基于元分析的大豆胞囊线虫抗性QTL的整合

以2004年发布的大豆公共遗传图谱soymap2为参考图谱,共搜集整理了自1994年以来已报道的与抗大豆胞囊线虫相关的151个QTLs,通过BioMercator2.1和公共标记将相关QTLs映射整合到大豆公共遗传连锁图谱soymap2上,并利用元分析技术发掘"真实"QTL。本文共发掘出与抗大豆胞囊线虫1、2、3、4、5和14号生理小种相关的16个"真实"QTL,其中有四个位点的图距小于1.5cM,一个位点的图距小于5cM,分布于A2、E和G连锁群,其中G连锁群上5.11cM处的定位区间包含已报道的Rhg1位点;发现在G连锁群上有一个定位区间控制1,4号生理小种,在B1连锁群上有一个定位区间控制2,5号生理小种,可见这些位点具有兼抗性。     

大豆疫霉根腐病抗性QTL的整合及Meta分析

为根据新进研究结果进一步查找大豆疫霉根腐病相关QTL,收集2000-2018年国内外文献报道的74个有关大豆疫霉根腐病相关的QTL,利用Biomercator 2.1软件的映射功能,根据齐序函数计算共有标记的间距,按比例在参考图谱soymap2上标注出来,通过对映射后的一致性图谱进行Meta分析,得到12个与大豆疫霉根腐病抗性相关"真实"QTL,分布在D1b、C2、A2、F、E、G 6个连锁群上,平均置信区间由原始图谱的15.1 cM降低到4.18 cM。其中有5个"真实"QTL图距小于1 cM的,最小的图距仅有0.10 cM,为QTL进一步精细定位提供重要的依据,为大豆疫霉根腐病的分子辅助育种提供理论基础。     

大豆抗菌核病位点挖掘及一致性QTL分析

利用离体叶柄接种法和活体茎接种法对以感病大豆品种合丰25和抗病大豆品种Maple Arrow为亲本构建的128份后代群体进行鉴定,通过复合区间作图法结合表型鉴定数据定位到7个抗大豆菌核病相关的QTL位点。收集整理在B1连锁群上关于大豆抗病虫害的QTL位点,通过元分析构建大豆抗病虫害相关的一致性QTL图谱,并得到了2个一致的QTL,缩小了置信区间并发掘了21个候选基因,其中3个与抗病相关。本研究得到的QTL在B1连锁群上定位的QTL位点附近,这为抗大豆菌核病精细定位和基因克隆奠定了基础。     

基于Meta分析的大豆磷效率相关QTL的整合

在搜集已经报道大豆磷效率相关的96个QTL基础上,利用BioMercator2.1软件和公共标记将这些QTL映射整合到大豆公共遗传图谱soymap2上,并利用Meta分析在16个连锁群上提取29个“真实”QTL区间,其中16个位点由控制1个性状的QTL组成,另13个位点由控制多个性状的QTL组成。经Meta分析后QTL置信区间缩小,平均置信区间由原来的9.95cM降到7.62cM,其中有4个“真实”QTL的置信区间小于1cM,另有8个“真实”QTL的置信区间在1~5 cM之间。这些“真实”QTL区间中,D1b-2和G-2与大豆磷吸收效率、磷利用效率和多个干重性状相关,D2-1与大豆磷含量和多个干重性状相关。这些QTL两侧标记可用于大豆磷效率的分子标记辅助选择。     

基于大豆回交导入系的脂肪酸组分QTL定位

对不同环境条件下大豆脂肪酸主要组分进行QTL定位,为大豆脂肪酸分子标记辅助育种提供理论依据。以中黄13×东山69回交导入系群体BC2F2的100个家系为材料,分析回交群体的SSR标记多态性,结合气相色谱技术测定脂肪酸主要组分含量。构建了一张包含130个SSR标记的大豆遗传连锁图谱,图谱总长2433.29cM,包含19个连锁群,标记间平均遗传距离为18.86cM。共检测到与5种脂肪酸含量相关的QTL47个,其中有21个QTL被重复检测到;QTLqFA-C2-4、qFA-D1b-1、qSA-J-1和qFA-O-1连续3年均被检测到。其中QTLqFA-C2-4检测到与亚麻酸相关,QTLqFA-D1b-1和qSA-J-1均与硬脂酸相关,而QTLqFA-O-1同时检测到与油酸和亚油酸相关。QTLqFA-C2-4、qFA-D1b-1、qSA-J-1和qFA-O-1是本研究中新发现的QTL。此外,QTLqFA-D1a-1和qFA-C2-4是定位到的与多种脂肪酸相关的新QTL。     

