亚麻木酚素含量的SSR关联分析

为了进一步揭示亚麻木酚素含量的遗传机制,对220份亚麻核心种质进行2 a 2点重复检测木酚素含量,通过关联分析挖掘木酚素含量相关的SSR标记,为高木酚素含量的亚麻新品种选育提供基础。结果表明,220份亚麻种质木酚素含量变幅为3.24～11.76 mg/g,变异系数为20.34%,广义遗传率61.03%,2 a 2个环境条件下重复检测筛选出7份高木酚素含量亚麻品种。30个SSR引物扩增出203个多态性位点,平均扩增率为56.28%,有效等位基因数平均为1.41,引物多态性含量平均值0.43。群体结构K=4时,220份亚麻种质分为4个群体。203个SSR多态性位点和220份亚麻木酚素含量的关联分析,在GLM模型分析共检测到18个SSR位点,表型解释率为2.07%～13.18%。MLM模型分析共检测到16个位点,表型解释率为3.06%～15.03%,其中LU_83b位点在GLM(13.18%)和MLM(15.03%)下表型解释率均较高,LU_203、LU_661和LU_330位点2个环境条件下均检测到。     

基于SSR标记的胡麻粗脂肪及脂肪酸组分的关联分析

为了深入了解胡麻种质粗脂肪及脂肪酸组分的遗传变异,以230份胡麻种质为研究对象,利用广义线性模型（GLM）进行关联分析,结果表明,粗脂肪和5种脂肪酸含量的变异系数为7.39%~22.67%,遗传多样性指数为2.66~2.80;粗脂肪和亚麻酸含量的相关系数（0.669）最大;筛选出了30对SSR引物,共扩增出365个条带,有效等位基因数在1.2168~1.8320,引物多态性含量为0.2489~0.6257;在群体结构K=4时,230份胡麻资源可分为4个类群;5种脂肪酸显著关联的SSR位点22个,粗脂肪含量相关的SSR位点4个,说明230份胡麻种质的遗传多样性丰富,5种脂肪酸和粗脂肪含量与SSR标记显著关联。     

西北早粳稻核心种质资源蛋白质含量全基因组关联分析

为挖掘与稻米蛋白质含量相关的基因，以139份西北早粳稻核心种质资源为材料，基于SNP标记分析方法对139份种质资源的蛋白质含量表型数据进行全基因组关联分析。结果表明，本试验共定位到3个与稻米蛋白质含量显著相关的SNPs位点，关联到32个基因，包括1个已克隆基因和31个未克隆基因，对水稻的生长发育和品质形成有重要影响。     

基于重测序的陆地棉InDel标记开发与评价

碱基插入/缺失(InDel)是基因组中丰富的遗传变异形式。InDel以其密度高、易于基因型分型等优点成为分子标记开发的理想来源。本研究利用262份陆地棉品系重测序数据鉴定的InDel位点,在全基因组范围内设计了3206个InDel标记并挑选均匀分布的320个标记进行验证。320个标记筛选出87个多态性标记,多态性率为26.88%。利用多态性标记对不同地理来源的262份陆地棉种质资源进行基因分型,共检测到160个等位位点;多态性信息含量(PIC)为0.0836～0.3750,平均值为0.3073;基因多样性指数变异范围为0.0874～0.5000,平均值为0.3876,表明我国陆地棉遗传基础相对狭窄。群体结构分析将262份陆地棉品系大致划分为2个亚群,聚类分析和主成分分析的结果与之基本一致。采用混合线性模型(Mixed linear model)对6个纤维品质性状的关联分析检测到65个关联位点(P 0.01),各位点对表型变异贡献率为2.57%～8.12%。本研究旨在利用重测序数据开发全基因组范围的可用于凝胶检测的InDel标记,为棉花种质资源研究和分子标记辅助选择育种提供便捷工具。     

