利用种子性状QTL定位高油玉米蛋白质含量QTL

利用普通玉米自交系8984与高油玉米自交系GY220为亲本构建了284个F2∶3家系群体及含有185个SSR标记的玉米遗传连锁图谱。通过包含母体效应的种子性状QTL作图方法对玉米子粒蛋白质含量进行定位和效应分析,共检测到4个QTL,位于第5和第8染色体上。除qPRO8-2遗传作用方式表现为加性外,其余QTL作用方式均为部分显性。单个QTL贡献率为3.86%~5.17%,累计贡献率为18.54%。所有QTL的增效基因均来自高油亲本GY220。     

爆裂玉米3个膨爆特性的非条件和条件QTL分析

膨化倍数(PF)、膨化体积(PV)和爆花率(PR)是爆裂玉米的主要品质指标。本研究以普通玉米自交系丹232和爆裂玉米自交系N04杂交构建的259个F2:3家系为定位群体,采用完全随机区组设计在郑州夏播条件下测定了3个膨爆特性指标。利用覆盖玉米10条染色体的183对多态性分子标记构建连锁图,采用复合区间作图(CIM)方法对各性状进行非条件QTL定位分析,采用条件遗传统计软件对PF进行条件QTL分析。3个膨爆特性指标非条件QTL定位共检测出31个QTL,单个QTL的贡献率为3.09%￣12.46%,累计贡献率为51.90%、77.37%和61.45%。在8个标记区间(占42.11%)同时检测到控制2￣3个性状的QTL。加性和部分显性在膨爆特性的遗传中起主要作用,同时存在显性和超显性基因效应。条件QTL定位结果表明,PV和PR以不同方式显著影响PF的QTL表达,PV比PR更重要。     

水稻糙米蛋白质含量的QTL定位

蛋白质含量是评价稻米品质的一项重要指标,控制水稻糙米蛋白质含量的基因位点是数量性状,检测水稻糙米蛋白质含量的QTL并进行遗传效应分析对于水稻品质遗传育种具有重要的意义.本研究以中优早/丰锦重组自交系群体作为定位群体,结合构建的遗传连锁图谱利用Windows QTL Cartogtapher2.0软件,采用复合区间作图法对水稻糙米蛋白质含量进行QTL定位和效应分析.检测到控制糙米蛋白质含量的QTL 6个(qPc-3、qPc-6、qPc-7、qPc-8-1、qPc-8-2和qPc-11),分别位于第3、6、7、8和11连锁群上.单个QTL对群体表型变异的贡献率为3.79%～19.41%,联合贡献率为61.07%.在这些QTL的区间中,第8染色体的口Pc-8-1基因区域对糙米蛋白质含量具有主效作用.进一步分析和比较了相关研究结果,讨论了研究结果对开展稻米品质遗传育种的意义.     

玉米籽粒中花色苷和黑色素含量的QTL分析

花色苷和黑色素是黑玉米籽粒中重要而有益的化学成分,深入开展其QTL定位研究,对于色素相关基因的克隆与转化和分子标记辅助育种,具有重要的理论意义和应用价值。本文利用一个黑玉米自交系SDM为共同父本,分别与白玉米自交系木6和黄玉米自交系Mo17杂交,构建2个相关F_2:3群体(分别缩写为WD和YD),对玉米籽粒中花色苷含量(ACK)和黑色素含量(MCK)进行QTL分析。结果表明,黑玉米SDM籽粒中的花色苷和黑色素含量均极显著高于木6和Mo17,2种色素含量间呈极显著正相关。2个群体中共检测到17个色素相关的QTL,其中与花色苷含量相关的QTL在2个群体中各4个,分布在第4、第6、第7和第10染色体上,与黑色素含量相关的QTL在WD和YD群体中分别为4个和5个,分布在第1、第2、第6、第7和第10染色体上。2个群体检测到QTL的数量、分布和对表型的贡献率均高度一致,而且解释花色苷含量和黑色素含量变异大的QTL在2个群体中均有成簇分布的现象,主要表现在bin 6.04处的标记区间umc1796~mmc2006内和bin 10.04处的标记区间umc2043~bnlg1028内,分别解释表型变异的12.7%~21.3%和8.6%~21.3%。它们可能是一因多效的同一QTL或者是在该区段内紧密连锁的不同QTL。上位性分析表明,2个群体中检测到的上位性QTL的数量、位置和对表型的贡献率差别均较大,WD群体的上位性效应明显大于YD群体,说明上位性效应对遗传背景更加敏感,需要进一步深入研究贡献率大的上位性QTL及其利用。     

