不同播期条件下大豆开花期性状的全基因组关联分析

开花期是决定大豆生态适应性和产量的重要性状,研究大豆开花期的遗传规律,解析大豆开花调控的分子基础,对大豆品种适应性改良具有重要意义。本研究选用来自北方、黄淮海和南方三大生态区的87份中国品种及31份美国大豆品种,在北京进行春、夏季分期播种,获得10个播期环境下的开花期数据,并利用Illumina BARCSoySNP6K iSelectBeadChip芯片对大豆品种进行SNP分型。通过群体结构分析、聚类分析和PCA分析,将供试大豆品种分为两个亚群。利用TASSEL软件PCA+K模型,结合5 126个SNP标记,对开花期进行全基因关联分析,得到18个显著关联位点,其中14个位点在2个以上的环境中稳定表达,4个位点只在单一环境中被检测到,表明其受光温环境影响较大。通过对显著关联位点进行预测,共发现31个候选基因,其中有2个（Glyma10g36600和Glyma19g37890）已在此前的研究中被证明与大豆开花有关,而Glyma03g33470、Glyma11g15650、Glyma05g01510和Glyma19g07162与拟南芥中相关的开花调控基因同源,推测这4个基因在大豆中也参与开花调控。11个尚未见报道的新位点分别位于3、4、5、9、10、14、16和17号染色体上,可能存在控制大豆开花期的新基因。     

油菜开花期QTL定位和候选基因分析

为辅助选育早熟油菜品种、克隆油菜开花期基因及开发花期分子标记,以已测序的油菜品种中双11 (Z) 和重测序的油菜品系No.73290 (N)为亲本构建的含184个单株的BnaZNF2群体为材料,通过分析该群体的基因型数据和F2:3家系连续三年（2010-2012）在武汉的表型数据,对开花期QTL进行检测和整合,定位到分布在11个连锁群上的14个开花期QTL。其中只有5个QTL能在3年中重复检测到,分别是qDtF.A2-1、qDtF.A6-2、qDtF.C2-1、qDtF. C2-2 和qDtF.C3-1,贡献率在7.1%～21.1%之间。通过查阅文献和在拟南芥、水稻等作物网站上搜索,搜集到442 个与植物开花期有关的基因。基于油菜基因组物理图谱,通过生物信息学分析,在本研究定位的QTL区间上筛选到54个可能的候选基因,可以用于开花期基因的克隆。在5个主要QTL区间内分别定位到8、5、4、2和4个候选基因,其中有15个双亲中存在序列差异,可以开发开花期的功能标记用于分子标记辅助选择育种。     

巴西橡胶树MADS-box基因家族6个成员的染色体物理定位

MADS-box基因家族广泛分布于真核生物中,巴西橡胶树的MADS-box基因家族主要参与花形态建成,对生殖生长起到重要的调节作用。目前,MADS-box基因家族的26个相关基因已被克隆分析,但它们在染色体上的具体位置还未确定。本研究以巴西橡胶树‘热研7-33-97’品种为材料,将MADS-box基因家族的6个成员（HbAGL8、HbAG15、HbAGL30、HbTT16、HbAP1和HbSVP1）定位在细胞核染色体上,通过双探针荧光原位杂交技术（FISH）对巴西橡胶树MADS-box基因家族的这6个成员在细胞核染色体上进行物理定位分析。结果表明：MADS-box基因家族的6个基因分别位于不同的染色体上,其中HbAGL15、HbAG8、HbAG30和HbSVP1基因定位在第4、5、7和8号染色体长臂上,其信号位点到着丝粒的平均百分距离是11.85、39.71、48.94和6.70;HbTT16和HbAP1基因定位在第1和13号染色体短臂上,其信号位点到着丝粒的平均百分距离是22.19和18.01。本研究结果揭示了巴西橡胶树MADS-box基因家族的6个成员在细胞核染色体上的实际位置,展现家族基因之间的分布特点和连锁遗传关系,不仅丰富了橡胶树分子细胞遗传学信息,也为橡胶树的分子辅助育种和比较基因组学研究提供了分子细胞遗传学的科学理论依据。     

大豆遗传图谱的构建和含油量的QTL分析

以大豆重组自交系soy01群体中的255个家系为作图群体,利用225个分子标记和2个形态标记构建了一张包含27个连锁群的大豆遗传连锁图谱,总遗传距离1315.46cM,平均标记间距5.79cM。在构建遗传图谱的基础上,采用复合区间作图法,检测到10个与含油量相关的QTL。这些QTL分别位于大豆遗传图谱的A2、C2、D1b、M和N连锁群,解释的遗传变异范围为4.0%～12.2%。这些QTL中,4个与soybase数据库中的QTL有可能是相同的位点,2个可能是新的位点,其余4个是否是新的位点还有待进一步验证。亲本中豆29和中豆32中均有增效基因分布,通过遗传重组可以提高大豆含油量。     

