复杂性状遗传分析策略和方法研究进展

 复杂性状是指由多基因和非遗传因素共同作用的一类性状的总称,包括表型呈连续分布的经典数量性状,多基因控制但表型呈间断分布的二歧或多歧性状,以及难以准确度量的动物各种行为性状等。动植物的许多重要经济性状以及人类复杂疾病均属于复杂性状范畴。阐明复杂性状的遗传基础,对于动植物新品种的遗传改良具有十分重要的意义。本文在阐述复杂性状基本概念的基础上,综述了复杂性状的遗传分析策略以及近年来取得的主要研究进展。最后,对后基因组时代复杂性状基础研究面临的挑战提出了一些讨论,以供参考。     

多环境下水稻产量及品质性状的遗传相关分析

研究了直链淀粉含量、胶稠度、碱消值、蛋白质含是、粒长、粒宽、长宽比和千粒重等8个品质性之间的遗传相关，以及直甸淀粉含量、胶稠度、碱消值和蛋白质含量等4个品质性状与单株穗数、穗实粒数、千粒重和单产量等4个产量性状之间的遗传相关。结果表明任两个品质性状之间及品质性状与产量性状之间均存在某种遗传相关，其中有的性状之间表现为较复杂的遗传相关，存在两种以上的遗传相关分量，而另一些性状之间的遗传相关较为简单，仅存一、二种遗传相关分量。     

数量性状遗传基础研究的回顾与思考--后基因组时代数量遗传领域的挑战

回顾了100多年来数量性状遗传研究的发展。数量性状的遗传研究长期落后于质量性状的研究，主要是对其遗传基础缺乏必要的了解。20世纪80年代开始，DNA分子标记的大量开发，提供了遍布于基因组的位置参照点，促进了数量性状遗传基础研究的迅速发展。迄今至少已对68个生物种的很多数量性状(包括动、植物的重要经济性状和人类疾病)作过全基因组的数量性状座位(QTL)扫描，建立了QTL图谱。但是一般地说，QTL仍然是一个相当大的DNA片断，往往含有多个基因。遗传基础的进一步研究应当从QTL到数量性状基因(QTG)，再从QTG到相应于等位基因的数量性状核苷酸(QTN)，逐步深入下去。这是后基因组时代数量遗传领域的主要挑战。基因组上数以万计的DNA序列变异(例如SNP)以及模式生物全基因组测序的完成，已为这种准确的遗传剖分提供了必要的条件。     

温氏主要品系选育性状的遗传参数估计

遗传参数是畜禽遗传特性的重要参数,遗传参数估计是畜禽遗传评估的基础。利用温氏食品集团股份有限公司选育的专门化品系种猪近10年的各品系生长发育性状（DAY₁₀₀、DAY₃₀、ADG_30-100、BFT₁₀₀）和繁殖性状（TNB、ANB、HNB、LWB）数据,采用DMU软件,使用最大似然法和多性状线性模型,估计W51、W52、W61、W62、S11、S21、S22等7个专门化品系主要生长发育性状和繁殖性状的遗传参数。结果表明,各品系生长发育性状的遗传力为0.3~0.6,属于中、高等遗传力性状,其中,BFT₁₀₀的遗传力最高,大于0.4;DAY₁₀₀与DAY₃₀、ADG_30-100、BFT₁₀₀的遗传相关分别呈强正相关、强负相关和弱负相关。各品系的繁殖性状都为低遗传力性状,遗传力为0.1左右,其中,LWB最高,为0.12~0.18;TNB与ANB的遗传相关大于0.90,与HNB的遗传相关大于0.7,均为强正遗传相关。     

