鉴定千粒重相关的SSR分子标记,可为小麦分子育种提供依据。本研究以‘邯6172’和‘中国春’为亲本构建的包含254个家系在内的重组自交系群体为研究对象,根据SSR分子标记Xgwm299在RIL群体内的扩增结果分类,统计不同类别群体内籽粒表型性状的特征。研究结果表明：Xgwm299在RIL群内可扩增出3种等位变异类型：Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型,其分布频率分别为：48.4%、46.1%、5.5%;Ⅱ型等位变异与籽粒宽度、籽粒周长分别呈极显著正相关关系(P<0.01),与千粒重、籽粒表面积分别是显著正相关关系(P<0.05);Ⅰ型等位变异与籽粒宽度、籽粒周长分别呈极显著负相关关系(P<0.01),与千粒重、籽粒表面积分别是显著负相关关系(P<0.05);Ⅲ型等位变异与所调查籽粒性状不相关;具有Ⅱ型等位变异的材料在千粒重、籽粒长度、籽粒周长、籽粒表面积4个籽粒性状方面的平均值均显著高于Ⅰ型等位变异材料的各性状平均值;由此可知Xgwm299是与籽粒相关的一个分子标记,其Ⅱ型等位变异是粒重相关的优良等位变异。该研究...     

黄淮麦区小麦品种(系)产量性状与分子标记的关联分析

为了获得与小麦产量性状关联的分子标记,筛选相关标记的等位变异,以128份黄淮麦区小麦品种(系)为材料,在4个环境下鉴定产量性状,并选用在小麦全基因组21条染色体上的64个SSR标记、27个EST-SSR标记和47个功能标记检测所有材料的基因型。91个SSR和EST-SSR标记共检测到315个等位变异,单个引物检测到2~7个等位变异,平均3.5个;47个功能标记共检测到107个等位变异,单个引物检测到2~5个等位变异,平均2.3个。关联分析表明,49个位点与4个环境的产量性状及其均值显著关联(P≤0.005),其中38个位点在2个或以上环境或均值下被重复验证,16个位点与2个或以上性状相关联。对相对稳定的等位变异作进一步分析,发掘了一批与产量性状相关的优异等位变异,如降低株高的等位变异Ax2*-null和UMN19*-A362,增加穗长的等位变异barc21-A220,增加可育小穗数的等位变异gpw2111-A156,增加总小穗数的等位变异swes65-A120,增加穗数的等位变异VRN-A1*-A1068,增加穗粒数的等位变异cfd5-A215和增加千粒重的等位变异wmc626-A170。研究结果对利用分子标记辅助选择进行小麦产量性状的遗传改良具有一定的指导意义。     

新疆陆地棉经济性状优异等位基因位点的遗传解析

【目的】基于SSR(Simple sequence repeat,简单序列)标记展开对陆地棉经济性状的关联分析,挖掘优异等位变异位点,解析新疆陆地棉经济性状的遗传基础,为新疆陆地棉的遗传机理研究和高效的陆地棉分子设计育种提供理论依据。【方法】利用筛选出覆盖棉花全基因组的73对SSR标记对新疆156份陆地棉品种进行多态性扫描;采用R语言绘制boxplot图,利用TASSEL软件进行关联分析,挖掘与产量、纤维品质性状相关联的优异等位变异位点。【结果】通过对6个环境下新疆陆地棉品种的产量、品质相关性状进行关联分析,获得与产量性状相关的等位变异位点10个,表型变异解释率为6.69%～9.88%,平均值为8.43%;与纤维品质性状相关的等位变异位点23个,表型变异解释率为3.73%～13.22%,平均值为7.52%。其中22个QTL(Quantitative trait locus)已被报道,有10个QTL的关联性状与前人研究一致。【结论】新疆陆地棉品种的群体遗传结构简单,连锁不平衡水平低,6个环境条件下表型性状变化趋势较稳定。基于SSR的关联分析,发掘了与产量和纤维品质相关的优异等位变异基因及聚合优异等位基因位点的典型材料。     

中国栽培和野生大豆农艺及品质性状与SSR标记的关联分析 II. 优异等位变异的发掘

在前文研究已检出与农艺品质性状显著关联的SSR位点的基础上, 本文进一步对与性状关联位点的等位变异作解析, 通过将携带某等位变异的所有材料表型均值与携带无效等位基因(null allele)材料表型均值做比较, 估计等位变异的潜在表型效应增量(减量), 进一步利用该信息估计位点增效(减效)等位变异的平均效应, 鉴别出一批农艺品质性状优异位点、等位变异及携带优异等位变异的载体材料。发现在栽培及野生种质中检出的优异等位变异有同、有异、有互补性。发现关联位点正、负效应等位变异均值间有差异, 可根据育种目标性状选择要求, 选取适合的位点及相应等位变异。同一标记位点可与多性状关联, 其等位变异在不同性状间各有其表型效应的方向和大小; 等位变异在相关性状效应上方向、大小的异同解释了性状间正、负相关的遗传原因。关联作图得到的信息可以弥补家系连锁法QTL定位信息的不足, 并直接利用等位变异信息进行亲本选拔、组合选配及后代等位条带辅助选择以提高育种成效。     

