普通小麦（T.aestivum L.）不同作图群体抽穗期QTL分析

 【目的】对小麦抽穗期进行数量性状位点（QTL）分析。【方法】以旱选10号/鲁麦14和温麦6号/山红麦两个作图群体为材料，在大田及温室条件下，观察小麦抽穗期等性状。利用混合线性模型，进行QTL分析。【结果】抽穗期在两个作图群体中均呈现连续分布，表现为多基因控制的数量性状；共检测到9个 QTL位点，分别位于染色体2D、3B（2个）、3D、4A、5B、6B、6D和7D上，对抽穗期的贡献率在3.97%～22.91%之间；有15组QTL位点之间存在基因互作效应，互作的加性效应大小范围为0.77～2.16 d，互作效应对性状的贡献率在4.35%～21.44%之间。【结论】抽穗期QTL的检测受环境影响较大；抽穗期QTL位点在染色体上的分布较多；不同染色体间则存在基因互作现象。     

小麦开花期QTL分析

开花期是衡量小麦成熟期的重要指标,对其进行QTL定位并分析其遗传效应,对小麦品种熟期改良至关重要。以旱选10号×鲁麦14构建的包含有150个家系的DH群体为材料,在正常灌溉和干旱胁迫条件下对开花期进行QTL定位,结果表明,共检测到4个加性QTL位点和4对上位性QTL位点,其中,2种水分条件下在1D染色体上标记WMC222附近检测到的开花期QTL与先前利用相同群体检测到的抽穗期QHd-1D-1位于相同标记区间,且加性效应方向相同,表明该QTL与小麦成熟期相关,且稳定表达,可以用于辅助选择育种。     

小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的QTL分析

[目的]对小麦光温敏不育系BS366的抽穗期进行QTL分析,为BS366的品种改良和标记辅助育种奠定基础。[方法]以小麦光温敏雄性不育系BS366和常规品种Baiyu149杂交得到的234个DH（doubled haploid）株系为材料,于2007～2008年分别种植于北京海淀和安徽阜南试验田,采用复合区间作图法,对抽穗期进行QTL分析。[结果]共检测到15个抽穗期QTL,在两地都检测到的QTL有8个,分别位于染色体1B、2A、2D、3B（2个）、6B（2个）和7B,单个QTL的贡献率为2.42%～10.98%。[结论]在1B染色体上新发现了一个抽穗期QTL,丰富了QTL资源。在两地都检测到的8个QTL,可用于小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的改良和标记辅助育种。     

小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的QTL分析

[目的]对小麦光温敏不育系BS366的抽穗期进行QTL分析,为BS366的品种改良和标记辅助育种奠定基础。[方法]以小麦光温敏雄性不育系BS366和常规品种Baiyu149杂交得到的234个DH（doubled haploid）株系为材料,于2007~2008年分别种植于北京海淀和安徽阜南试验田,采用复合区间作图法,对抽穗期进行QTL分析。[结果]共检测到15个抽穗期QTL,在两地都检测到的QTL有8个,分别位于染色体1B、2A、2D、3B（2个）、6B（2个）和7B,单个QTL的贡献率为2.42%~10.98%。[结论]在1B染色体上新发现了1个抽穗期QTL,丰富了QTL资源。在两地都检测到的8个QTL,可用于小麦光温敏雄性不育系BS366抽穗期的改良和标记辅助育种。     

小麦ITMI重组自交系群体的叶片叶绿素含量QTL定位研究

【目的】定位发掘优异的小麦叶片叶绿素含量相关位点,为小麦高抗及高光合育种提供分子基础。【方法】利用已构建的重组自交系群体的高密度遗传连锁图谱对小麦拔节期、抽穗期及灌浆期进行叶片叶绿素含量QTL定位。【结果】结果表明:2013-2014,2014-2015两个环境及3个时期下共检测到18个叶片叶绿素含量相关QTL位点。其中位于小麦染色体2D(Xcdo534-Xbcd1716)、4D(Xfba177-Xbcd1431)、6A(Xfbb170-Xmwg934)及6D(Xcdo534-Xbcd1716)4个区段上的叶绿素相关位点在两个环境中都被稳定检测到。位于染色体2D(Xbcd262-Xbcd102)、3D(Xbarc8-Xfba241与Xfbb147-Xgwm3)及6A(Xfbb170-Xmwg934)上4个区段上的叶绿素相关位点在抽穗期及灌浆期均被检测到。【结论】小麦中不同叶片的叶绿素含量受不同遗传机制调控。     