玉米丝裂病的抗性QTL定位

选用感丝裂病的玉米自交系R08与抗丝裂病的自交系Es40组配F₂群体共348个单株,构建了包含115个SSR标记的分子遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组2 178.6 cM,平均图距为18.9 cM。采用复合区间作图法,对F_2:4家系丝裂病数据进行抗性QTL分析,共检测到12个QTL,分别位于第1、2、4、5和7染色体,贡献率为4.22%~37.95%。其中在第1、3染色体上检测到主效QTL,贡献率均大于30%,基因作用方式均为显性,其余10个QTL的作用方式多为加性或部分显性。     

大豆叶面茸毛密度和长度的QTL定位

大豆叶茸毛形态对抗虫性、耐旱性等均有重要作用。本研究利用2个重组自交系群体NJRIKY (KY)和NJRIXG (XG)进行叶面茸毛密度和长度的遗传与QTL定位分析。结果表明,2个性状在2个群体中均有大幅度变异,存在不同程度的超亲分离,两者有极显著负相关(r= –0.49和–0.62),叶面茸毛密度的遗传率(75.7%~76.8%)高于叶面茸毛长度的遗传率(45.2%~62.9%);检测到2个叶面茸毛密度主效QTL (XG群体的PD1-1和KY群体的PD12-1,表型贡献率分别达20.7%和21.7%);两群体叶面茸毛密度遗传构成中加性QTL贡献率占20.7%~36.2%,互作QTL只占0%~1.4%,而未定位到的微效QTL所占份额很大,为38.1%~56.1%,是以往只用定位程序而未注意遗传构成解析所没有发现的特点;未在KY中检测到叶面茸毛长度加性QTL,互作QTL贡献率也仅4.2%,而微效QTL贡献率达58.7%;但在XG中叶面茸毛长度加性QTL Pl1-1和Pl12-1贡献率分别达18.3%和22.5%,占主要成分,互作QTL和微效QTL贡献均较小,说明该性状两群体的遗传构成有很大差异。大豆叶面茸毛密度和长度的遗传涉及多个效应不同的基因/QTL。     

玉米种子休眠性的QTL定位

选用两个种子休眠性差异较大的普通玉米自交系R08与A318组配的F2群体共331个单株,构建了包含137个SSR标记的分子遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组2 076.7 cM,平均图距15.2 cM。采用复合区间作图法对F_2:3家系种子休眠性数据进行分析,共检测到7个QTL,分别位于玉米第1、3、5和10染色体上。7个QTL的贡献率在2.45%~26.     

利用分子标记技术对玉米自交系子粒油分的改良研究

高油玉米是指子粒油分含量高于6%的玉米,是一种优良的粮油饲兼用型作物。高油玉米自交系By804含有qHO1和qHO6两个提高子粒油分的主效QTL。以By804为供体,利用分子辅助选择技术,结合田间农艺性状鉴定及核磁共振油分检测,将2个主效QTL分别回交转育至普通玉米自交系lx9801、lx03-2及lx00-1中。结果表明：来自By804的2个QTL均表现为随着回交次数的增加,子粒含油量较轮回亲本提高幅度逐步降低;不同遗传背景对QTL效应有较大影响：2个QTL在不同自交系的效应均以lx9801最佳,转育目标QTL后自交系绝对含油量较轮回亲本平均增加0.72%;2个位点效应相比,qHO6对子粒含油量的改良效果较优,3个自交系的改良系平均绝对含油量增加0.58%。     

大豆蛋白质含量相关QTL间的上位效应和QE互作效应

利用Charleston×东农594重组自交系构建的SSR遗传图谱及混合线性模型方法对2002—2006连续5年的大豆蛋白质含量进行QTL定位,并作加性效应,加性×加性上位互作效应及环境互作效应分析。共检测到10个控制蛋白质含量的QTL,分别位于第B2、C2、D1a、E和N连锁群,其中1个表现为遗传正效应,9个表现为遗传负效应,另检测到15对影响蛋白质含量的加性×加性上位互作效应的QTL,解释该性状总变异的13.75%。环境互作检测中,发现9个QTL与环境存在互作,贡献率达到4.47%。     

普通小麦对仓储害虫玉米象的抗性QTL分析

以普通小麦品种川农16与人工合成小麦衍生品种川麦42为亲本构建了含有127个株系的重组自交系(RIL)群体,将2008和2009年收获的种子用玉米象(Sitophilus zeamais)虫卵进行接种,并于2009年11月开始储藏,次年8月和10月进行虫害调查。利用复合区间作图法(CIM)对RIL群体的抗虫性进行QTL定位分析。利用2008年收获群体检测到位于3B、2D和3D染色体的3个QTL,贡献率依次为10.2%、8.5%和8.3%;利用2009年收获群体检测到位于3D和4B的2个QTL,贡献率分别为8.5%和11.3%。位于3D染色体Xbarc6–Xgwm112标记区间内的QTL在年度间重复检测到,贡献率为8.3%~8.5%,抗性位点来自川农16。     

