大豆对豆卷叶螟抗性的QTL定位

豆卷叶螟是南京地区的主要食叶性害虫。以抗性亲本溧水中子黄豆和感性亲本南农493-1杂交组合正交F2群体为材料,在田间自然虫源条件下F2单株叶片损失率为抗性指标,利用已构建的SSR分子标记图谱和Windows QTL Cartographer V2.5软件包的复合区间作图法和多区间作图法,定位大豆对豆卷叶螟抗性的QTL。结果表明：利用复合区间作图法检测到位于D1b和K连锁群上的2个QTL;利用多区间作图法则检测到位于A2、D1b、K和N连锁群上的4个QTL和6个互作QTL;其中有两个共同的QTL,至少解释表型变异的19.2%。这些结果为抗性性状的遗传剖析和标记辅助育种提供理论依据。     

大豆籽粒氨基酸含量的QTL分析

以"冀豆12×黑豆"构建的包含186个家系的F8代重组自交系(RIL)群体为材料,分析16种氨基酸含量,采用性状-标记间单向因素方差分析法(ANOVA)、复合区间作图法(CIM)和完备区间作图法(ICIM)对各氨基酸含量的相关QTL进行检测。结果表明:群体中各性状表型均呈现连续性正态分布并超亲分离。3种方法共检测到谷氨酸、精氨酸、丝氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、天冬氨酸和赖氨酸含量相关的14个QTL,分布于B1、D1a、D1b、H、I、J和K连锁群中,贡献率为4.91%~17.02%。其中完备区间作图法检测到的苯丙氨酸含量相关QTL q Phe-20-1贡献率最大为17.02%,增效基因来自于黑豆,并且在该标记区间内利用复合区间作图法同时检测到与天冬氨酸、谷氨酸和赖氨酸含量相关的QTL,分别为q Asp-20、q Glu-20、q Lys-20。位于B1连锁群中精氨酸含量相关的QTL q Arg-11在性状-标记间单向方差分析和ICIM两方法中同时检测到,在ICIM中检测到其贡献率为11.79%,增效基因来自于冀豆12。     

菜用大豆百粒鲜重QTL定位

百粒鲜重是衡量菜用大豆品质的重要指标之一,以NJ(SP)BN(BOGAO×NG94-156)的RIL群体158个家系为研究材料,于2005年和2006年测定该RIL群体的百粒鲜重并构建遗传图谱进行QTL定位.采用Win QTL Cart V2.5中的复合区间作图法进行QTL分析,结果表明,两年资料对百粒鲜重QTL的定位结果基本一致,其中位于G连锁群上的一个QTL在两年中均被检测到,可解释7.64%-12.74%的表型变异.此外利用QTL Mapper 1.6对以上定位结果进行验证并估计与环境的互作效应,结果表明,定位到一个加性QTL(qss-5)与环境存在显著的互作效应,效应值为1.18%.本研究筛选到的与百粒鲜重紧密连锁的SSR标记,为菜用大豆分子标记辅助选择育种提供了理论基础.     

大豆共生结瘤相关性状QTL定位信息整合及候选基因分析

目前基于大豆共生结瘤QTL定位的结果少、置信区间大,难以应用于实践中,因此整合前人研究结果、缩短置信区间具有重要意义。本研究针对大豆共生结瘤相关性状,搜集国内外已报道的48个QTL定位结果,利用Meta分析得到2个分别控制结瘤数目、结瘤大小和结瘤干鲜重的Meta-QTL。在区间内选择候选基因,利用野生大豆和栽培大豆验证候选基因在接种根瘤菌后的表达模式,明确候选基因与共生结瘤的关系。对Meta-QTL区间内的6个候选基因进行qRT-PCR检测及初步生物信息学分析,结果表明其中4个基因有可能为大豆共生结瘤性状的候选基因。本研究的实验方法对QTL定位区间内候选基因的确定和功能研究具有指导意义。     

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。     

菜用大豆出仁率的QTL定位

以BOGAO×NG94-156的RIL群体158个家系为材料,于2005年和2006年测定该RIL群体的鲜荚出仁率并构建遗传图谱进行QTL定位.采用WinQTL Cart V2.5中的复合区间作图法进行QTL分析,结果表明,两年资料对出仁率QTL的定位结果基本一致,其中位于E和N连锁群上的两个QTLs在两年中均被检测到,可解释7.59%～10.04%的表型变异.此外利用QTLMapper 1.6对以上定位结果进行验证并估计与环境的互作效应,结果表明,两种方法定位结果基本一致,其中一个加性QTL(qsp-11)与环境存在显著的互作效应.本研究首次对鲜荚出仁率进行QTL分析,旨在为分子标记辅助选择育种提供理论基础.     