不同种源刨花润楠苗期生长及叶片性状变异的研究

以刨花润楠主要分布区的14个种源为研究对象,在广州增城开展种源试验,通过对14个种源的刨花润楠苗高、地径、叶面积、叶周长等性状进行观测,分析不同种源苗期性状的遗传变异规律。结果表明：3个生长性状种源间和种源内变异系数相当,其种源间和种源内生长性状变异均较丰富;8个叶片性状种源间的变异系数为17.52%～44.71%,不同种源间叶片性状亦变异明显;生长性状的种源遗传力均大于0.750,说明在一定程度上刨花润楠的苗高、地径等苗期生长性状受自身遗传控制,且不同种源间变异明显,种源选择潜力较大。刨花润楠苗期生长性状的地理及气候变异趋势不明显,表现出随机现象;苗木生长性状与叶片大小呈负相关,即叶片越大、叶柄越长,苗木生长有变慢的趋势;对种源苗期性状进行聚类,可将刨花润楠14个种源划分为5个类群;刨花润楠苗期生长及叶片性状有一定的地理趋势,但也有一定的随机性。以地径为标准对刨花润楠优良种源进行筛选,初步选出永春、兴安、昭平3个种源作为适宜广东地区造林的优势种源。     

杂交水稻光合作用以及产量性状的配合力分析

为探明杂交水稻亲本光合作用以及产量相关性状的配合力与遗传力,为杂交水稻高光效育种提供理论依据,以3个恢复系和5个不育系为亲本,采用3×5NCII遗传设计,对光合作用相关的6个指标和5个产量性状进行配合力方差分析。结果表明:在组合间除胞间CO_2浓度差异达显著以外,其余指标和性状差异均达极显著水平;除有效穗和穗长等性状受组合特殊配合力影响外,其余性状主要受亲本一般配合力的制约;光合作用相关指标的一般配合力与狭义遗传力差异不大,加性效应遗传较大,遗传稳定。恢复系RM222、R8319和GR8206多数性状的一般配合力效应和特殊配合力效应较高,通过杂种优势的分析,GR8206的杂种优势较强,具有较好的应用前景。     

普通小麦×斯卑尔脱小麦重组近交系群体构建及性状遗传变异分析

以普通小麦3338和斯卑尔脱小麦Altgold为亲本杂交,从F2代开始采用单粒传法构建了含188个重组近交系的群体,对该群体的抽穗期、株高、每穗小穗数、穗长、不孕小穗率、旗叶长、旗叶宽、芒长8个农艺性状的变异进行了分析。结果表明,该重组近交系群体存在着广泛的遗传变异,各性状的变异系数在6.55%到93.38%范围内变化。除芒长、穗长外,其余6个性状都符合或近似正态分布,表现为数量性状遗传特点,是一个适合遗传作图的理想群体。对株高和抽穗期两个性状的遗传参数进行了估计,广义遗传力分别为88%和58%。     

275份辣椒种质资源表型性状的遗传多样性分析

为了挖掘能够应用于遗传改良的种质资源,并筛选出优良表现的核心种质资源,为辣椒品种改良创新提供理论依据,以275份辣椒为研究材料,对42个表型性状进行遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析以及聚类分析。结果表明：15个数量性状的Shannon-Wiener多样性指数（H’）的变化范围为1.90～2.26,其中叶片长的H’值最高为2.26,其变异系数（coefficient of variation,CV）的变化范围为22.38%～146.09%。以辣椒素含量的变异系数最高为146.09%,变异幅度为48～290231SHU。27个质量性状的Shannon-Wiener多样性指数（H’）的变化范围为0.03～2.81,其中果形有13种分布类型,其频率分布范围为1.87%～31.84%,大多数为灯笼形与羊角形,其遗传多样性指数也是最高为2.81,表明275份辣椒种质的表型性状具有丰富的遗传多样性。相关性分析结果表明,各表型性状间的相关系数中达到显著或极显著的有189对性状,这表明许多表型性状间相互影响。主成分分析结果表明,前13个主成分累加贡献率为68.62%,代表了辣椒表型性状的主要信息量...     

