普通小麦籽粒品质性状研究 Ⅱ.籽粒品质性状与农艺性状的相关

利用35个美国小麦品种×中国小麦品种组合的 F_1及其亲本,和2个组合的 F_2群体,研究了普通小麦一些籽粒品质性状及农艺性状间的相关。结果表明:(1)F_1的籽粒蛋白质含量,湿面筋含量和干面筋含量与其双亲相应性状的中亲值和低亲值均呈显著正相关;F_1的 SDS 沉淀值与双亲该性状的中亲值呈显著的正相关,与高亲值和低亲值无显著相关;(2)籽粒蛋白质含量与产量性状呈显著负相关或相关不显著。单株蛋白质产量与产量性状呈显著的正相关,SDS 沉淀值与产量性状,籽粒蛋白质含量以及湿、干面筋含量相关不显著。SDS 沉淀值及单粒蛋白质重量可作为杂种后代的选择指标。     

小麦籽粒蛋白质含量的动态QTL定位

 【目的】检测灌浆过程中控制小麦籽粒蛋白质含量（GPC）的条件及非条件QTL,阐明不同时期及不同时段内QTL的表达方式,揭示籽粒蛋白质积累的分子遗传机理。【方法】以花培3号×豫麦57的168个双单倍体（doubled haploid,DH）群体为材料,于6个不同的环境下种植,在籽粒灌浆的5个时期取样,对小麦GPC进行动态QTL分析。【结果】共检测到影响GPC的9个非条件QTL和10个条件QTL。QGpc3A为整个灌浆过程都能表达的非条件QTL,其余条件和非条件QTL只在几个或单独一个时期表达。花后12 d,控制GPC的基因表达活跃,非条件QTL和条件QTL总共能解释表型变异贡献率的42.62%;花后22 d,条件QTL和非条件QTL总共可解释表型变异的贡献率较低,仅为17.43%,GPC降到“低谷”。 QGpc4A-1对GPC前期积累有重要意义,QGpc1D和QGpc4A-2对GPC灌浆中后期积累有重要意义。【结论】GPC呈现出“高-低-高”的变化规律,控制GPC的基因在灌浆过程中以一定的时空方式表达。     

小麦重要农艺性状QTL研究方法及研究进展

小麦的许多重要农艺性状都是数量性状,研究小麦数量性状遗传对小麦育种及其杂种优势具有十分重要的意义。近年来,分子生物学特别是分子标记技术的飞速发展,使得我们可以更深入地进行数量性状的研究。本文综述了近年来小麦QTL的研究进展,包括QTL定位原理及前提条件,常用的分子标记,QTL定位常用的作图群体,QTL定位的方法,QTL定位的统计软件和阈值,QTL的作图精度及小麦QTL定位的研究进展。讨论了小麦QTL定位存在的问题,展望了该领域的发展前景。     

玉米DH群体籽粒品质性状的QTL分析

为寻找更多与籽粒品质相关的QTL位点,以农系531和农系110杂交衍生的83个DH系构成的DH群体为材料,构建了包含160个SSR标记的玉米连锁图谱,图谱总长度为1 523.8 cM,平均间距为9.53 cM。采用近红外反射光谱法测定各DH系籽粒油份、淀粉及蛋白质含量,定位了籽粒油份、淀粉及蛋白质含量的QTL。共检测到10个加性QTL,包括第3染色体上umc1311-bnlg1449区间内控制籽粒油份含量的QTL qoc3,第3染色体上bnlg1449-umc1286区间内控制籽粒淀粉含量的QTL qsc3,以及第1、3、5、8和10染色体上控制籽粒蛋白质含量的8个QTL。检测到上位性QTL 15对,影响油份、淀粉和蛋白质含量的QTL分别有3、8和4对。     

小麦面团吹泡特性的QTL定位

 【目的】分析面团吹泡特性的遗传基础。【方法】以小麦品种花培3号、豫麦57构建的DH群体的168个株系为材料,利用含有323个位点的分子遗传图谱和3个环境的表型数据,对面团韧性(P)、延展性(L)、面团强度(W)、面团膨胀系数(G)和弹性指数(Ie)等5个吹泡性状进行QTL定位分析。【结果】共检测到17个加性效应位点和7对上位效应位点,分别位于1B、2B、3B、4B、1D、7D和5A染色体上。4B染色体Xwmc48—Xbarc1096区段上,同时检测到控制面团韧性(P)、延展性(L)和吹泡膨胀系数(G)的QTL位点(QDten4B、QDext4B和QSin4B),但遗传效应方向不同。在1D染色体Xwmc93—GluD1区段,检测到控制面团膨胀系数(G)、面团强度(W)和弹性指数(Ie)的位点,分别为QSin1D、QDstren1D和QEin1D,遗传贡献率分别为3.19%、17.74%和28.28%,且遗传效应方向相同,增效等位基因均来源于豫麦57。7对上位性效应遗传贡献率较小,无环境互作效应。【结论】小麦面团吹泡品质相关性状的遗传主要受加性效应控制,同时也受上位性效应控制。在某些染色体区段存在着影响不同吹泡性状的共同QTL,表现出一因多效或紧密连锁。     