大豆蛋白质含量的QTL定位

以高蛋白的大豆品种齐黄26和低蛋白的滑皮豆为亲本,杂交获得含170个单株的F2代分离群体,采用SSR分子标记技术,构建了一张包括18个连锁群的分子连锁图谱,覆盖大豆基因组长度1 035.6 cM,标记间平均距离为16.44 cM。利用复合区间作图法,对在济南和冠县衍生出的F2∶3群体的蛋白质含量的进行QTL分析。结果表明:济南试验点定位到3个与蛋白质含量有关的QTL,分布于D2、E和K连锁群上,分别可解释14%、11%和2%的变异;冠县试验点定位到1个与蛋白质含量有关的QTL,位于E连锁群上,可解释3%的变异。通过遗传作图找到3个与所定位的QTL相连锁的SSR标记,这些标记可为大豆分子标记辅助育种提供参考。     

两种方法定位5个地点大豆蛋白质含量QTL

利用CIM和MIM法,对大豆Charleston×东农594的154个重组自交系在5个不同地点进行蛋白质含量测定和QTL定位分析。共检测到25个QTL,分别位于A1、B1、C2、D1a、D1b、E、J、L和N连锁群上。用CIM法定位到了20个与蛋白质含量相关的QTL,用MIM法定位到了9个与蛋白质含量相关的QTL。在C2连锁群上多次定位的ProC2-4,标记区间为Sat_092-Satt460,与前人找到的QTL位点一致。     

大豆生育期相关的QTL分析

采用来自Charleston×东农594的143个重组自交系(RILs),构建了1个含有20条连锁群的大豆遗传连锁图谱,对大豆营养生长期、生殖牛长期、发育期进行QTL分析,以期探索大豆生育期相关基因的遗传机理.结果表明:采用复合区间作图法共定位了 6个显著影响营养生长期的QTL位点,分布在A1、H、K、N连锁群上;定位了6个显著影响大豆生殖生长期的QTL位点,其中4个,reA1-2、reH、reK、reN也同时控制营养生长期的长短;在整个生育期定位到8个QTL位点,有5个位点能解释20%以上的表型变异.     

不同群体中大豆脂肪酸组分QTL定位研究

以低亚麻酸材料FA10为父本,分别与中豆32和中豆43杂交得到两个F2分离群体。采用气相色谱法对两个群体进行脂肪酸含量测定,利用SSR分子标记进行群体基因型分析,开展不同群体中大豆脂肪酸组分QTL定位研究。采用区间作图法,在两个群体分别定位到39个和18个与脂肪酸组分相关的QTL。将定位的QTL与前人报道的脂肪酸组分QTL进行比较发现,有40个QTL与前人报道的QTL具有相同或相近的标记或标记区间;比较本研究两个群体的定位结果发现,4对与亚麻酸含量相关的QTL既与前人定位结果一致,又在两个群体中被重复检测到。这些稳定检测到的脂肪酸组分QTL对于大豆脂肪酸的分子标记辅助选择具有一定的指导意义。     

小麦籽粒WSC含量QTL的整合与元分析

在干旱胁迫条件下,小麦营养器官暂贮性可溶性碳水化合物(Water-soluble carbohydrates,WSC)是小麦籽粒灌浆所需的重要碳源。为发掘控制小麦籽粒WSC含量的真实主效数量性状位点(Quantitative trait loci,QTL),利用生物信息学方法,借助小麦高密度分子标记遗传图谱,对来自不同遗传作图群体的控制小麦籽粒WSC含量的168个QTL位点进行图谱映射和元分析。结果发现,142个QTL定位区间与参考图谱有共有标记,其中92个QTL对籽粒WSC含量的表型变异具有增效效应,50个QTL具有减效效应。建立控制小麦籽粒WSC含量的QTL一致性图谱,获得16个"一致性"QTL(Meta quantitative trait loci,MQTL)位点及其连锁标记,MQTL置信区间最小达到0.77cM。     

芝麻含油量及脂肪酸含量QTL分析

本研究以较高含油量芝麻品种“中芝13”（56.31%）和低含油量芝麻材料ZZM2748（48.75%）为亲本构建包含548个株系的RIL群体,采用近红外法对群体在2个不同环境下的含油量、油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸含量进行分析,发现群体含油量及脂肪酸含量存在较大变异,其中含油量变化在42.43%~58.38%,其与油酸和亚油酸含量无显著相关关系,但与棕榈酸显著负相关;应用软件WinQTLCart2.5和ICIMapping3.0基于构建的遗传连锁图共定位到50个相关QTL,分布在芝麻11个连锁群上,贡献率变化在1.59%~40.62%。其中,有21个QTL被两个软件同时检测到,有7个QTL在2个环境下被重复检测到。位于连锁群LG10上的qSOC_10.3和位于连锁群LG11上的qSOC_11.1遗传贡献率较大,分别为34.38%和40.62%,为控制芝麻含油量的主效QTL,其中qSOC_11.1与定位到的油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸位点重合,表现一因多效特征。通过基因组注释和差异表达分析,在两个主效位点发掘出24个候选基因。研究发现的芝麻含油量及不同脂肪酸含量遗传变异特征和获得的QTL及候选基因对相关性状的遗传改良具有指导意义和应用价值。     