大豆三粒荚数相关QTL的分子标记开发与验证

本研究基于大豆三粒荚数相关QTL开发InDel标记,并利用自然群体和育种群体分别对InDel标记进行多态性的筛选和应用效果的验证,以期实现分子标记辅助选择,最后利用大豆三粒荚数相关QTL内的候选基因表达情况验证QTL的有效性。经过4个育种群体验证,引物INDEL_3-311497、INDEL_17-440117和INDEL_17-462053可用于加拿大蛋白豆与吉育4512杂交群体的验证,INDEL_13-240031可用于齐农7号与辛大粒杂交群体中的验证,INDEL_3-250092、IN-DEL_3-311497和INDEL_13-254396可用于东富豆8号与通试豆4杂交群体中的验证,INDEL_3-240669和INDEL_13-246066可用于吉育441与合丰55杂交群体中的验证。表达量分析结果表明,Glyma.03G029800和Glyma.17G062600两个候选基因促进大豆三粒荚形成及发育...     

大豆脂肪酸脱氢酶GmFAD3C-1基因的克隆及功能分析

研究通过对大豆脂肪酸脱氢酶GmFAD3家族中4个关键酶基因序列进行比对,与对照JN18相比,大豆低亚麻酸突变体MT72中GmFAD3C-1基因在起始密码子后+966bp处存在一个碱基位点的缺失（G→?）,产生移码突变,导致氨基酸序列上产生较大变化（该突变基因命名为gmfad3c-1）。构建GmFAD3C-1基因超表达及CRISPR/Cas9编辑载体,利用花粉管通道法获得T₂转化植株。脂肪酸脱氢酶酶活测定结果显示,超表达植株T₂籽粒中,酶活与对照相比上升47.62%~78.85%,编辑载体T₂籽粒中,酶活与对照相比下降25.67%~47.11%。脂肪酸相对含量测定的结果进一步表明,GmFAD3C-1基因的表达与植株亚麻酸含量密切相关。     

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。     

水稻剑叶全氮含量及其变化的遗传分析

 以籼稻品种IR24 和粳稻品种Asominori 及其染色体片段置换系（CSSLs）群体为遗传研究材料, 在抽穗后5个不同时期分别测定剑叶全氮含量，并结合水稻RFLP分子标记连锁图谱,对水稻剑叶全氮含量性状进行QTL的动态定位，探讨了控制剑叶全氮含量基因在水稻发育过程中的时序表达方式。在抽穗后各时期共检测到7个QTL, 位于第2和第11染色体上的2个QTL（QN 2、QN 11）增效基因来自粳稻品种Asominori，其他QTL的增效基因来自籼稻IR24；抽穗后2周内检测到2个QTL，即QN 3和QN 8b, 其加性效应值较大, 解释表型变异的贡献率较高；后期检测到的QTL加性效应和贡献率较低，位于第2染色体上R3393的QN 2位点的基因在抽穗后第3周内表达, 位于第8染色体上G1149的QN 8位点的基因在抽穗后第4周内表达，位于第11染色体上G1465的QN 11位点的基因在抽穗后４周和５周持续表达。控制剑叶全氮含量的基因在抽穗后早期表达较为活跃，可以应用于改良水稻品种的剑叶光合功能；在测定末期检测到的控制剑叶全氮含量的QTL，则可以用于延缓叶片早衰的育种改良。     

广东雷州杂草稻sh4和qSH1基因的功能SNP位点序列分析

sh4和qSH1基因是水稻的主效落粒基因,本研究旨在测定雷州杂草稻的sh4和qSH1的基因型,为雷州杂草稻的落粒机制研究提供分子基础。本研究从雷州10个杂草稻群体采集了100个单株及10份栽培稻种子,观测其颖壳颜色、果皮颜色和芒及落粒率,并对sh4和qSH1的功能SNP位点进行PCR扩增及序列分析。结果表明,57份杂草稻的sh4功能SNP位点为野生落粒型（G）,15份为杂合型G/T,28份为突变难落粒型（T）。其中,G型和G/T型的72份杂草稻的落粒率都极高（95%~100%）,而28份T型杂草稻中,19份为中度落粒（30%~75%）,5份杂草稻的落粒率很高（>95%）,4份杂草稻的落粒率小于30%。100份杂草稻和10份栽培稻的qSH1功能SNP位点均为G。结合落粒表型及基因型,推测sh4是调控雷州杂草稻落粒性的一个主要基因。     