亚麻木酚素含量与遗传多样性的评价

用高效液相色谱法对50份亚麻种质木酚素含量检测,并对其进行基于SRAP标记的遗传多样分析,进一步了解亚麻种质的木酚素含量变异和遗传多样性,为高木酚素含量品种选育和后续亚麻木酚素品质改良育种提供科学依据。结果表明,供试材料的木酚素含量变幅为2.819~13.001μg/g,平均值为7.581μg/g,最高木酚素含量种质为加拿大的J-309。11对SRAP引物扩增得到135个条带,多态性条带为73,多态性比率为54.07%,引物多态性信息量（PIC）平均为0.74。有效等位基因数（N_e）、香农信息指数（I）和Nei′s遗传相似系数（H）分别为1.6010、0.7341和0.4925。木酚素含量和基因型数据的聚类分析结果表明,两种不同聚类的同一个类群中大部分种质相同。亚麻种质之间的木酚素含量差异和遗传多样性受地域影响较大。     

引进陆地棉种质材料纤维品质及农艺性状关联分析

引进陆地棉(Gossypium hirsutum)种质材料的性状-标记关联分析是发掘其优异基因并在分子标记辅助育种中使用的科学依据。本研究利用199个SSR标记和42个In Del标记对94份国外陆地棉种质材料和27份新疆本地品种的纤维品质和农艺学性状进行全基因组关联分析。遗传结构和Neighbor-Join聚类分析将陆地棉种质群体划分为2个亚群,连锁不平衡分析发现有9.42%的位点组合存在LD(p0.01,r2≥0.05);基于混合线性模型的关联分析结果显示,能够同时在2个播期检测到的与6个纤维品质性状、4个产量性状和4个农艺性状显著关联的标记位点分别有18个、10个和5个,平均表型变异解释率分别为6.06%(1.17%~13.86%)、4.62%(1.18%~15.28%)和6.75%(1.87%~9.98%)。上述关联位点中共检测到188个等位变异,其中表型效应值大于0.6的优异等位变异有12个。研究结果可进一步用于分子辅助育种,并为基因精细定位提供参考资料。     

玉米粒宽的全基因组关联分析及候选基因结构预测

粒宽与产量有显著正相关性,为了筛选与玉米粒宽紧密关联的SNP位点和控制粒宽的相关的候选基因,本实验采用全基因组关联分析的方法,以139份核心玉米自交系为关联群体,对其粒宽进行考种测量。同时利用6 973个高质量的SNP标记,结合表型数据进行全基因组关联分析。关联分析结果共检测到21个与玉米粒宽显著性相关的SNP位点,在LD衰退有效距离上下20 kb范围内挖掘到2个候选基因,与前人报道的完全一致,分别是主要编码叶绿体中钠代谢物共转运体BASS4 (GRMZM2G092475)、含SWIB复合BAF60b结构域的蛋白(GRMZM2G124502)。本研究为进一步了解粒宽的遗传结构和研发高产品种具有一定的理论基础。     

新疆早熟陆地棉种质资源遗传多样性及纤维品质性状SSR关联分析

【目的】探究新疆早熟陆地棉种质资源遗传多样性,发掘特异种质资源和与纤维品质相关的优异等位变异。【方法】以219份新疆早熟陆地棉种质资源为材料,在3个环境下对此群体的15个农艺性状进行鉴定,用128对简单序列重复(Simple sequence repeat,SSR)引物对该群体进行基因型鉴定,使用NTsys-pc2.1进行遗传多样性分析,用Structure 2.3.1和Tassel 5.0对此群体纤维品质性状进行关联分析,依据表型效应值挖掘携带优异等位变异的典型材料。【结果】128对标记在219份资源材料群体中共扩增出244个位点,平均每个标记扩增出1.91个位点;多态信息含量范围为0.13～0.86,平均为0.63;此群体材料间遗传相似性系数分布范围为0.42～0.99,平均为0.61,遗传相似系数在0.5～0.7的占90.19%。通过关联分析检测到11个与纤维品质性状显著关联的标记(P0.01),发掘出7个携带特异等位变异的典型材料。【结论】219份新疆早熟陆地棉种质资源遗传多样性低,基于SSR关联分析发掘了一些与纤维品质性状相关的优异等位变异及典型材料。     