玉米对几种主要害虫的抗性QTL分析

综述了玉米对4种主要害虫抗性基因定位的最新研究结果。受环境、样本及分析方法等因素的影响,不同的试验检测到的QTL结果不尽相同。通过引进染色体箱的概念,对各检测结果进行比较分析发现,玉米对同一种害虫的食叶抗性和茎秆抗性之间没有相关性,但对不同种害虫的食叶抗性和茎秆抗性却有相关性。这些抗性QTL不是随机分布的,而是以基因簇的形式存在于染色体上。玉米的抗虫性与植株组织硬度、蛋白含量、丁布和细胞壁成分相关,从分子水平上揭示了玉米的抗虫机制,为进一步的遗传分析研究和抗虫育种提供理论依据。     

小麦穗粒数QTL整合与元分析

小麦穗粒数是由多基因控制的复杂数量性状。为发掘控制小麦穗粒数(KNS)的真实主效数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),本研究利用生物信息学手段,借助小麦高密度分子标记遗传图谱,对来自不同遗传作图群体的控制小麦穗粒数的163个QTL位点进行图谱整合、映射和元分析。结果表明,目标性状QTL在小麦21条染色体上不均匀分布,在2B染色体上最多,在7D染色体上最少;建立控制小麦KNS的QTL一致性图谱,最终获得35个一致性QTL(meta quantitative trait loci, MQTL)位点及其紧密连锁的候选分子标记,置信区间最小可达到0.55 cM。     

水稻苗期抗旱性的QTL分析

利用251个株系组成的Maybelle/白叶秋的加倍单倍体群体,构建了由226个SSR分子标记组成的遗传图谱。通过两年抗旱棚苗期抗旱性鉴定,应用复合区间作图法和QTLNetwork2.0对水稻苗期抗旱性进行QTL定位及互作效应分析。利用前者在两年共检测到5个抗旱性相关QTL,分别位于第2、3、5、6和8染色体;而通过后者在第2、3、5和6染色体上也找到了抗旱性相关的QTL,并且通过两种方法检测到的第3、5、6染色体上的3个QTL所在区间吻合;还发现4个具有上位性的QTL。所有抗旱性QTL的加性效应均为正值,表明来自父本白叶秋的这些抗旱性位点可以提高水稻的抗旱性。     

大豆生育期相关性状QTL定位

以野生大豆江浦野生豆-5为母本,栽培大豆南农06-17为父本杂交所得的316个F2单株及其衍生F2∶3和F2∶4家系为材料,利用JoinMap3.0软件,构建了一张包含210个标记(分子标记207个、形态标记3个),共24个连锁群的大豆分子连锁图谱,覆盖基因组长度2 205.85 cM,标记间平均距离为11.09 cM。利用混合线性模型复合区间作图方法,对2007年F2单株、2008年F2∶3家系及2009年F2∶4家系的全生育期、营养生长期、生殖生长期和生育期结构4个生育期相关性状进行联合世代QTL分析,共检测到15个加性显性QTL和9对上位性QTL;存在QTL共位性(同一标记区间存在不同性状的QTL)以及QTL互作网络(一个QTL可以与多个QTL互作)的现象;贡献率最大的3个QTL为qVP-H-1、qWGP-H-1和qRV-H-1,加性效应解释的遗传变异分别为21.31%、13.14%和9.37%,qWGP-H-1和qVP-H-1的增效等位基因来源于江浦野生豆-5,qRV-H-1的增效等位基因来源于南农06-17。研究结果为生育期性状的分子标记辅助选择、野生大豆优异基因的挖掘及栽培大豆遗传基础的拓宽提供了依据。     

玉米穗行数性状QTL的元分析

以MaizeGDB数据库中2008年发布的IBM 2 2008 Neighbors为参考遗传图谱,利用BioMercator2.1软件,将已报道的基于26个不同双亲分离群体于不同实验中定位的玉米穗行数QTL通过公共标记映射,整合到该图谱上,并对这些QTL进行Meta分析。在已报道的196个穗行数QTL中,以95%的置信区间为阈值,发掘出176个QTL的公共定位区间及其在公共图谱上的共有标记,发掘出25个“一致性”与效应值大于4.5的QTL,并整理了连锁标记。     