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。     

小麦成熟期QTL定位与分析

小麦成熟期对粮食周年丰产具有重要的决定作用。为了给小麦分子标记辅助育种提供可用的分子标记,本研究以人工合成六倍体小麦(Turtur)和T.spelta L.衍生系(Bubo)为亲本创制的包含186个家系的RIL群体(F6)为材料,构建了包含5 301个标记(4 120个DArT标记、621个SNP标记和560个传统DArT标记),总长为2 464cM的遗传连锁图谱,利用Windows QTL Cartographer 2.5软件的复合区间作图法对在3年4点环境下的成熟期性状进行QTL检测,在LOD2.5水平下,共定位到15个QTL,分布于小麦的1A、2B、2D、3A、4A、4B、5B、7A和7B染色体上,可解释4.42～12.67的表型变异。其中在1A染色体上控制小麦成熟期的QTL贡献率最大;4B染色体的1215714-1068877F0-44CG区间内3年3点均检测到的QTL与1215714标记遗传距离为0.01cM,近乎共分离,为下一步分子标记辅助选择的精准性提供了坚实的基础。     

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。     

不同种植密度下大豆产量性状的QTL分析

利用大豆重组自交系soy01群体的255个家系为作图群体,在不同年份、不同种植密度下进行了大豆产量性状的QTL分析。结果表明,采用复合区间作图法,2年2种处理组合下检测到单株荚数、单株粒数、每荚粒数等5个产量性状相关QTL共43个,分布于A2、F、I等14个连锁群,其中qNP-15-1等3个QTL在4种环境中均检测到,qNP-19-1等5个QTL在3种环境中均检测到,qNP-1-1等10个QTL在2种环境中均检测到,为较稳定的QTL。每荚粒数QTL qNSP-19-1和qNSP-19-2在多种环境中均检测到,贡献率均超过60%,为稳定主效QTL;百粒重QTL qSW-19-1在4种环境中均检测到,贡献率均超过20%,为稳定主效QTL。这些稳定的主效QTL可应用于精细定位和分子标记辅助育种研究。     

Identification of quantitative trait loci controlling nodulation and shoot mass in progenies from two Brazilian soybean cultivars

Nitrogen (N) demand of soybean [Glycine max (L.) Merrill] can be supplied via biological nitrogen fixation (BNF), however, higher yielding cultivars increase plant demand for N. Phenotypes differing for traits associated with biological nitrogen fixation result from the expression of the multiple genes of both the host plant and the microsymbiont, but limited studies have been done on the genetics of the soybean BNF. Integrated maps of soybean with simple sequence repeat (SSR) markers [Cregan, P.B., Jarvik, T., Bush, A.L., Shoemaker, R.C., Lark, K.G., Kahler, A.L., Kaya, N., Van Toai, T.T., Lohnes, D.G., Chung, J., Specht, J.E., 1999. An integrated genetic linkage map of the soybean genome. Crop Sci. 39, 1464–1491.] offer an excellent opportunity for the identification of traits related to BNF. This study aimed at the identification of quantitative trait loci (QTLs) controlling BNF and nodulation in an F₂ population of 160 plants derived from an intraspecific cross between two Brazilian cultivars, Embrapa 20 × BRS 133, previously identified as having good potential for mapping of QTLs [Nicolás, M.F., Arias, C.A.A., Hungria, M., 2002. Genetics of nodulation and nitrogen fixation in Brazilian soybean cultivars. Biol. Fertil. Soils 36, 109–117.]. From 252 SSR markers tested in the parental genotypes 45 were polymorphic with high heterozygotes resolution. Mapping was performed with those 45 SSR markers for nodulation [nodule number (NN) and nodule dry weight (NDW)] and plant growth [shoot dry weight (SDW)] phenotypes in F_2:3 lines. A total of 21 SSR loci were mapped with a likehood of odds (LOD) value of 3.0 and a maximum Haldane distance of 50 cM, and were distributed in nine linkage groups with coverage of 251.2 cM. The interval mapping analysis with Mapmaker/QTL revealed two genomic regions associated with NN and NDW, with a contribution of putative QTLs of 7.1 and 10%, respectively. The regression analysis identified 13 significant associations between the marker loci and QTLs due to additive effects, with some of them being significantly associated with more than one phenotypic trait. Effects were observed in all variables studied, ranging from 2 to 9%. A one-way analysis of variance (ANOVA) also detected 13 significant associations, related to dominance effects. A two-way-ANOVA showed six epistatic interactions among non-linked QTLs for SDW, NN and NDW, explaining up to 15% of the trait variation and increasing the phenotypic expression from 8 to 28%. The data obtained in this work establish the initial stage for additional studies of the QTLs controlling BNF and indicate that effective marker-assisted selection using SSR markers may be feasible for enhancing BFN traits in soybean breeding programs.     