基于重测序的41份芝麻种质资源全基因组序列分析

为揭示贵州不同生态区域芝麻种质全基因组突变类型,通过41份芝麻种质资源的全基因组重测序对单核苷多态性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)、小片段插入缺失(Insertion-deletion, InDel)和结构变异(Structural Variation, SV)等进行检测并注释,明确各突变在全基因组范围内的突变数量与位置信息,并基于SNP数据对41份芝麻种质资源进行种群结构分析。结果表明,共检测到SNP位点20 940 797个,InDel位点2 989 500个,SV位点138 135个,其中SI＿35材料的SNP、InDel、SV三个变异类型位点数量均为最多,分别为1 032 613个、144 363个、5 328个。群体结构分析结果显示,41份芝麻种质资源包含4个亚群;主成分分析结果显示,各芝麻种质在主成分1、主成分2之间的相互距离及位置基本符合进化树和群体机构的分析结果。本研究为贵州芝麻种质资源的研究提供了初步的进化框架。     

玉米叶夹角的全基因组关联分析

为了阐述玉米叶夹角的遗传基础并定位相关的数量性状位点,利用289份常用玉米自交系为试验材料,在自然条件下测量玉米穗上叶夹角,对其进行性状分析,结果表明,各个环境的穗上叶夹角数据呈正态分布,并且各个环境间的数据呈极显著正相关。同时采用MaizeSNP50基因芯片进行基因分型,利用R平台下的farmCPU对叶夹角进行全基因组关联分析。在4个环境中共检测到42个与玉米叶夹角显著关联(P0.000 01)的SNP,其中1,5,8号染色体在4个环境下都检测到与穗上叶夹角紧密关联的SNP标记。对筛选出的所有标记综合分析,共鉴定出15个与玉米叶夹角相关的SNP标记位点,分布在Bin1.02、Bin1.03、Bin1.06、Bin1.11、Bin2.05、Bin3.04、Bin5.03、Bin5.04、Bin8.03、Bin8.04、Bin10.07处。采用全基因组关联分析的方法发掘叶夹角基因位点及候选基因,对揭示玉米叶夹角的遗传机理,加速玉米育种进程具有重要的意义。     

亚麻全基因组关联分析的研究进展

全基因组关联分析(GWAS)是应用单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)在全基因组水平上发现影响复杂性状的基因变异的一种手段。为了加强GWAS在亚麻育种中的应用,本文归纳了GWAS的优势及分析流程,列举了近年来国内外利用GWAS定位到的亚麻产量及品质相关性状的标记位点和候选基因,总结了亚麻白粉病的研究现状及其他作物在GWAS的相关研究,并提出GWAS在亚麻育种和抗病的未来发展趋势,为亚麻GWAS研究提供理论基础。     

Genome-wide SNP-based association mapping of resistance to <Emphasis Type="Italic">Phytophthora sojae</Emphasis> in soybean (<Emphasis Type="Italic">Glycine max</Emphasis> (L.) Merr.)

Phytophthora root rot (PRR) is among the most important soybean (Glycine max (L.) Merr.) diseases worldwide, and the host displays complex genetic resistance. A genome-wide association study was performed on 337 accessions from the Yangtze-Huai soybean breeding germplasm to identify resistance regions associated with PRR resistance using 60,862 high-quality single nucleotide polymorphisms markers. Twenty-six significant SNP-trait associations were detected on chromosomes 01 using a mixed linear model with the Q matrix and K matrix as covariates. In addition, twenty-six SNPs belonged to three adjacent haplotype blocks according to a linkage disequilibrium blocks analysis, and no previous studies have reported resistance loci in this 441 kb region. The real-time RT-PCR analysis of the possible candidate genes showed that two genes (Glyma01g32800 and Glyma01g32855) are likely involved in PRR resistance. Markers associated with resistance can contribute to marker-assisted selection in breeding programs. Analyses of candidate genes can lay a foundation for exploring the mechanism of P. sojae resistance.     