香蕉MaSULTR3家族成员的全基因组鉴定与不同温度下表达模式分析

利用生物信息学分析法对香蕉MaSULTR3基因家族成员进行全基因组鉴定、蛋白特性分析、分子进化树分析、启动子顺式作用元件分析以及低温胁迫下叶片转录组的FPKM值分析;其后,利用基因组数据结合RT-PCR方法克隆了‘天宝蕉’（Musa spp., AAA Group）组培苗MaSULTR3.1-2基因的ORF序列;最后,利用qPCR技术分析了该基因在低温胁迫下的表达模式。结果表明,香蕉MaSULTR3家族有12个成员;MaSULTR3启动子区域含有光响应、激素响应、低温、干旱等逆境胁迫相关的响应元件;分子进化树分析表明MaSULTR3家族成员可分为4类：Class Ⅰ包含2个MaSULTR3成员（MaSULTR3.3-2、MaSULTR3.3-1）,与单子叶植物香蕉和水稻的SULTR3.3聚在一起;Class Ⅱ包含3个MaSULTR3成员（MaSULTR3.4-2、MaSULTR3.4-1的2个不同转录本）,与大部分物种的SULTR3.4和拟南芥的SULTR3.3/4聚在一起;Class Ⅲ包含4个MaSULTR3成员（MaSULTR3.1-6、MaSULTR3.1-2、MaSULTR3.5-1、MaSULTR3.5-2）,与香蕉和水稻的SULTR3.5聚在一起;Class Ⅳ包含4个MaSULTR3成员（MaSULTR3.1-4、MaSULTR3.1-3、MaSULTR3.1-5、MaSULTR3.1-1）,拟南芥、水稻和香蕉的SULTR3.1/2聚在一起。不同温度下叶片转录组的FPKM值分析表明：MaSULTR3在低温下整体呈上调趋势,在13 ℃处理下表达量最高,且MaSULTR3不同成员在应对低温胁迫下有不同的分工。天宝蕉MaSULTR3.1-2基因的ORF序列包含1959 bp的完整开放阅读框,编码652个氨基酸残基,属于SULTR3基因家族,不含信号肽,具有双向跨膜,为疏水性蛋白,PI为8.55,含有55个蛋白磷酸化位点,三级结构中α-螺旋和无规则卷曲占比较大。亚细胞定位预测结果显示MaSULTR3.1-2可能定位于细胞质。qRT-PCR结果显示,‘天宝蕉’MaSULTR3.1-2基因在所有检测组织部位均有表达,其中在叶片的表达量最高,并且在叶片表达量为随温度下降,表达量先下降后上升,在28 ℃表达量最高。本研究结果表明MaSULTR3.1-2基因可能参与低温胁迫下香蕉的抗寒响应。     

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-...     

水稻粒重粒形QTL的定位及qTGW1.2/qGL1.2的验证

[目的]粒重粒形对水稻的产量和品质均有重要的影响.本研究通过开展水稻粒重粒形QTL的初步定位,并对新鉴定的第1染色体长臂qTGW1.2/qGL1.2区间进行验证,旨在进一步揭示水稻粒重粒形的遗传调控机制.[方法]以大粒的FM9为父本,小粒的EFT为母本,配组衍生遗传群体,先后获得包含277个株系的F2:3群体和211个...     

利用QTL-Seq定位粳稻整精米率QTL

[目的]稻米整精米率是加工品质的重要评价指标之一,其QTL定位将为提升稻米品质提供理论依据.[方法]通过两个粒型相近、整精米率差异极大的粳稻材料构建的F2分离群体为材料,利用QTL-Seq方法对分离群体中的高整精米率单株和低整精米率单株进行混池重测序以定位粳稻整精米率QTL位点.[结果]经过QTL-Seq分析发现在第8...     

基于SNP标记连锁图谱的玉米花期性状QTL定位

以豫86×豫M1-7构建的RIL群体为作图群体,结合SNP和基因芯片技术对RIL群体进行基因型分析,构建连锁图谱,进行玉米开花期相关性状的QTL鉴定。通过对2年3点玉米开花期相关性状QTL分析,共鉴定到48个开花期性状相关的QTLs,包括18个抽雄期QTLs、16个吐丝期QTLs和14个散粉期QTLs。这些QTLs分别分布在第1、2、3、5、6、7、9、10号染色体上,单个表型贡献率范围在1.67%～20.33%;有一个QTL在3个环境下稳定检测到,3个QTL在2个环境下稳定检测到;有控制吐丝期的qDTS3-1（2018年郑州）和qDTS3-1（2019年郑州）在两个环境下稳定检测到,且贡献率为15.44%和10.12%;一个贡献率达到13.01%的环境性稳定性位点qDTA9-3,可以供分子标记辅助育种选育目标性状。     