奶牛育种中的长寿性状

长寿性状是奶牛育种中最重要的功能性状之一,除产量性状之外,长寿性状具有最大的经济价值。由于遗传力低、数据分布特殊和性状表现晚等特点,长寿性状也是选育难度最大的性状之一。自上世纪50年代起,长寿性状就进入了各国奶牛育种家的视野,针对长寿性状的研究持续进行;上世纪90年代后,各奶业发达国家陆续将长寿性状纳入其奶牛综合选择指数。目前,我国奶牛综合选择指数(CPI)中尚不包含长寿性状,对长寿性状的研究也处于起步阶段。文章通过整理分析奶牛长寿性状的有关研究,从性状定义、遗传评估方法、与其他性状的关系、遗传标记、性状选育策略等方面系统介绍了长寿性状的研究和选育情况。通过汇总有关长寿性状与其他性状遗传相关的研究,阐述了长寿性状与其他性状之间的复杂关系;通过收集各国奶牛选育方案中的相关信息,重点介绍了各主要奶业发达国家对长寿性状的选育策略。此外,本文还通过收集在我国奶牛群体中针对长寿性状开展的研究,概述了奶牛长寿性状在我国的研究现状。长寿性状有许多不同的定义,可使用不同的模型对其进行遗传评估,包括线性模型、阈模型、生存分析模型和随机回归模型等。长寿性状与产量、体型、繁殖、健康和管理类性状等存在低到中等...     

基于牧场管理数据的奶牛健康性状定义及遗传参数估计

[目的]利用牧场管理数据定义奶牛健康性状,并对各健康性状进行遗传分析.为奶牛抗病选育和研究提供参考.[方法]收集了华北地区46个规模化牧场的奶牛健康事件记录,通过对原始记录中1 326种健康事件进行整理,将所有健康事件分为5类,并在每类中筛选出记录数相对较多的常见健康事件,共计18个.根据各健康事件在每个泌乳期内是否至...     

浙江省地方菜豆种质资源鉴定与遗传多样性分析

为鉴定浙江省地方菜豆种质遗传多样性,对浙江省历年来收集到的44份菜豆种质进行13个重要农艺性状的田间调查。结果表明,浙江地方菜豆种质在生长习性、嫩荚商品性等性状上均存在丰富的遗传变异。从发表的菜豆BARCBean6K＿3 BeadChip芯片中随机、均匀挑选了185个SNP转化成KASP标记,对44份种质进行基因型鉴定后获得了88个高质量SNP基因型,主成分分析和系统进化树分析发现这些种质可以分为2大类,亚群分化与千粒重高度相关,且浙江省菜豆种质以中美洲基因池为主。研究结果可进一步丰富我国菜豆遗传基础,为地方菜豆资源的高效利用和新品种选育提供科学依据,所开发的KASP标记也可为菜豆种质基础研究提供有力的遗传工具。     

三角帆蚌金色品系生长性状遗传参数及基因型与环境互作效应分析

为培育出产金色珍珠的三角帆蚌Hyriopsis cumingii良种,并为三角帆蚌金色品系生长性状及产珠性能遗传改良提供理论依据,收集金色内壳色的三角帆蚌,经繁育共获得41个全同胞家系(F1～F41),分别在浙江武义和上海崇明两地养殖,在5月龄和17月龄时,分别测量两地各家系三角帆蚌壳长、壳高、壳宽和体质量4个生长性状...     

谷子农艺性状的遗传多样性分析

对41份谷子种质资源的7个农艺性状进行了遗传多样性分析,结果表明：谷子种质资源遗传变异丰富,株高的多样性指数最高,为2．08,穗长的多样性指数最低,为1．82。基于农艺性状的聚类分析把41份材料分为4大组群,其中第一组群和第二组群分别只有一份材料,其穗粒重都很低;第三组群包括28分材料,7个农艺性状在四个组群中均是最高的;第四组群包括11分材料,7个性状值都高于第一组群和第二组群,但低于第三组群。     