新疆地方种亚麻农艺性状多元统计分析

为了新疆亚麻地方种的选育和改良提供理论依据,本研究采用对来自新疆各地的亚麻地方种性状的多元统计分析,包括变异系数、主成分分析、相关性分析和聚类分析。结果表明,新疆亚麻地方种资源存在较大差异,多样性比较丰富。主成分分析中,株高会影响构成亚麻产量的因子(蒴果数,果粒数,每株粒重和千粒重),亚麻的分枝数和株高都不能过多或过高,这不仅会影响工艺长度还会影响亚麻产量因子而且发现株高、生育期、分枝数、工艺长度、每株粒重、分枝数、千粒重和果粒数的相关程度较高。因此,在新疆亚麻地方种在选育时,可作为理论性数据参考,为亚麻品种选育和亲本的选择提供一定基础。     

Heterosis and combining ability analysis in Chinese semi-winter × exotic accessions of rapeseed (<Emphasis Type="Italic">Brassica napus</Emphasis> L.)

Fourteen accessions (spring and winter types) and four testers (semi-winter type) of rapeseed (Brassica napus L.) were crossed in line?×?tester mating design to estimate general and specific combining ability for seed yield, yield components, and oil content. The F₁ hybrids and their parents were evaluated in four environments in northern China. Highly significant differences were detected among the parents and hybrids for all the traits across environments. Plant height, setting position of first primary branch and length of terminal raceme were controlled by additive genes, whereas primary branches per plant, siliques on terminal raceme, siliques per plant, seeds per silique, seed yield per plant, 1000-seed weight, oil content, and seed yield were controlled by non-additive gene action. The accessions SP-Armada, 9E49, and CZ25 and the tester Zhong9 were good general combiners for seed yield. Among the 56 F₁ hybrids, four hybrids: Zhong9?×?CZ25, GZ1R?×?9E38, Zhong7?×?9E38, and Zhong7?×?CZ49 showed higher yield than the control and were the outstanding combinations for seed yield. These hybrids were recommended to be included in future breeding programs for development of new high yielding varieties with more desirable traits. Both winter and spring germplasm have potential in Chinese semi-winter rapeseed breeding program, for seed oil content improvement, more attention may be paid to spring germplasm.     

亚麻种质资源种子形态性状与含油量的分析与评价

为了筛选优异亚麻种质资源,挖掘出优质育种材料,测定了231份国内外亚麻种质资源籽粒的长度、宽度、千粒重、表面积、亮度、红度、艳度及含油量,并对种子形态性状和含油量的关系进行了初步分析。结果表明,参试材料的种子形态性状和含油量存在丰富变异。聚类分析表明,参试材料在遗传距离0.15水平上可划分为4个类群,其中第Ⅰ类群籽粒亮度和红度较高,艳度最低;第Ⅱ类群籽粒的含油量、千粒重、长度和红度均最大;第Ⅲ类群籽粒含油量最低,千粒重最小,种皮亮度最低,但艳度最高;第Ⅳ类群只有1份材料,籽粒宽度最大。相关性分析表明,含油量与籽粒亮度、籽粒红度、籽粒艳度、千粒重、籽粒表面积、籽粒长度和籽粒宽度均呈极显著正相关,相关系数分别为0.255、0.391、0.261、0.548、0.457、0.529和0.385。     