利用相同来源F2:3和BC2S1群体定位玉米生育期QTL

以普通玉米自交系丹232和爆裂玉米自交系N04为亲本构建259个F2:3和220个BC2S1家系群体,利用SSR标记构建分子标记遗传图谱,利用复合区间作图方法对4个生育期性状进行QTL定位和效应分析。利用F2:3群体共检测到4个抽雄期QTL、6个吐丝期QTL和3个散粉期QTL。单个QTL可解释的表型变异为6.7%~18.4%,可解释的表型总变异为28.9%~50.3%,11个QTL的增效基因来自生育期较长的亲本丹232,其余2个QTL的增效基因来自生育期较短的亲本N04;BC2S1群体检测到8个与4个生育期性状相关的QTL,单个QTL可解释的表型变异为4.5%~11.6%,可解释的表型总变异为13.2%~18.5%,增效基因来自两个亲本的QTL为3个和5个。两类群体检测出QTL的数目、位置、效应和贡献率均存在较大差异,主要原因在于BC2S1群体抽样选择所引起的群体结构差异,F2:3群体显示出较高的QTL检测能力,但回交育种过程中应慎重依据F2:3群体QTL定位结果进行标记辅助选择(MAS)。     

不同密度下玉米穗部性状的QTL分析

为研究玉米穗部性状对不同种植密度的遗传响应,以郑58和HD568为亲本构建的220个重组自交系群体为材料,于2014年春、2014年冬及2015年春分别在北京和海南进行3个种植密度的田间试验,调查玉米穗长、穗粗、穗行数和行粒数等表型性状。利用SAS软件计算穗部性状的最优线性无偏估计值(BLUP),并采用完备区间作图法进行QTL定位。结果表明,在3个种植密度下共检测到42个QTL,单个QTL可解释4.20%~14.07%的表型变异。3个种植密度下同时检测到位于第2染色体上控制穗行数的QTL。2个种植密度下同时检测到4个与穗粗、穗行数和行粒数有关的QTL,其中第4染色体上1个与穗行数有关的主效QTL,在低、中种植密度下可分别解释表型变异的10.88%和14.07%。此外,在第2、4和9染色体上检测到3个同时调控不同穗部性状的QTL。研究结果表明玉米穗部性状在不同种植密度下的遗传调控发生变化,在不同密度下共同检测到的稳定QTL可应用于精细定位或开发玉米耐密性分子标记用于辅助育种。     

Dent corn genetic background influences QTL detection for grain yield and yield components in high-oil maize

Despite the well-recognized importance of grain yield in high-oil maize (Zea mays L.) breeding and production, few studies have reported the application of QTL mapping of such traits. An inbred line of high-oil maize designated ‘GY220’ was crossed with two dent maize inbred lines to generate two connected F_2:3 populations with 284 and 265 F_2:3 families. Our main objective was to evaluate the influence of genetic background on QTL detection of grain yield traits through comparisons between the F_2:3 populations. The field experiments were conducted during the spring in Luoyang and summer in Xuchang, Henan, China. Two genetic linkage maps were constructed with a genetic distance of 2111.7 and 2298.5 cM using 185 and 173 polymorphic SSR markers, respectively. In total, 18 and 15 QTL were detected for six grain yield traits in the two populations. Only one common QTL marker was shared between the two populations. A QTL cluster associated with five traits was identified at bin 1.05–1.06, including the shared QTL for 100GW, which demonstrated the largest effect (16.7%). Among the detected QTL, 12 digenic interactions were identified. Our results reflect the substantial influence of dent maize genetic background on QTL detection of grain yield traits.     

玉米幼胚愈伤组织的诱导和植株再生的QTL分析

以黄早四和Mo17为亲本组配的239个RIL群体，构建了101个SSR标记的遗传图谱，覆盖玉米基因组1 422.7 cM，标记间的平均距离为15.6 cM。以玉米幼胚为外植体、改良N6为基本培养基，对亲本及RIL群体的组培性状进行了评价。采用复合区间作图法在第2、3、5、6、8和9染色体上定位了控制出愈率、Ⅱ型愈伤组织诱导率、绿点及绿苗分化率的8个QTL，并对其遗传效应进行了分析，其基因加性效应能解释相应性状表型方差的4.78%~14.02%。     

