大麦农艺性状与SSR标记的关联分析

为了解大麦亲本材料遗传特性和主要农艺性状特征,采用156份不同来源的大麦材料,在86个多态性SSR位点上检测遗传多样性,同时对7个农艺性状在两试验点作表型鉴定,利用GLM和MLM模型进行分子标记与表型性状的关联分析。结果共检测出392个等位变异,平均每个标记4.6个,PIC值变异范围为0.0612~0.8560。群体遗传结构分析将156份材料分为2个亚群。利用GLM模型分析结果表明,与株高、穗长、芒长、穗粒数和千粒重5个性状相关联的标记有18个,单个标记对表型变异的解释率为4.81%~20.75%;利用MLM模型分析,与株高、穗长、芒长、分蘖数、穗粒数和千粒重6个性状相关联的标记有14个,单个标记对表型变异的解释率范围为6.64%~31.55%。这些关联标记对后续研究有参考价值。     

陆地棉SSR标记遗传多样性及其与农艺性状的关联分析

分析陆地棉栽培种遗传多样性,通过关联分析寻找与棉花农艺性状相关联的分子标记,为分子标记辅助选择育种和提高棉花育种效率奠定基础。本文采用74个Simple sequence repeat(SSR)标记对172份陆地棉栽培种的基因组变异进行扫描,使用NTSYS-pc 2.20进行聚类,分析该群体遗传多样性;利用Structure 2.3.4软件分析群体结构,在此基础上结合田间表型数据,采用Tassel 2.1的一般线性模型(General linear model,GLM)进行关联分析,定位与农艺性状相关的QTLs。74个标记共检测到148个多态性位点,涉及246个等位变异,变异范围2~7个,平均等位变异数为3.32;引物的多态性信息含量(PIC)为0.0281~0.3733,平均值为0.2370;遗传相似系数变异在0.2816~1,平均值为0.5369,平均遗传相似系数为0.5369,表明我国陆地棉遗传基础狭窄,尽管国外及西北内陆棉区部分材料具有较丰富的遗传变异。聚类分析将该群体划分为12个亚群,不同棉区的材料交叉分布,且聚类结果基本与系谱吻合。群体结构分析却将172份供试材料划分为3个亚群;通过关联分析,发现30个位点与铃重、衣分、黄萎病抗性显著相关(P0.05),各位点对表型变异贡献率为2.24%~5.27%。     

青稞遗传多样性及其农艺性状与SSR标记的关联分析

利用92个SSR标记对108份青稞亲本材料进行多态性扫描,分析其遗传多样性,旨在寻找与农艺性状相关联的分子标记,为青稞杂交组合的配制及分子标记辅助育种提供依据。挑选48个多态性标记进行群体遗传结构分析,在此基础上采用Tassel 2.1 GLM (general linear model)和MLM (mixed linear model)方法进行标记与农艺性状的关联分析。共检测出156个等位变异,每个位点2~6个等位变异。供试群体的Shannon指数为0.6727~1.1368,材料间遗传相似系数为0.2250~1.0000,平均0.7585。通过群体遗传结构分析将供试材料划分成4个亚群。以GLM分析,发现12个与株高、穗长、穗粒数和分蘖数相关联的标记,对表型变异的解释率分别为11.5%~17.6%、19.4%~45.4%、15.4%~22.1%和29.2%;以MLM分析,发现8个与株高、分蘖数和小穗数相关的标记,各标记对表型变异的解释率分别为31.7%~49.8%、28.1%~37.2%、22.7%~32.7%。关联标记分布在基因组全部6个连锁群上。     

植物数量性状关联分析研究进展

关联分析是新近开始在植物数量性状研究和植物育种中应用的一种分析方法。它以连锁不平衡为基础鉴定某一群体内性状与遗传标记或候选基因间的关系。本文在介绍连锁不平衡的定义和度量方法的基础上,综述了连锁不平衡和关联分析在植物方面的研究进展,并讨论了交配体系、重组、遗传漂变等对连锁不平衡程度的影响,以及连锁不平衡程度、群体结构对关联分析的影响,最后讨论了关联分析在植物数量性状和分子育种研究中可能的应用。     