利用形态学性状及SSR分子标记鉴定水稻优良恢复系闽恢3301的亲代来源

闽恢3301是一个优良籼型恢复系,系谱记载闽恢3301选自明恢86与绵恢436的杂交后代,但一些数据不支持这一亲缘关系.在田间观察显示,闽恢3301一些性状与R527较为类似,而与明恢86相似的特征较少.为了解闽恢3301的遗传来源,比较分析闽恢3301、R527、绵恢436和明恢86的30个形态性状以及712对SSR分子标记特征.方差分析多重比较结果表明,闽恢3301的形态性状与R527或绵恢436较为相似,与明恢86多数形态性状上存在显著或极显著差异.基于形态性状的聚类分析表明,在欧氏遗传距离为8.99处,闽恢3301、R527、绵恢436被分为一类群,明恢86单独为一类.712对SSR分子标记分析结果表明,闽恢3301与R527、绵恢436、明恢86的遗传距离分别为0.140、0.145和0.337.4份恢复系间基于分子标记遗传相似性的聚类分析结果与基于形态学的聚类结果一致.闽恢3301的标记带完全来源于绵恢436和／或R/27.综上所述,闽恢3301并不是系谱记载的明恢86与绵恢436的杂交后代,而是来源于绵恢436与R527的杂交后代.     

Genetic Analysis on Overwintering Character of Glutinous Rice 89-1

This article discusses the overwintering ability and genetic variation of the main agronomic traits in a new germplasm resource, glutinous rice 89-1. Survival rates of overwintering axillary buds and stems were observed in different altitudes. The F1, backcross F1 and F2 populations were constructed from sexual crossing between glutinous rice 89-1 and Hongmangnuo, Fuhui 838, Minghui 63, Ce 64. The overwintering ability and genetic variation of the main agronomic traits were analyzed in different seasons. Results showed that glutinous rice 89-1 could overwinter by axillary buds in low temperatures at different altitudes. Axillary buds would ratoon in the following year. The survival rates of rice stem and axillary buds were 82.6 and 29%, respectively. The grain yields were 6 291.0 kg ha^-1 in the overwintering ratooning season, and corresponded in the main season. Genetic analysis and chi-square test showed that the overwintering ability of glutinous rice 89-1 was likely controlled by polygene, and heritabilities showed diversity in different hybrid combinations. The highest heritabilities of 1 000-grain weight and plant height were in the main crop season, whereas the lowest were in the overwintering season, and the heritabilities of grain numbers per panicle and the seed setting rate reached the highest in the ratooning season. The spikelets per panicle, the seed setting rate, the 1 000-grain weight, the plant height, and the spikelet length had nearly normal distribution in F2 populations of glutinous rice 89-1/Minghui 63, but the seed setting rate had bimodal distribution. Overwintering glutinous rice 89-1 was a useful new genetic germplasm resource.     

红锥家系苗期变异与初步选择的研究

通过对红锥46个家系的苗期性状进行测定,分析比较苗期性状遗传变异,并初步选择,结果表明:红锥不同家系的苗期差异主要由苗高、地径和生物量比决定,苗高、地径和生物量比的广义遗传力分别为89.74%、77.66%和72.26%,遗传变异系数分别为7.96%、12.92%和9.40%。利用系统聚类法将红锥家系划分出优、良、中、差4个等级组,其中优良组的家系有11个(种源均为福建华安),序号分别为22、23、25、38、39、40、41、42、20、21、24,其苗高、地径与生物量比的平均值大于群体平均值,苗高平均值29.91cm,地径平均值0.547cm,生物量比的平均值1.90,通过遗传增益计算,苗高、地径与生物量比的遗传增益分别为23.84%~69.02%、19.36%~58.80%和11.84%~44.11%。     

湖北白猪Ⅵ系生长及胴体性状的遗传分析

利用湖北Ⅵ系继选育群１９９０－１９９７年生长和胴体性能测定资料,对湖北白猪生长及胴体性状的遗传参数进行了估计。结果表明：遗传力的估计范围内,生长性状各组分间表现为较强的相关关系（Ｐ〈０．０５或Ｐ〈０．０１）胴体性状各组分间表现为中至低的相关关系。通过相关关系分析得出生长性状应注重和６月龄重的选择,胴体性状表现为多基因或基因组控制且之间的交互作用大,应采取综合性选择。     