大豆结瘤相关QTL优化和候选基因挖掘

氮是植物生长必须的大量元素之一,大豆根瘤菌共生可以为大豆提供充足的氮元素。研究大豆根瘤菌共生机理,挖掘控制共生结瘤候选基因具有重要意义。鉴于现阶段关于调控大豆共生结瘤QTL区间大,无法直接应用到实际中,本实验整理了68个控制大豆结瘤的QTLs,通过Overview和共线性分析对其进行优化,在Gm06染色体上得到一个高置信QTLs区间对该区间进行了基因注释得到43个基因,其中包括一个控制C2钙/脂质结合和含GRAM结构域的蛋白质,一个侧根形成蛋白和一个E3泛素连接酶相关蛋白,并在CSSLs群体中查找该位置存在插入片段的株系进行结瘤性状鉴定。结果表明C2连锁群上的15-15.5Mb对于大豆根瘤菌共生结瘤有着至关重要的作用。     

不同大豆品种田间结瘤固氮有效性的评价

利用相关和通径分析对田间种植的４０份大豆品种（系）的结瘤固氮性状（结瘤分级，有效瘤数，有效瘤干重，有效结瘤指数，植株干重和植株全氮含量）的研究表明：有效瘤数，有效瘤重和有效结瘤指数可以有效地作为对大豆固氮种质的评价指标，其相对重要性为有效瘤重＞有效瘤数＞有效结瘤指数。在此基础上并结合籽粒产量因子筛选出２份结瘤固氮及产量较高的种质。研究同时也获得了七份在有效瘤重与有效瘤数或有效瘤重与效结瘤指数上表现     

Nitrogen Fixation Establishment during Initial Growth of Grain Legume Species

Atmospheric nitrogen fixation as a result of the symbiosis between bacteria and legume species, can result in major advantages in providing host plants with organic nitrogen. The objective of the present study was to evaluate the physiological potential during early seedling development for initiation of nodulation and nitrogen fixation activity of four grain legumes species: soybean [Glycine max (L.)], cowpea [Vigna unguiculate (L.) Walp], common bean [Phaseolus vulgaris (L.)], and peanut [Arachis hypogaea (L.)]. Seedlings were grown on a hydroponic solution so that nodule development could be readily observed until about 3 weeks after germination. Nodules developed in all cases. Acetylene reduction activity (ARA) by soybean and cowpea was also found early in seedling development. In contrast, peanut and common bean showed little or no development of ARA during seedling development. The results provided insight into differences in physiological potential among grain legumes in establishing symbiotic nitrogen fixation during crop establishment. These results indicate those species/cultivars that are candidates for readily establishing nitrogen fixation activity during the seedling stage of plant development.     

大豆不同生长阶段施用氮肥对生长,结瘤及产量的影响

以两种不同基因型的大豆品种为试材，研究不同阶段施用氮肥对大豆结瘤、生长及产量的影响。每公顷仅施２５ｋｇ的启动氮，两个大豆品种虽获得较高的根瘤干重，但仅靠其自身固氮功能，不能满足大豆生长及丰产的要求。在大豆开花期（Ｒ１）或种子形成始期（Ｒ５），每公顷再追施５０ｋｇ氮肥，两个大豆品种都获得了最高的干物质重和产量。在播种前或开花前期，施用过多的氮肥，严重抑制了两个大豆品种根瘤的生长，降低了其自身的生物固     

快生型大豆根瘤菌G113的几个共生特性

快生型大豆根瘤菌G113是从吉林省、公主岭黑土上生长的野生大豆G3的根瘤中分离获得。野生大豆G3在有快慢生型大豆根瘤菌同时存在时,选择G113和其共生。G113菌株和吉林20大豆共生优于轻碱土中的土著大豆根瘤菌。因此在轻碱土上、吉林20大豆接种G113菌株有增产趋势。     