小麦株高相关性状的QTL分析

为探索小麦株高及其相关构成性状的遗传基础,以小麦品系"0911-46"与品系"42"杂交获得的F2及其衍生F2∶3群体为材料,应用SSR标记构建连锁图谱,在杨凌和乾县2种环境条件下对株高、穗下节长、基部第Ⅰ节长、基部第Ⅱ节长进行QTL定位研究。结果表明:所构建的连锁遗传图谱覆盖小麦全基因组的1 423.54cM,标记间的平均遗传距离为8.09cM。共检测到47个QTLs,涉及小麦1A、1D、2A、2B、2D、3A、4B、4D、5A、5B、5D、6B、6D、7A、7B、7D染色体。其中,有16个株高QTL,15个穗下节长QTL,8个基部第Ⅰ节长QTL,8个基部第Ⅱ节长QTL,单个QTL可解释0.29%~63.42%的表型变异。4D染色体上Xwmc473-Xwmc285标记区间内距Xwmc473标记2.07cM处,在F2和F2∶3的2种环境中都能检测到株高QTL,表现出世代间和环境稳定性。此外,在该标记区间还能同时检测到分别控制株高、穗下节长、基部第Ⅰ节长、基部第Ⅱ节长的QTL,表明这一标记区间是一个株高及其构成性状QTL富集区。     

安徽省小麦品质性状分析与评价

为准确掌握安徽省小麦品质状况,对品种布局进行探索性研究,特开展安徽省主产区小麦品质抽样、检测工作,对品质性状及区域、年度间差异进行分析和评价。结果表明：从单项指标的变异情况来看,容重达标比例最高,且区域间、年度间变异系数均较小;籽粒蛋白质含量、吸水率、硬度等指标均有58%以上的比例可以达到中强筋标准,籽粒蛋白质含量达到强筋的比例较低。综合指标中,达到中筋小麦标准的样品数量最多,达到优质中强筋以上标准的样品比例仅为13.7%,达到弱筋小麦标准的样品比例不足0.6%。各年度间达标样品数量以2019年最多。达到中强筋标准的样品主要集中在安徽省宿州市、阜阳市、亳州市和淮北市、滁州市等沿淮淮北麦区;达到弱筋小麦标准的样品分别来自阜南县和长丰县。     

水稻重要农艺性状的QTL定位

以东农422与东农427构建的F2 3群体为试材,通过构建其分子标记遗传连锁图,全基因组定位与水稻农艺性状相关的数量性状位点。结果表明,在水稻的12个连锁群上共检测到28个QTLs,在1、4、5、6、7、8、10、11和12号染色体上都有分布,其中主要集中在第6、7号染色体上。共检测到5个控制水稻株高的QTLs,2个控制有效穗数的QTLs,4个控制千粒重的QTLs,6个控制穗长的QTLs,2个控制一次枝梗数的QTLs,9个影响水稻抽穗期的QTLs。由此可知,第6与第7条染色体是控制水稻重要农艺性状的QTLs的分布密集区。     

四倍体小麦胚大小性状QTL定位与分析

【目的】挖掘小麦胚大小性状相关的数量性状位点,解析胚大小与其他重要农艺性状之间的相关性,为胚相关性状QTL的精细定位及育种利用奠定基础。【方法】以四倍体小麦矮兰麦（Ailanmai）和野生二粒小麦（LM001）构建的121份F8代重组自交系群体（AM群体）作为研究材料,将其分别种植于成都市崇州试验基地（2018、2019和2020年）、成都市温江区试验基地（2020年）和雅安市试验基地（2020年）,调查5个环境下的胚长、胚宽、胚长/胚宽、胚长/粒长、胚宽/粒宽以及胚面积6个性状,结合基于小麦55K SNP芯片构建的遗传连锁图谱对上述6个性状进行QTL定位。【结果】胚大小性状呈近似正态分布,符合数量性状的遗传特征。QTL定位共检测到27个胚大小相关性状的QTL,其中,7个分别控制胚长和胚宽的QTL可解释7.75%—21.74%和7.67%—33.29%的表型变异,共检测到5个在多环境稳定表达的主效QTL:QEL.sicau-AM-3B、QEW.sicau-AM-2B、QEW/KW.sicau-AM-2B、QEL/EW.sicau-AM-2B-1和QEA.sicau-AM-2B,其贡献率...     