小麦骨干亲本繁6条锈病成株抗性特异位点及其在衍生品种中的遗传解析

基于已获得的控制小麦条锈病成株抗性“一致性”QTL区段80个SSR标记,结合小麦骨干亲本繁6及其衍生的39个后代小麦品种进行田间条锈病成株期抗性表型鉴定,揭示了骨干亲本繁6遗传物质及其成株抗性在其衍生品种的遗传规律。结果表明,骨干亲本繁6在条锈病条中31、32和33混合生理小种诱导下表现成株抗性,7个衍生后代品种表现全生育期抗性;用控制小麦条锈病成株抗性QTL区段的80个SSR标记对繁6及其后代衍生品种的其他亲本进行分子扫描,共发现9个来自繁6基因组的特异SSR标记,即Xwmc631、 Xgwm359、 Xwmc407、 Xgwm501、 Xgwm148、 Xgwm539、 Xgwm533、 Xgwm299和Xgwm639,其中,Xwmc631、 Xgwm359、 Xgwm501、 Xgwm299和Xgwm639在繁6衍生后代的4个子代中表现较高的遗传贡献率。以SSR标记与小麦条锈病成株抗性的关联分析发现6个SSR标记与小麦条锈病成株抗性显著相关,其中来自繁6的特异SSR等位变异Xgwm539-2D和Xgwm299-3B与严重度、反应型、普遍率、病情指数及病程曲线下面积(AUDPC)均具显著相关性,表明繁6的成株抗性及其控制遗传位点在其衍生后代品种选育过程中得到了很好的定向选择,并在西南麦区小麦条锈病抗性育种中发挥了重要作用。     

A QTL for early heading in wheat cultivar Suwon 92

Heading date is an important trait that determines wheat adaptation to environments. A recombinant inbred line (RIL) population derived from CI 13227 × Suwon 92 was employed to tag the quantitative trait locus (QTL) for early heading in Suwon 92. This population was phenotyped for heading date in 1994, 1995, and 1997, and analyzed with AFLP and SSR markers. Two AFLP markers (XGCTG.CGCT118 and XGCTG.CGCT60) closely associated with heading date were identified. Across years, XGCTG.CGCT118 and XGCTG.CGCT60 explained 40.4% and 32.2% of the total phenotypic variances, respectively. Interval analysis revealed a major QTL for heading date, designated QHd.pser-2DS, between AFLP marker XGCTG.CGCT118 and SSR marker Xgwm261. Based on the linkage map, QHd.pser-2DS was about 41.2 cM proximal to the distal end of chromosome 2DS, and explained 40.5% of the phenotypic variance across three years. The identified markers associated with the early heading QTL have the potential to be used in wheat breeding programs.     

Association of molecular markers with cold tolerance and green period in zoysiagrass (Zoysia Willd.)

Cold tolerance and the green period are key traits in the breeding of zoysiagrass (Zoysia Willd.). Identification of molecular markers associated with cold tolerance and the green period of zoysiagrass will contribute to efficient selection of elite cultivars. These two traits were measured in 96 zoysiagrass accessions in 2004 and 2005–2006, respectively. The mapping population was screened with 29 pairs of simple sequence repeat (SSR) primers and 54 pairs of sequence-related amplified polymorphism (SRAP) primers. A multi-loci in silico mapping approach implemented with an empirical Bayes method was applied for association mapping of cold tolerance and green period. We detected 254 SSR polymorphic loci and 338 SRAP polymorphic loci, among which three SSR loci (Xgwm131-3B-187, Xgwm469-6D-194 and Xgwm234-5B-244) and one SRAP locus (Me11Em7-406) were significantly associated with cold tolerance with effect values of 57.83%, 38.05%, 36.92% and 37%, respectively. Three SSR loci (Xgwm132-6B-225, Xgwm111-7D-34 and Xgwm102-2D-97) and two SRAP loci (Me19Em5-359 and Me16Em8-483) were significantly associated with the green period with effect values of 79.54%, 62.59%, 99.04%, 49.01% and 82.57%. These markers will be useful for genetic improvement of the cold tolerance and green period of zoysiagrass by marker-assisted breeding.     

Identification of quantitative trait loci for flowering-related traits in the D genome of synthetic hexaploid wheat lines

The gene pool of Aegilops tauschii, the D-genome donor of common wheat (Triticum aestivum L.), can be easily accessed in wheat breeding, but remains largely unexplored. In our previous studies, many synthetic hexaploid wheat lines were produced through interspecific crosses between the tetraploid wheat cultivar Langdon and various A. tauschii accessions. The synthetic hexaploid wheat lines showed wide variation in many characteristics. To elucidate the genetic basis of variation in flowering-related traits, we analyzed quantitative trait loci (QTL) affecting time to heading, flowering and maturity, and the grain-filling period using four different F₂ populations of synthetic hexaploid wheat lines. In total, 10 QTLs located on six D-genome chromosomes (all except 4D) were detected for the analyzed traits. The QTL on 1DL controlling heading time appeared to correspond to a flowering time QTL, previously considered to be an ortholog of Eps-A ^m 1 which is related to the narrow-sense earliness in einkorn wheat. The 5D QTL for heading time might be a novel locus associated with wheat flowering, while the 2DS QTL appears to be an allelic variant of the photoperiod response locus Ppd-D1. Some of the identified QTLs seemed to be novel loci regulating wheat flowering and maturation, including a QTL controlling the grain filling period on chromosome 3D. The exercise demonstrates that synthetic wheat lines can be useful for the identification of new, agriculturally important loci that can be transferred to, and used for the modification of flowering and grain maturation in hexaploid wheat.     