水稻生长早期耐冷性QTL分析

 以籼粳交“密阳23/吉冷1号”的F2：3代200个家系为作图群体，构建分子连锁图谱，并进行了F3代家系的生长早期耐冷性鉴定和QTL分析。结果表明，幼苗期耐冷性、分蘖期耐冷性和低温下幼苗生长能力等生长早期耐冷性在F3代表现为近似正态的连续分布，是由多基因控制的数量性状。在第1、5、9染色体上分别检测到与幼苗期耐冷性相关的QTL各1个，其中qCTS1对表型变异的解释率最大，达15.5%；在第2、3、7、9、11染色体上分别检测到与分蘖期耐冷性相关的QTL各1个，而每个QTL对表型变异的解释率均较低；在第1、2、11、12染色体上分别检测到与低温下幼苗生长能力相关的QTL各1个，其中qGAS2和qGAS12对表型变异的解释率分别为26.6%和42.9%，是主效基因。     

Quantitative trait loci for seedling vigor in rice under field conditions

Previous QTL studies on seedling vigor in rice (Oryza sativa L.) were conducted all based on laboratory germination tests. In the current study, a set of recombinant inbred lines derived from a rice cross were assessed for seedling vigor related traits in natural field environments including two treatments (drained soil and flooded soil). Composite interval mapping identified nine QTL for seedling vigor traits that correlated positively with each other. Individual QTL explained 4–14% of the total trait variation. Among the QTL, three and four were specific to the drained and flooded treatments, respectively, while two others were common between the two treatments. Four QTL (qFV-1-1, qFV-3-2, qFV-5-1 and qFV-10) each simultaneously showed effect on two or more traits with additive effects always in the same direction. The QTL qFV-5-1 could be further resolved into at least two linked loci, qFV-5-1a controlling seedling height and qFV-5-1b controlling seedling dry weight while the QTL qFV-10 could be a single locus with a pleiotropic effect on both seedling height and dry weight. The QTL qFV-1-1 and qFV-3-2 expressed specially under the flooded conditions, each pleiotropically controlling both coleoptile and seedling emergence. These two QTL were completely different from that affecting seedling emergence in the drained conditions. Comparison of the QTL indicated that the QTL mapping results based on field assessments could to some extent coincide with those based on lab tests but the discrepancy between the two kinds of experiments could not be overlooked.     

大豆根瘤菌HH103ΩNopAAΩNopD双突变体构建及结瘤能力鉴定

大豆—根瘤菌的共生模式为大豆提供了丰富的氮源。根瘤菌Ⅲ型效应因子是影响共生结瘤的关键信号分子之一,通过对HH103ΩNopAA与HH103ΩNopD的结瘤鉴定表明两个突变体对绥农14和ZYD00006的宿主亲和性不同,而后通过三亲杂交方法在HH103ΩNopAA基础上构建HH103ΩNopAAΩNopD的双突变体。利用绥农14与野生豆ZYD00006对突变体进行结瘤鉴定,HH103ΩNopAAΩNopD的根瘤数与根瘤重与HH103ΩNopAA无显著性差异。而后利用前期收集的100份大豆资源进行结瘤鉴定,分析NopAA与NopD的突变在不同遗传背景下的大豆品种的结瘤特性,绝大多数品种根瘤数明显减少,部分品种根瘤数在接种单突变体与双突变体存在显著差异。该研究为后续解析NopAA与NopD的共生信号传导以及根瘤菌与大豆品种亲和性提供新的思路。同时可以根据基因型的差异,筛选与不同根瘤菌均有较高亲和性的大豆品种,为进一步培育高结瘤、高固氮的大豆品种提供支撑。     

低氮逆境下玉米产量及相关性状QTL整合与一致性分析

通过收集国内外玉米在低氮逆境条件下产量及相关性状的QTL定位信息,采用元分析方法,借助玉米IBM2遗传图谱进行了QTL整合及一致性QTL分析。结果表明:基于国内外多个定位群体定位的85个QTL呈簇状分布在10条染色体上,一些QTL簇集是由控制同一个性状的QTL聚集而成,多个QTL簇由控制产量相关的不同性状的QTL组成;确定了11个低氮逆境条件下一致性的产量性状QTL,其中1个子粒产量一致性QTL位于第5染色体上,6个百粒重一致性QTL位于第1、第5染色体上,4个穗粒数一致性QTL位于第8染色体上。