小麦ITMI重组自交系群体的叶片叶绿素含量QTL定位研究

【目的】定位发掘优异的小麦叶片叶绿素含量相关位点,为小麦高抗及高光合育种提供分子基础。【方法】利用已构建的重组自交系群体的高密度遗传连锁图谱对小麦拔节期、抽穗期及灌浆期进行叶片叶绿素含量QTL定位。【结果】结果表明:2013-2014,2014-2015两个环境及3个时期下共检测到18个叶片叶绿素含量相关QTL位点。其中位于小麦染色体2D(Xcdo534-Xbcd1716)、4D(Xfba177-Xbcd1431)、6A(Xfbb170-Xmwg934)及6D(Xcdo534-Xbcd1716)4个区段上的叶绿素相关位点在两个环境中都被稳定检测到。位于染色体2D(Xbcd262-Xbcd102)、3D(Xbarc8-Xfba241与Xfbb147-Xgwm3)及6A(Xfbb170-Xmwg934)上4个区段上的叶绿素相关位点在抽穗期及灌浆期均被检测到。【结论】小麦中不同叶片的叶绿素含量受不同遗传机制调控。     

小麦幼苗根系性状的QTL分析

 以小麦DH群体（旱选10号×鲁麦14）为材料，在水分胁迫及非胁迫两种条件下考察水培幼苗的单株根数、最大根长、根鲜重、根干重、根茎鲜重比及根茎干重比等根系性状。应用基于混合线性模型的复合区间作图法分析幼苗根系性状的QTL，以及基因与环境的互作。共检测到11个加性效应QTL和15对上位性互作QTL，分布在除5A、4B、2D、6D和7D以外的所有染色体上。其中3个加性效应QTL和2对上位性效应QTL控制根数；3个加性效应QTL和3对上位性效应QTL控制最大根长；2个加性效应QTL和2对上位性效应QTL控制根鲜重；2个加性效应QTL和3对上位性效应QTL影响根干重；2对上位性效应QTL控制根茎鲜重比；1个加性效应QTL和3对上位性效应QTL与根茎干重比有关。同时还分别检测到1个加性效应QTL、3对上位性效应QTL与水分环境的互作效应。对应用分子标记辅助选择幼苗抗旱优良根系性状的可能性进行了讨论。     

Conditional QTL Mapping of Sedimentation Volume on Seven Quality Traits in Common Wheat

To evaluate the possible genetic interrelationships between flour components and the sedimentation volume（SD）,a doubled haploid（DH） population comprising 168 lines were used to identify the conditional quantitative trait loci（QTLs） for SD in three environments.Ten additive QTLs and 15 pairs of epistatic QTLs were detected for SD through unconditional and conditional QTL mapping.Three major additive QTLs were detected for SD conditioned on the seven quality traits.Two additive QTLs were found to be independent of these traits.Three additive QTLs were suppressed by three of the seven traits because of non-detection in unconditional mapping.Three pairs of epistatic QTLs were completely affected by the seven traits because of detection in unconditional mapping but no-detection in conditional mapping.Twelve pairs of epistatic QTLs were detected in conditional mapping.Our results indicated that conditional mapping could contribute to a better understanding of the interdependence of different and closely correlated traits at the QTL molecular level,especially some minor QTLs were found.The conditional mapping approach provides new insights that will make it possible to avoid the disadvantages of different traits by breeding through molecular design.     

QTL Mapping for Important Agronomic Traits in Synthetic Hexaploid Wheat Derived from Aegiliops tauschii ssp. tauschii

Aegiliops tauschii is classified into two subspecies： Ae. tauschii ssp. tauschii and Ae. tauschii ssp. strangulata. Novel genetic variations exist in Ae. tauschii ssp. tauschii that can be utilized in wheat improvement. We synthesized a hexaploid wheat genotype（SHW-L1） by crossing an Ae. tauschii ssp. tauschii accession（AS60） with a tetraploid wheat genotype（AS2255）. A population consisting of 171 F8 recombinant inbred lines was developed from SHW-L1 and Chuanmai 32 to identify QTLs associated with agronomic traits. A new genetic map with high density was constructed and used to detect the QTLs for heading date, kernel width, spike length, spikelet number, and thousand kernel weight. A total of 30 putative QTLs were identified for five investigated traits. Thirteen QTLs were located on D genomes of SHW-L1, six of them showed positive effect on agronomic traits. Chromosome region flanked by wPt-6133–wPt-8134 on 2D carried five environment-independent QTLs. Each QTL accounted for more than 10% phenotypic variance. These QTLs were highly consistent across environments and should be used in wheat breeding.     