小麦抗叶锈病基因Lr45的SSR分子标记

用定位于2A染色体的59对SSR、EST-SSR引物,对小麦抗叶锈病基因Lr45进行分子标记,共筛选出11对揭示TcLr45多态性的引物。用157株F₂抗感群体对这11对引物进一步检测,得到4个与Lr45共分离的SSR标记(Xgwm95、Xgwm47、Xgwm372和Xgwm122)。将经PAGE检测的标记Xgwm95的抗感差异带及Xgwm47的抗性片段进行克隆测序发现其中含有微卫星序列,且均为二核苷酸重复。Xgwm372和Xgwm122经琼脂糖凝胶电泳发现与Lr45的供体黑麦有共同的标记片段,可直接用于分子标记辅助选择。     

河南省小麦主要推广品种间的亲缘关系研究

利用系谱分析和SSR标记对河南省小麦主要推广品种间的亲缘关系进行了研究。结果如下:(1)系谱分析表明10个主要推广品种间的血缘关系较近,豫麦2号和丰产3号是它们的骨干亲本,分别与7个和9个品种有血缘关系;(2)70对SSR引物在11个品种间扩增出211个等位变异,平均每个引物3.01个,84.29%的引物能检测到多态性位点,Xgwm294和barc061就能将这11个品种区分开;(3)品种间的遗传距离平均为0.495,变化范围较小,在0.36到0.63之间;(4)不同共同血缘比例的品种间的遗传距离差异较小,表明品种间的亲缘关系较近;(5)有1/2和1/4共同血缘的品种间的遗传距离较近,低于1/4共同血缘和无血缘品种间的遗传距离稍远,血缘关系不能很好反映品种间的亲缘远近。     

Mapping quantitative trait loci in wheat for resistance against greenbug and Russian wheat aphid

Breeding for genetic resistance against greenbug and Russian wheat aphid (RWA) is the most effective way of controlling these widespread pests in wheat. Earlier work had shown that chromosome 7D of a synthetic hexaploid wheat, ‘Synthetic’ (T. dicoccoides × Ae. squarrosa) (AABB × DD) gave resistance when transferred into the genetic background of an aphid‐susceptible cultivar, ‘Chinese Spring’, as the recipient. To map the genes involved, a set of 103 doubled haploid recombinant substitution lines was obtained from crossing the 7D substitution line with the recipient, and used to determine the number and chromosomal location of quantitative trait loci (QTL) controlling antixenosis and antibiosis types of resistance. Antixenosis to RWA was significantly associated with marker loci Xpsr687 on 7DS, and Xgwm437 on 7DL. Antibiosis to greenbug was associated with marker loci Xpsr490, Rc3 (on 7DS), Xgwm44, Xgwm111, Xgwm437, Xgwm121 and D67 (on 7DL). Similarly, antibiosis to RWA was linked to loci Xpsr490, Rc3, Xgwm44, Xgwm437 and Xgwm121. At least two QTL in repulsion phase, one close to the centromere either on the 7DS or 7DL arms, and a second distal on 7DL could explain antibiosis to RWA and, partially, this mechanism against greenbug.     

西藏三联小穗小麦中三联小穗性状控制基因的SSR分子标记定位

西藏三联小穗小麦是中国西藏地区一种独特的小麦地方品种,拥有特殊的三联小穗性状,超多的小穗数和小花数。分子定位控制三联小穗基因的基因座,发掘与之紧密连锁的分子标记,可为小麦高产育种提供分子标记辅助选择工具。本研究利用西藏三联小穗小麦的衍生系TTSW-5与普通穗型小麦,间3和川麦55,分别构建F2群体,成熟后进行穗部性状的表型分析和SSR基因型鉴定。性状表型遗传分析表明,西藏三联小穗小麦的三联小穗性状由两个独立遗传的隐性基因控制;通过SSR标记鉴定来自TTSW-5/间3组合的F2群体,在2A染色体上检测到1个与三联小穗性状相关的QTL,定位于SSR标记Xgwm275和Xgwm122之间,两标记间的遗传距离为6.6cM,该QTL的LOD值为6.19,可解释的表型变异值为33.1%,初步命名为qTS2A-1。我们推测qTS2A-1可能是控制三联小穗性状相关的主效QTL,SSR标记Xgwm275和Xgwm122可能可用于三联小穗性状的辅助选择。