大豆高密度遗传图谱的构建及产量相关性状QTL定位

大豆是重要的粮油作物，而我国大豆主要依靠进口，提高大豆产量对保障国家粮油安全意义重大。为定位大豆产量相关性状，本研究以产量差异显著的东农42和东农50作为杂交亲本，构建了包含168个家系的重组自交系（recombination inbred lines，RILs）群体，对其进行全基因组重测序，构建高密度遗传图谱，并利用R/qtl软件的复合区间作图法（composite interval mapping,CIM）结合两年六点的大豆产量相关性状表型数据，进行QTL定位。结果表明：利用测序获得的660 316个SNP标记构建了一张分布在20个连锁群的包含6227个bin标记的大豆高密度遗传图谱，总图距和平均图距分别为2739.15 cM，0.44 cM。在12个染色体上定位到22个大豆产量相关性状QTL，四粒荚数、单株荚数、单株粒重和百粒重性状定位到的QTL分别为5、4、5和8个。在3号和19号染色体上各有一段基因组区域在两年间重复定位，涉及6个主效QTL，分别为qNFSP-19-1（22.976%）、qNFSP-19-2（11.977%）、qNFSP-19-3（17.203%）、qHSW-3-1（11.346%）、qHSW-3-2（11.346%）和qHSW-3-3（11.175%），加性效应值均为负值。在3、7、11、12和20号染色体上新定位到7个产量相关性状QTL，其中表型贡献率最高的为qHSW-3-3（14.276%），包含具有重复定位区间的qHSW-3-2和qHSW-3-3。与前人定位的结果相比，更多QTL极大地缩短了定位区间，表明本文报道的高密度遗传图谱更准确，可以为大豆产量相关性状的精细定位、候选基因的挖掘及分子标记辅助育种奠定基础。     

利用永久F2群体定位小麦穗部性状相关的QTL

为发掘与小麦穗部性状相关的QTL,利用普通小麦BS366与白玉149杂交组合培育的73个DH群体为材料,构建了一套包含232个杂交组合的小麦永久F_2群体,基于90K SNP芯片标记构建了高密度遗传图谱,并利用该图谱对2个环境下的穗长、小穗数、穗粒数和千粒重进行QTL定位。结果发现,所构建的图谱总长19 533 cM,含有8 726个SNP标记,平均标记距离为2.24cM。结合群体基因分型结果,8 726个SNP标记合并为3 078个BIN标记,其中A基因组有1 283个(41.7%),B基因组有1 188个(38.6%),D基因组仅有607个(19.7%);共检测到96个QTL,分布在除3B和6B以外的19条染色体上,其中,控制穗长、小穗数、穗粒数和千粒重的QTL分别有20、59、6和11个,单一QTL可解释0.15%～12.34%的表型变异。51个QTL加性效应为正值,表明其加性效应来自于母本BS366;45个QTL加性效应为负值,表明其加性效应来自于父本白玉149。23个QTL的表型变异解释率大于5%,为主效QTL。     

小麦纹枯病抗性QTL分析

小麦纹枯病是世界性的小麦重要病害之一,培育和使用抗病品种是减轻纹枯病危害最经济和有效的手段。为了挖掘更多的小麦纹枯病抗性QTL用于小麦标记辅助育种,本研究构建了CI12633和扬麦158重组自交系群体,采用二代测序方法开发SNP分子标记,并对群体中的94个家系进行基因型分析,构建遗传连锁图;采用牙签接种和病麦粒接种的方法鉴定重组自交系群体纹枯病抗性,进而对小麦纹枯病抗性QTL进行定位。结果显示,构建的遗传连锁图包含3 355个分子标记,遗传距离为2 510.66 cM,共有31个连锁群,均能分配到相应的染色体;在5A(2)、6A、1B、2B、3B、4B、5B、6B(2)、7B、1D、2D(2)、4D和7D染色体共发现16个与小麦纹枯病抗性相关的QTL,单个QTL可解释9.0%～26.8%的表型变异;除了7B染色体的QTL来源于感病品种扬麦158,其余QTL均来自抗病品种CI12633;3B、7D和5A(Chr5A_564101963)染色体的QTL与已有报道一致,其余均为新发现的QTL。发现的QTL和紧密连锁分子标记为今后小麦抗纹枯病分子标记辅助育种以及抗纹枯病基因的克隆提供帮助。