氮胁迫与非胁迫条件下玉米不同时期株高的动态QTL定位

以玉米杂交种农大108的203个F_2:3家系为材料,在施氮（N+）和不施氮（N－）2种条件下对拔节期到灌浆期的株高变化进行了动态QTL分析。结果表明,N胁迫条件对亲本许178影响较小,而对亲本黄C的影响较大,F_2:3群体在不同时期的株高均值在2种施肥水平下没有显著差异,但变异范围存在一定的差异。利用包含199个SSR标记的遗传连锁图谱与复合区间作图法,在N－条件下,拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期、灌浆期分别定位1、1、2和2个非条件QTL,可分别解释各时期株高表型变异的8.42%、13.86%、24.33%和22.66%;在N＋条件下,相应时期分别定位1、1、2和4个非条件QTL,可分别解释各时期株高表型变异的8.10%、12.92%、21.30%和44.41%。在N－条件下,拔节期至喇叭口期、开花期至灌浆期分别定位了1和5个条件QTL,可分别解释该时期株高动态变异的9.14%和50.98%;在N＋条件下,相应时期分别定位1和4个条件QTL,可分别解释该时期株高动态变异的13.33%和44.47%。这些非条件QTL和条件QTL多数表现以显性和部分显性为主。     

基于高密度遗传图谱的玉米籽粒性状QTL定位

籽粒大小及百粒重是决定玉米产量的重要因素。为解析籽粒性状遗传基础,本研究以玉米自交系黄早四(HZS)和Mo17为亲本,构建包含130个重组自交系(recombination inbred line,RIL)的RIL群体。基于GBS(genotypingby-sequencing)技术获得的高密度多态性SNP(single nucleotide polymorphism)位点,构建了包含1262个Bin标记的高密度遗传图谱。采用完备区间作图法,对5个环境条件下的粒长、粒宽、百粒重、粒长/粒宽4个性状分别进行QTL(quantitative trait locus)定位,共检测到30个QTL。利用5个环境性状均值,共检测到11个QTL。其中粒长主效QTL qklen1、粒长/粒宽主效QTL qklw1在3个单环境条件下均被检测到,且定位在第1染色体相邻区域,物理位置分别为210~212 Mb、207~208 Mb,表型贡献率分别为22.60%和26.79%,被认为是控制玉米籽粒形状的主效位点。针对第1染色体207~212 Mb区间,采用成组法t检验,对黄早四(受体)和Mo17(供体)构建的BC3F1回交群体进行单标记分析。结果表明,在BC3F1群体中qklen1和qklw1同样具有显著的遗传效应。本研究结果不仅为分子标记辅助选择籽粒性状提供了实用标记,而且为主效基因的进一步精细定位和候选基因挖掘奠定了基础。     

新疆棉花纤维品质性状的QTL分析

 以自育高品质中长绒棉品种（新陆中9号提高系）9-1696为母本,与主栽品种中棉所35为父本配置单交组合,筛选出12对SSR引物在F₂群体和B1群体进行纤维长度、整齐度、比强度和伸长率4个纤维品质性状的QTL分析,采用区间作图法（LOD>2.0）,在F₂群体中检测到6个与纤维品质性状连锁的QTL位点。其中,检测到纤维长度、纤维整齐度、伸长率各1个QTL位点,比强度检测到3个QTL。在B₁群体中检测到2个QTL,分别与比强度和纤维长度连锁。     

水稻苗期模拟干旱胁迫条件下表型性状QTL定位

以耐旱性差异较大的两个亲本珍汕97B（ZS97B）和IRAT109构建的重组自交系（RIL）为试验材料,在正常水分条件和干旱胁迫[浓度为18%的聚乙二醇-6000（PEG-6000）模拟干旱]条件对水稻苗期苗高、根长、苗高生长速率、根长苗高比、叶卷曲进行QTL定位分析,共检测到24个相关的QTL,贡献率变幅在7.35%~39.30%。其中正常条件下检测到13个相关的QTL位点,分布在第1、2、3、5、6、10、12染色体上;干旱胁迫条件下检测到11个相关的QTL位点,分布在第1、3、5、7、10、12染色体上。2种条件下检测到的QTL位点差异很大,表明不同处理条件下相关性状的遗传机制不同。此外,在第1染色体上的RM472~RM104存在控制苗高、苗高生长速率、根长、根长苗高比多个性状的QTL,并且此区间在2种处理条件下能重复检测到控制苗高位点。     

棉花叶绿素含量和光合速率的QTL定位

 为了探讨棉花光合作用及相关生理性状的遗传规律, 利用四交分离作图群体泗棉3号/苏12//中4133/8891的273个F_2：3家系为材料,用MAPQTL5.0软件及区间作图方法(IM), 对棉花叶绿素含量及光合速率进行了QTL分析。检测到3个与叶绿素含量相关的QTL, 分别位于染色体D6、D8和A10, 解释性状表型变异的4.3%, 4.5% 和5.2%。检测到3个与光合速率相关的QTL, 位于D5、D6和A11染色体, 解释性状表型变异的3.8%,7.4% 和8.4%。两个性状所有QTL的遗传效应均以加性效应为主。本研究定位的棉花叶绿素含量和光合速率QTL均是首次报道,可尝试应用于高光效育种的分子标记辅助选择。