母体效应对长白猪生长性状的影响

本文旨在研究母体效应对长白猪生长性状遗传参数和育种值估计的影响。以温氏长白种猪W51为研究对象,选取初生重、达到30 kg体重日龄和达到100 kg体重日龄3个与生长性能相关的数量性状,利用包含和不包含母体效应的2种数学模型进行遗传参数和育种值估计。结果表明使用包含母体效应的模型对生长性状的解释更加合理。当模型中不包含母体效应时,遗传力的估计值明显偏高,育种值估计偏离也较大。随着猪只日龄的增加,母体效应方差所占比重逐渐下降,而直接加性遗传方差的比重逐渐上升,说明母体效应对猪生长后期的影响在逐渐变小。在建立动物生长性状模型时,需要考虑母体效应对遗传参数和育种值估计的影响。     

谷子主要农艺性状的遗传参数分析

对41份谷子种质资源的7个农艺性状进行了遗传参数研究。结果表明:千粒重、株高和穗长的遗传力较高,受环境影响较小,可在早世代进行选择;穗重、生物产量和穗粒重的遗传变异系数大,相对遗传进度较大,直接选择效果较为理想;相关分析表明:穗粒重与穗重、生物产量呈极显著正相关,与穗长呈显著正相关,穗重、生物产量和穗长三者之间相互呈极显著正相关且遗传力较高。因此,可以通过对穗重、生物产量和穗长的选择来间接提高穗粒重,进而达到提高单位面积产量的目的。     

中国西南地区甘薯主要育种亲本的遗传多样性及群体结构分析

【目的】探究中国西南地区主要甘薯育种亲本材料的遗传多样性和群体结构,为甘薯亲本材料的保存和利用、甘薯分子标记辅助选择提供参考依据。【方法】利用61个SSR分子标记、13个农艺性状和6个品质性状,对82份中国西南地区主要甘薯育种亲本材料进行遗传多样性分析。利用NTSYS-pc 2.10数据处理软件,分别根据SSR分子标记数据、品质性状、农艺性状计算82份亲本材料的Nei72遗传距离矩阵。利用Mega 6.06数据处理软件,计算82份材料基于SSR分子标记、品质性状、农艺性状的平均遗传距离。利用NTSYS-pc 2.10软件,对供试材料基于SSR标记、品质性状和农艺性状的遗传距离矩阵进行相关性分析。根据遗传距离矩阵,利用Mega6.06软件分别,对82份亲本材料进行基于品质性状的类平均法（unweighted pair group method with arithmetic mean,UPGMA）聚类分析、基于SSR分子标记的邻接法（Neighbor-Joining,NJ）聚类分析和基于农艺性状的类平均法（UPGMA）聚类分析。根据SSR分子标记数据,利用STRUCTURE 2.4对82份供试材料进行群体结构分析。【结果】61对SSR引物共检测出405条多态性谱带,其中,每对引物获得1-17条多态性谱带,平均每对引物检测出6.64条多态性谱带。82份亲本材料基于SSR分子标记、品质性状、农艺性状的Nei平均遗传距离分别为0.3499、0.2210和0.0270。基于SSR分子标记的邻接法（NJ）聚类分析将82份材料聚为7个类群。基于农艺性状、品质性状的类平均法（UPGMA）聚类分析均可将82份材料划分为一个较大的类群和三个较小的类群,但基于农艺性状和品质性状的聚类分析结果差异较大。基于SSR分子标记、品质性状和农艺性状的聚类分析均能将供试材料中来自不同地区的材料聚为同一类群,表明不同地理来源的供试材料间没有明显的遗传差异。遗传距离矩阵之间的相关性分析表明,基于SSR标记、品质和农艺性状的遗传距离矩阵间的相关性很小（r=0.0158）,品质性状与农艺性状间呈负相关（r=-0.0411）。群体结构分析表明,当K等于3时,ΔK说明82份材料可以划分为3个亚群。取得最大值,值其中53份（64.63%）供试材料的Q值大于或等于0.6,分属于3个亚群。29份材料（35.37%）划分为混合亚群。群体结构分析的亚群划分结果与SSR聚类分析结果有一定相似性。【结论】供试亲本材料基因组水平的遗传多样性较为丰富,品质性状有一定差异,农艺性状差异较小。单独利用某一种标记或性状对亲本材料进行衡量都不全面,建议结合分子标记和多种表型性状,进行深入的遗传多样性和群体结构分析。