宁麦9号及其衍生品种(系)揉混特性的关联分析

揉混特性是评价面团流变学特性的重要指标,影响面食产品的品质。宁麦9号曾是我国长江中下游小麦生产中大面积应用的优质软质小麦品种,而且以其为亲本育成了17个小麦品种。研究与宁麦9号揉混特性相关的分子标记可为该品种在软质小麦品种育种中的应用提供依据。以宁麦9号及其117个衍生品种(系)为材料,利用覆盖小麦全基因组的185对多态性SSR引物对其进行基因组扫描,并结合2009–2010和2010–2011生长季的揉混参数表型数据,应用混合线性模型(Mixed-linear Model, MLM)进行全基因组关联分析,发掘与其相关联的分子标记位点。共检测到13个与揉混参数相关联的标记位点(P<0.01),表型贡献率为5.71%~12.33%。其中,与和面时间关联的有3个,Xwmc594连续两年被检测到;与峰值高度关联的有3个;与峰值宽度关联的有2个,Xgwm299连续两年被检测到;与8 min带宽关联的7个中,4个(Xwmc11、Xbarc320、Xbarc110和Xgwm577)连续两年被检测到。此外,Xwmc594和Xgwm577同时与和面时间、8 min带宽相关联。以上6个稳定的关联位点均对相应揉混参数起负向调控作用,其连锁的分子标记有望应用于以宁麦9号为亲本的软质小麦遗传改良。     

大豆育成品种农艺性状QTL与SSR标记的关联分析

利用85个SSR标记,对大豆育成品种群体(190份代表性材料)的基因组进行扫描,在检测群体结构基础上搜索连锁不平衡位点,并采用TASSEL软件的GLM方法对11个大豆农艺性状QTL进行关联分析。结果表明：(1) 在公共图谱上共线性或非共线性的SSR位点组合均广泛存在连锁不平衡(LD),但不平衡程度D′>0.5的组合数只占总位点组合的1.71%,共线位点D′值随遗传距离衰减较快;(2) SSR数据遗传结构分析表明,育成品种群体由7个亚群体组成,矫正后全群体共有45个位点累计136个位点(次)与11个大豆农艺性状QTL关联,其中22个位点(次)与家系连锁定位的QTL区间相重,有43个位点(次) 2年重复出现;(3) 一些标记同时与2个或多个性状关联,可能是性状相关或一因多效的遗传基础;(4) 育成品种群体关联位点与地方品种群体和野生群体只有少数相同,群体间育种性状的遗传结构有相当大差异;(5) 发掘出农艺性状优异等位变异及其载体品种,包括增效最大的产量等位变异Satt347-300 (+932 kg hm^-2,中豆26),生物量等位变异Satt365-294(+3 123 kg hm^-2,黄毛豆),蛋白质含量等位变异Be475343-198 (+0.41%,淮豆4号),脂肪含量等位变异Satt150-273 (+2.32%,科丰15)等。在此基础上作了设计育种的探讨。     

不同抗条锈基因小麦品种(系)农艺性状分析

运用变异性分析、相关分析、偏相关分析、通径分析和多元回归分析方法,对含有不同抗条锈病基因的15个小麦新品系进行遗传性状的分析,以探讨抗性品种产量的影响因素之间的相互关系。结果表明,各农艺性状与产量的相关系数为:每公顷穗数(0.8240)>穗粒重(0.7490)>千粒重(0.4035)>单穗结实小穗数(0.1346)>穗粒数(-0.0575)>株高(-0.1892);偏相关系数为:每公顷穗数(0.5705)>穗粒重(0.3766)>千粒重(-0.2565)>穗粒数(-0.2396)>株高(-0.2296)>单穗结实小穗数(-0.0646);直接通径系数表示为:每公顷穗数(0.6100)>穗粒重(0.3717)>千粒重(-0.1728)>穗粒数(-0.1347)>株高(-0.1335)>单穗结实小穗数(0.0369)。产量因素与产量的回归方程Y=1475.106+2332.5384X4+5.7208X5。通径分析结果表明:千粒重,穗粒数,每穗结实小穗数是通过单穗产量提高产量。分析表明,抗锈小麦品系产量的提高应协调各产量因素的关系,这对抗条锈病基因聚合以及高产抗病育种具有重要意义。     

黄淮麦区小麦品种(系)产量性状与分子标记的关联分析

为了获得与小麦产量性状关联的分子标记,筛选相关标记的等位变异,以128份黄淮麦区小麦品种(系)为材料,在4个环境下鉴定产量性状,并选用在小麦全基因组21条染色体上的64个SSR标记、27个EST-SSR标记和47个功能标记检测所有材料的基因型。91个SSR和EST-SSR标记共检测到315个等位变异,单个引物检测到2~7个等位变异,平均3.5个;47个功能标记共检测到107个等位变异,单个引物检测到2~5个等位变异,平均2.3个。关联分析表明,49个位点与4个环境的产量性状及其均值显著关联(P≤0.005),其中38个位点在2个或以上环境或均值下被重复验证,16个位点与2个或以上性状相关联。对相对稳定的等位变异作进一步分析,发掘了一批与产量性状相关的优异等位变异,如降低株高的等位变异Ax2*-null和UMN19*-A362,增加穗长的等位变异barc21-A220,增加可育小穗数的等位变异gpw2111-A156,增加总小穗数的等位变异swes65-A120,增加穗数的等位变异VRN-A1*-A1068,增加穗粒数的等位变异cfd5-A215和增加千粒重的等位变异wmc626-A170。研究结果对利用分子标记辅助选择进行小麦产量性状的遗传改良具有一定的指导意义。     