野生大豆抗胞囊线虫QTL定位

大豆胞囊线虫病（soybean cyst nematode,SCN）是大豆生产上的重要病害,野生大豆是拓宽大豆抗病育种遗传基础的重要种质资源。为开发野生大豆资源,利用SLAF-seq技术,以杂交组合“绥农14×ZYD03685”的亲本、 126个F2单株及其衍生的F2:3家系为试验材料,进行了SLAF标签的开发、遗传图谱的绘制和QTL分析。共获得7783个SLAF标签用于遗传图谱绘制,遗传图谱总长度为2664.2 cM,20个连锁群的平均长度为133.21 cM。两个SCN 抗性QTL（qSCN-1 和qSCN-2）分别位于Chromosome（Chr）18 4.25～4.31 Mb和Chr18 13.50～13.81 Mb,分别解释了 22.96%和10.96%的抗性（胞囊指数）变异,QTL区段内分别包含了6个和14个基因。qSCN-2 区段未见有前人关于 SCN抗性QTL的报道,为新的QTL。本研究为SCN抗性机制解析和利用ZYD03685进行SCN抗病分子育种提供了     

基于元分析的大豆含硫氨基酸相关基因挖掘与信息学分析

提高含硫氨基酸组分是大豆品质改良的重要目标之一。本文借助Consensus Map 4.0高密度大豆遗传图谱,整合了33个含硫氨基酸QTL,并采用元分析方法,确定了8个含硫氨基酸Meta-QTL。通过QTL序列共线性区间分析,在Meta-QTL内筛选到7条用于候选基因发掘的基因组序列。利用基因功能注释,得到16个含硫氨基酸相关基因,包括6个氨基酸合成途径酶基因、1个11S大豆球蛋白A5A4B3亚基基因及9个调控基因。其中调控基因分别编码F-Box、PPR及转录因子3种蛋白。13个基因在NCBI数据库中分别有表达谱及SNP信息。大豆含硫氨基酸候选基因分析,可以为功能标记的开发和分子辅助育种提供有用信息。     

水稻苗期耐热种质资源筛选及QTL定位

[目的]鉴定和筛选水稻极端耐热种质或基因,为培育耐高温水稻新品种提供技术支撑.[方法]以耐热等级和幼苗存活率为指标对不同类型水稻苗期耐热性进行鉴定评价,以筛选和鉴定耐热种质资源及主效QTL.[结果]不同类型水稻品种苗期耐热性存在明显差异,籼稻品种耐热性明显强于粳稻品种,籼稻和粳稻品种均存在极端耐热和极端敏感种质资源;共...     

利用F2:3群体对玉米花期相关性状的QTL分析

以玉米自交系四287与四144为亲本的188个F_2:3家系为材料, 考察玉米花期相关性状, 并利用该群体的分子遗传连锁图谱进行QTL分析。结果表明, 共检测到11个与玉米花期相关的QTL, 包括与抽雄期相关的2个QTL, 位于第3和第8染色体上, 贡献率分别为21.9%和13.6%;与散粉期相关的3个QTL, 位于第1、3和第8染色体上, 贡献率分别为14.8%、21.0%和18.5%;与吐丝期相关的2个QTL, 位于第3和第8染色体上, 贡献率分别为16.5%和20.1%;与散粉-吐丝间隔期相关的4个QTL, 位于第1、6、7和第8染色体上, 贡献率分别为23.5%、25.3%、28.9%和20.9%。这些QTL的基因效应以部分显性和显性为主。     

甜橙Dof基因家族鉴定与表达分析

为研究甜橙单锌指DNA结合蛋白（DNA binding with one zine finger, Dof）家族的进化关系和该家族成员在不同花期甜橙品种花芽和叶片的表达模式,利用甜橙基因组筛选鉴定CsDof基因家族成员,对甜橙Dof基因家族成员及启动子区进行生物信息学分析,并使用qRT-PCR检测不同花期甜橙品种中CsDof家族成员在成花时期的表达情况。共鉴定出24个CsDof基因家族成员,这些基因分布在甜橙的8条染色体上。系统进化树聚集为9个亚群,CsDofs被分在A、B1、B2、C1、C2.1、C2.2、D1和D2亚群,同一亚群的CsDofs具有相似的基因结构和基序分布。CsDofs启动子区域含大量的光响应元件和激素响应元件。qRT-PCR检测分析发现2个甜橙品种花芽和叶片组织中的CsDofs表达模式存在较大差异,对照品种‘纽荷尔’花芽和叶片中CsDof6、CsDof11、CsDof13、CsDof17和CsDof21表达量均高于早熟品种‘赣南早’,而‘赣南早’花芽和叶片中CsDof19和CsDof23表达量高于‘纽荷尔’,表明CsDofs在不同花期的甜橙中具有明显的品种表达特异性,推测CsDofs对甜橙开花时间起重要的调控作用。这些结果为阐明CsDof基因家族在甜橙花期调控中的功能提供了理论参考。