一个芝麻应用核心种质的DNA分子身份证构建

构建并研究应用核心种质是深入挖掘芝麻优异基因和提高育种效率的有效途径。经过对核心种质农艺、形态等性状4年4点的观察统计, 构建了包括大粒、高木酚素、高油等23种应用型在内的131份芝麻应用核心种质。为了准确鉴别这批应用核心种质并对芝麻DNA分子身份证的构建方法进行探索, 本研究利用SSR变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术, 从基于芝麻全基因组开发的32对SSR引物中, 筛选出7对核心引物, 进而采用SSR荧光标记毛细管电泳技术, 共检测出53个多态性位点, 最多一个引物检测到12个多态性位点。将毛细管电泳得到的分子量数据以数字+英文字母方式编码, 用ID Analysis 4.0软件根据最少引物区分最多种质的原则选核心引物中的6对(ZMM1494、ZMM1648、ZMM3037、ZMM2818、ZMM1851、ZMM1935)组合, 构建出如“4A32645(AC017)”这种简单、易使用的字符串DNA分子身份证, 并确定了不同应用型的组内引物组合。还对131份应用核心种质构建了条形码和二维码DNA分子身份证, 可迅速被电子设备识别, 拓宽了DNA分子身份证的使用范围, 并为以后芝麻种质标准化和品种DNA分子身份证库的构建奠定了重要的技术基础。     

中国亚麻分子生物学研究进展与建议

为了促进中国亚麻分子生物学研究的发展,总结了中国亚麻DNA提取、基因克隆与转化、分子标记、分子身份证、遗传多样性分析、遗传图谱构建等方面的研究进展。提出了上述各方面存在的分子标记开发较少,目的基因及可用的性状标记缺乏,分子遗传图谱覆盖基因组范围较小,有关栽培的分子生物学方面的研究比较少,满足不了育种、栽培以及种质资源分类等相关研究要求等一系列问题。针对存在的问题提出了5点建设性建议,以期为中国亚麻分子生物学研究与发展提供参考。     

现代生物技术在亚麻育种中的应用

为了给亚麻种质资源创新提供新的思路,推动亚麻育种研究的进一步发展,简要介绍了亚麻育种研究现状,总结了基因工程技术、植物组织培养技术和分子标记技术在亚麻育种中的应用。并提出加强远缘杂交育种研究、利用分子标记辅助选择提高杂交育种的效率和效果是亚麻育种研究的重点;建立和完善亚麻花药培养技术,是建立高效亚麻育种技术体系、培育突破性新品种的关键;建立高效的转基因育种技术体系是亚麻育种研究的重要方向。     

Comparison of intra- and inter-pool crosses in faba beans (Vicia faba L.). II. Genetic effects estimated from generation means in Mediterranean and German environments

Genetic diversity between parents is important for hybrid breeding and for maximum usefulness of a cross in pure line breeding. However, wide crosses may suffer from poor adaptation in the target environments and recombination losses owing to disruption of favourable epistatic gene combinations. In this study we investigated the importance of various gene effects for different traits in the parents and generations F¹ to F⁵ derived from 99 intra- and inter-pool crosses among 20 lines of the Minor, Major, and Mediterranean germplasm pools of faba bean in Mediterranean and German environments. Yield performance of parental inbreds and progenies of crosses in different selfing generations was high in the region of adaptation of the respective germplasm pool. Heterosis for yield was greatest in interpool crosses of Minor × Mediterranean germplasm, amounting to 106% in Mediterranean and 72% in German environments. Interpool crosses exhibited significantly greater heterosis compared with intrapool crosses in both mega-environments. Generation means analysis revealed the importance of additive gene effects and dominance × dominance epistasis in Mediterranean and German environments. Dominance effects and additive × additive epistasis for yield were negligible in most crossing groups. Since intrapool crosses of Mediterranean germplasm in Mediterranean environments and crosses of Minor and Major germplasm in the German environments were most promising, we suggest crosses among adapted germplasm for hybrid breeding and for establishing new base material in line breeding in faba bean.