赤谷系列春谷品种主要农艺与经济性状灰色关联分析

为提高谷子育种效率,找出赤峰地区谷子农艺与经济性状对于单株产量影响的重要性排序,应用灰色关联分析方法对赤谷系列谷子单株产量与农艺、经济性状之间的关系进行了研究。结果表明:穗重、草重、千粒重、生育期这四个性状与单株产量最为密切,节数、穗长、穗粗、株高对单株产量影响较小,在育种的性状选择中,应主要考虑穗重、草重、千粒重和生育期,兼顾其他性状。     

植物性状-标记关联分析研究进展

要对植物改良和复杂性状进行解析,首先需要对种质多样性及其性状遗传基础进行了解.随着基因组学的发展和生物统计软件的完善,特别是分子标记技术在植物遗传育种领域的广泛应用,以连锁不平衡(LD)为基础的关联分析方法的出现为植物数量性状遗传的研究提供了新途径,也为植物的分子设计育种提供了新的思路.本文在介绍关联分析方法的基础上,综述了关联分析在植物方面的研究进展,并讨论了关联分析在植物中应用的前景.     

ICRISAT花生微核心种质农艺性状和黄曲霉抗性关联分析

以国际半干旱热带地区作物研究所(ICRISAT)花生微核心种质146份资源为品种,鉴定农艺性状和黄曲霉抗性,用26对SSR引物检测多态性位点,在分析连锁不平衡、群体结构和Kinship的基础上进行关联分析。连锁不平衡的分布显示R²平均值为0.185,表明26对SSR引物扩增的120个位点之间具有较低的连锁不平衡程度。群体结构分析结果将146份花生品种分为2个亚群,分别对应疏枝亚种和密枝亚种,与植物学分类和遗传分化分析的结果基本一致。关联分析表明,共有39个位点与10个农艺性状(株高、总分枝数、第一分枝数、小叶宽、结果分枝数、百果重、出仁率、单株生产力、种子长、种子宽)相关联,表型变异解释率为1.50%~20.34%,16个SSR位点与黄曲霉侵染病情指数、黄曲霉产毒量相关联,表型变异解释率为5.23%~17.19%,与农艺性状、黄曲霉抗性同时相关联的SSR位点有13个。关联位点的等位变异效应分析表明,10个农艺性状和2个黄曲霉抗性性状共有63个增效等位变异和47个减效等位变异,并发掘了ICG6022等携有优良等位变异的载体品种。     

Association analysis using SSR markers to find QTL for seed protein content in soybean

Association analysis studies can be used to test for associations between molecular markers and quantitative trait loci (QTL). In this study, a genome-wide scan was performed using 150 simple sequence repeat (SSR) markers to identify QTL associated with seed protein content in soybean. The initial mapping population consisted of two subpopulations of 48 germplasm accessions each, with high or low protein levels based on data from the USDA’s Germplasm Resources Information Network website. Intrachromosomal LD extended up to 50 cM with r ² > 0.1 and 10 cM with r ² > 0.2 across the accessions. An association map consisting of 150 markers was constructed on the basis of differences in allele frequency distributions between the two subpopulations. Eleven putative QTL were identified on the basis of highly significant markers. Nine of these are in regions where protein QTL have been mapped, but the genomic regions containing Satt431 on LG J and Satt551 on LG M have not been reported in previous linkage mapping studies. Furthermore, these new putative protein QTL do not map near any QTL known to affect maturity. Since biased population structure was known to exist in the original association analysis population, association analyses were also conducted on two similar but independent confirmation populations. Satt431 and Satt551 were also significant in those analyses. These results suggest that our association analysis approach could be a useful alternative to linkage mapping for the identification of unreported regions of the soybean genome containing putative QTL.     