QTL Mapping for Important Agronomic Traits in Synthetic Hexaploid Wheat Derived from Aegiliops tauschii ssp. tauschii

Aegiliops tauschii is classified into two subspecies: Ae. tauschii ssp. tauschii and Ae. tauschii ssp. strangulata. Novel genetic variations exist in Ae. tauschii ssp. tauschii that can be utilized in wheat improvement. We synthesized a hexaploid wheat genotype (SHW-L1) by crossing an Ae. tauschii ssp. tauschii accession (AS60) with a tetraploid wheat genotype (AS2255). A population consisting of 171 F8 recombinant inbred lines was developed from SHW-L1 and Chuanmai 32 to identify QTLs associated with agronomic traits. A new genetic map with high density was constructed and used to detect the QTLs for heading date, kernel width, spike length, spikelet number, and thousand kernel weight. A total of 30 putative QTLs were identified for five investigated traits. Thirteen QTLs were located on D genomes of SHW-L1, six of them showed positive effect on agronomic traits. Chromosome region flanked by wPt-6133–wPt-8134 on 2D carried five environment-independent QTLs. Each QTL accounted for more than 10% phenotypic variance. These QTLs were highly consistent across environments and should be used in wheat breeding.     

QTL Mapping for Quality Traits of Chinese Dry Noodle

The QTLs for quality traits of Chinese dry noodle （CDN） were mapped based on a population of recombinant inbred lines （RILs） derived from the cross between two Chinese winter wheat varieties, Chuan 35050 and Shannong 483. Sensory quality traits of CDN were tested according to the standard of Ministry of Commerce of P.R.China （SB/T 10137-93）, and the textural property traits were detected using a texture analyser （TA.XTplus）. We have obtained 8 putative QTLs for 6 sensory quality traits and 2 QTLs for textural property of CDN with a single QTL explainning 4.07-75.67% of phenotypic variations on chromosomes 1A, 1 D, 3D, 4A, and 6D. A cluster of 3 QTLs for palate, elasticity and smoothness of CDN was found near the Glu-D I locus on chromosome 1D with high contributions, The increasing effect come from Chuan 35050, and the relationship between the QTLs were positive. On chromosome 4A, co-location QTLs for stickiness and total score were detected in the region of Xwmc420-Xswes620-Xswes615. Their contributions were high and the increasing effects come from Shannong 483. A taste QTL QStas.sdau-4A.1 was obtained in Xsrap18-Xswes624c-Xissr25b-Xissr23b on chromosome 4A with the highest contribution of 75.67%. This QTL was a major gene and the increasing effects come from Shannong 483.     

中国干面条品质性状的QTL分析

【目的】分析影响面条品质性状的QTL,了解面条品质的遗传控制。【方法】利用RIL群体和QTL分析软件进行QTL分析。面条感官品质按商业部行业标准（SB/T10137-93）测定,面条质构特性采用英国TA.XTplus型质构仪测定。【结果】检测到8个面条品质和质构特性的10个加性QTL,分别位于1A、1D、3D、4A和6D等5条染色体,单个QTL贡献率变化范围为4.07%～75.67%。在1D染色体Glu-D1附近检测到一个QTL簇,包括适口性、粘性和光滑性等3个性状各1个QTL,贡献率较高,增加效应均来自川35050,QTL间是正相关关系。在4A染色体上Xwmc420-Xswes620-Xswes615之间存在粘性和总分的QTL,贡献率较高,其增加效应来自亲本山农483,是正相关关系。在4A染色体Xswes624c-Xissr25b间食味QTL（QStas.sdau-4A.1）贡献率高达75.67%,是一个主效基因位点,其增加效应来自亲本山农483。【结论】检测到8个影响面条品质和质构特性的10个加性QTL,分析了其在染色体上的位置和效应。     