中国栽培和野生大豆农艺品质性状与SSR标记的关联分析 I. 群体结构及关联标记

关联作图是一种利用连锁不平衡(linkage disequilibrium, LD)检测自然群体中基因位点及其等位变异的方法。利用60个SSR标记, 对全国大豆地方品种群体(393份代表性材料)和野生大豆群体(196份代表性材料)的基因组变异进行扫描, 分析两类群体的连锁不平衡位点、群体结构, 并采用TASSEL软件的GLM (general linear model)方法对16个农艺、品质性状观测值进行标记与性状的关联分析。结果表明: (1)在公共图谱上不论共线性的或是非共线性的SSR位点组合都有一定程度的LD, 说明历史上发生过连锁群间的重组; 栽培群体的连锁不平衡成对位点数较野生群体多, 但野生群体位点间连锁不平衡程度高, 随距离的衰减慢。(2) 群体SSR数据遗传结构分析发现, 栽培群体和野生群体分别由9和4个亚群体组成, 亚群的划分与群体地理生态类型相关联, 证实地理生态类型划分有其遗传基础。(3) 栽培群体中累计有27个位点与性状相关; 野生大豆种质中累计有34个位点与性状相关。部分标记在两类群体中都表现与同一性状关联, 检出的位点有一致性, 也有互补性; 一些标记同时与2个或多个性状相关联, 可能是性状相关乃至一因多效的遗传基础; 关联位点中累计有24位点(次)与遗传群体连锁分析定位的QTL一致。     

大麦遗传多样性及连锁不平衡分析

为了合理评价引进种质资源,为大麦基因发掘及育种组合配置提供依据,选用分布于全基因组的64个SSR标记,对221份大麦材料进行了基因型分析。共检测到192个等位变异,变幅为2~7个;基因频率变异范围为0.0090~0.9729,平均0.3333;全部位点的基因多样性变化范围在0.0528~0.7807,平均0.4813;多态性信息含量(PIC)变异范围在0.0514~0.7464,平均0.4113。供试材料间遗传相似系数变幅为0.4844~0.9792,平均0.7023。221份材料被划分成两大群7个亚群,国内地方品种与1份北京品种为一大群,国内育种品种与所有国外引进品种为另一群。遗传结构分析与聚类结果基本一致,两大类群间的遗传距离为0.3358,且第二大群多样性比第一大群丰富。2016个SSR位点成对组合中,不论共线性组合还是非共线性组合,都存在一定程度的连锁不平衡(LD)。D′统计概率(P<0.01)支持的LD成对位点830个,占全部位点组合的41.2%,D′平均值为0.4,整体LD水平较高。栽培品种的LD水平高于地方品种,且现代遗传改良的目标性状集中于2H、4H、6H和7H染色体。     

小麦茎秆断裂强度相关性状QTL的连锁和关联分析

小麦茎秆断裂强度与倒伏特性关系密切,并对产量有很大影响。本研究旨在解析茎秆断裂强度的遗传机制,开发与该性状紧密连锁/关联的分子标记。利用山农01-35′藁城9411重组自交系(RIL)群体(含173个F8:9株系)和由205个品种(系)构成的自然群体,借助90 k小麦SNP基因芯片、DArT芯片及传统分子标记技术,在2个环境中对两群体的茎秆断裂强度相关性状进行连锁分析和全基因组关联分析。利用已构建的高密度连锁图谱,在4B染色体的TDURUM_CONTIG63670_287–IACX557和EX_C101685–RAC875_C27536等区段上,检测到9个控制小麦茎秆断裂强度、株高、茎秆第2节间充实度、茎秆第2节壁厚相关性状的加性QTL,可解释表型变异9.40%~36.30%。同时,利用包含24 355个SNP位点的复合遗传图谱,在自然群体中检测到37个与茎秆断裂强度相关性状(P0.0001)的标记,分别位于1A、1B、2B、2D、3A、3B、4A、4B、5A、5B、5D、6B、7A、7B和7D染色体,可解释表型变异7.76%~36.36%。在4B染色体上,以连锁分析检测到控制茎秆断裂强度的RAC875_C27536与关联分析检测到的Tdurum_contig4974_355标记,在复合遗传图谱上的距离为6.7 cM,说明该区段存在控制小麦茎秆断裂强度的重要基因。     

普通菜豆根系相关性状的关联分析

幼苗期根系发育对作物的生长发育具有重要作用。利用生长袋纸培系统对324份普通菜豆种质的主根长、根干重、根体积、根表面积等9个根系相关性状进行表型鉴定,并结合覆盖全基因组、有多态性的116对SSR标记,利用MLM（Q+K）模型进行表型和标记的关联分析。表型分析表明,324份材料的9个根系相关性状表型变异丰富,平均变异系数的变动范围是10.09%~37.03%;基因型分析表明,116个多态性SSR标记共检测到919个等位变异位点,每个标记的平均基因多样性指数为0.59,多态性信息含量（PIC）平均值为0.54,显示这些标记具有较高的基因多样性;群体结构分析表明,供试材料分为两个亚群,与普通菜豆起源于两个基因库对应;关联分析结果显示,以P<0.01作为显著条件,共检测到48个显著标记位点,其中有10个位点同时与2个以上性状相关联,有5个位点与前人研究结果一致。研究结果为进一步理解普通菜豆根系的遗传机理提供了理论参考,也为分子标记辅助选择改良普通菜豆根系奠定了基础。