普通小麦白粉病成株抗性的QTL分析

【目的】以普通小麦加倍单倍体（doubled haploid,DH）群体（旱选10号×鲁麦14）的150个株系为材料,鉴定其白粉病成株抗性并进行QTL定位,以期发掘具有显著效应以及不同环境中稳定表达的主效QTL,为改良小麦白粉病成株抗性提供理论依据及分子标记。【方法】运用基于混合线性模型的复合区间作图法,对DH群体在4种单一环境条件下及基因型与环境互作情况下白粉病成株抗性进行QTL定位。【结果】4种单一环境条件下共检测到15个控制白粉病成株抗性的加性效应QTL,对白粉病成株抗性表型变异的贡献率为3.8%～21.0%;考虑基因型与环境互作的情况下检测到9个加性QTL,分别与单一环境下检测到的加性QTL位于相同的标记区间,位于染色体2A、2B、3A、5A、5B、6B、7A、7B和7D上。4种单一环境下检测到17对上位性效应QTL,对白粉病成株抗性表型变异的贡献率为1.1%～28.4%;考虑基因型与环境互作情况下检测到19对上位性QTL,其中7对与单一环境下的上位性QTL位于相同的标记区间。控制白粉病成株抗性的QTL来自于双亲,DH群体中有白粉病成株抗性超亲的株系存在。【结论】白粉病成株抗性受加性和上位性QTL的共同作用;在基因型与4种环境互作情况下检测到的QTL中,分别有9个加性QTL和7对上位性QTL与单一环境下的QTL位于相同的标记区间,这些在不同环境条件下重复出现的QTL具有较好的稳定性;通过分子标记辅助选择等方法重组、聚合目标QTL,将能够选育出白粉病抗性强的小麦品种。     

小麦灌浆期耐热性QTL定位分析

【目的】以普通小麦加倍单倍体（DH）群体（旱选10号×鲁麦14）的150个株系为材料,鉴定其灌浆期耐热相关生理性状及千粒重耐热指数,并进行QTL定位,以期发掘具有显著效应以及不同环境中稳定表达的主效QTL,为改良小麦耐热性提供理论依据及分子标记。【方法】运用基于混合线性模型的复合区间作图法,以耐热指数为耐热性指标,对DH群体在田间雨养和灌溉2种土壤水分条件下的耐热性进行QTL定位。【结果】2种土壤水分条件下共检测到12个控制不同性状耐热指数的加性效应QTL,对表型变异的贡献率范围为2.64%—11.41%,其中,9个QTL与环境存在互作效应,对耐热指数表型变异的贡献率为1.41%—4.66%;检测到17对上位性效应QTL,对表型变异的贡献率为2.45%—8.84%,其中,仅4对与环境有互作效应,对表型变异的贡献率为0.62%—2.32%。控制耐热性的QTL来自双亲,DH群体中有耐热性超亲的株系存在。【结论】评价小麦灌浆期的耐热性,千粒重耐热指数是最直接的指标,生理性状指标为耐热性鉴定的间接辅助指标,其中,旱地条件下选用旗叶相对含水量耐热指数作为间接指标较好,而灌溉条件下选用气冠温差耐热指数较好。染色体1B、2D、5A、5B、6A、6B和7A对灌浆期耐热性贡献较大。千粒重耐热指数和旗叶叶绿素含量耐热指数的遗传以加性效应为主,叶绿素荧光参数耐热指数和气冠温差耐热指数的遗传以上位性效应为主,而叶片相对含水量耐热指数的遗传加性效应与上位性效应都重要。     

棉花陆海渐渗杂交群体纤维品质性状的QTL定位

【目的】有效发掘利用海岛棉优异性状基因,拓宽陆地棉栽培种遗传基础。【方法】采用新疆主栽早中熟陆地棉品种新陆中60号为母本,与优质海岛棉品种新海41号为父本杂交,并以新陆中60号为轮回亲本构建出由151个BC₁F₁单株组成的回交群体,利用SSR分子标记和Join Map4.0软件构建遗传连锁图谱,采用复合区间作图法(CIM)对BC₁F₂纤维品质性状的进行QTL定位。【结果】构建的遗传连锁图谱包含52个多态性标记、14个连锁群,该图谱总长824 cM,覆盖棉花基因组的18.5%;最长的连锁群为150.3 cM,包含6个标记,最短的为0.3 cM,包含2个标记。检测到1个与纤维上半部平均长度相关的QTL,qFL-Chr14-1,定位在第14号染色体上,解释表型变异8.59%。【结论】筛选的与优质QTL位点相关SSR标记可应用于棉花优质分子标记辅助选择。