小麦有效分蘖QTL分析

小麦具有分蘖成穗的特性,单株有效分蘖数是构成小麦产量的重要因素之一。以旱选10号×鲁麦14的DH群体为试材,分别在干旱胁迫和正常灌溉条件下对小麦有效分蘖数性状进行QTL定位,应用基于混合线性模型的复合区间作图法分析控制小麦有效分蘖性状的QTL位点。结果表明,共检测到5个加性QTL,分别位于1D,2B,2D,6B,7B染色体上,LOD值介于4.02~6.09,贡献率为8.87%~12.77%;检测到2对上位性QTL,分别位于1D-6A,6D-6B染色体上,LOD值分别为6.87,7.54,贡献率分别为3.27%,37.82%。     

籼稻不同定位群体的抽穗期和株高QTL比较研究

 【目的】通过分析控制不同定位群体水稻抽穗期、株高和产量性状表现的QTL,挖掘同时控制株高与产量性状且对抽穗期影响小的QTL区间,为水稻高产育种提供参考。【方法】以杂交稻恢复系密阳46作为共同父本,分别与保持系协青早B和珍汕97B配组,构建2个籼籼交重组自交系群体,在同一地点多年种植,对不同群体抽穗期和株高相关的QTL定位结果进行比较。【结果】共定位到12个抽穗期QTL和11个株高QTL,其中2个抽穗期QTL在2个群体中都能检测到,分别位于第6染色体短臂和第7染色体长臂近着丝粒区域。通过与前期相同群体产量性状QTL定位结果比较,发现6个多效性区间,其中,1个同时控制抽穗期、株高和产量性状,3个同时控制抽穗期和产量性状,2个同时控制株高和产量性状。【结论】相对于共同的父本密阳46,水稻矮败型保持系协青早B与野败型保持系珍汕97B对抽穗期和株高的遗传控制存在较大差异,并以株高更为明显。第2染色体长臂RM6—RM240的QTL作用较稳定,对株高和产量性状作用方向一致,且对抽穗期无显著影响,对于通过“矮中求高”实现水稻高产育种具有重要的应用价值。     

小麦籽粒蛋白质含量的动态QTL定位

 【目的】检测灌浆过程中控制小麦籽粒蛋白质含量（GPC）的条件及非条件QTL,阐明不同时期及不同时段内QTL的表达方式,揭示籽粒蛋白质积累的分子遗传机理。【方法】以花培3号×豫麦57的168个双单倍体（doubled haploid,DH）群体为材料,于6个不同的环境下种植,在籽粒灌浆的5个时期取样,对小麦GPC进行动态QTL分析。【结果】共检测到影响GPC的9个非条件QTL和10个条件QTL。QGpc3A为整个灌浆过程都能表达的非条件QTL,其余条件和非条件QTL只在几个或单独一个时期表达。花后12 d,控制GPC的基因表达活跃,非条件QTL和条件QTL总共能解释表型变异贡献率的42.62%;花后22 d,条件QTL和非条件QTL总共可解释表型变异的贡献率较低,仅为17.43%,GPC降到“低谷”。 QGpc4A-1对GPC前期积累有重要意义,QGpc1D和QGpc4A-2对GPC灌浆中后期积累有重要意义。【结论】GPC呈现出“高-低-高”的变化规律,控制GPC的基因在灌浆过程中以一定的时空方式表达。     

普通小麦白粉病成株抗性的QTL分析

【目的】以普通小麦加倍单倍体（doubled haploid,DH）群体（旱选10号×鲁麦14）的150个株系为材料,鉴定其白粉病成株抗性并进行QTL定位,以期发掘具有显著效应以及不同环境中稳定表达的主效QTL,为改良小麦白粉病成株抗性提供理论依据及分子标记。【方法】运用基于混合线性模型的复合区间作图法,对DH群体在4种单一环境条件下及基因型与环境互作情况下白粉病成株抗性进行QTL定位。【结果】4种单一环境条件下共检测到15个控制白粉病成株抗性的加性效应QTL,对白粉病成株抗性表型变异的贡献率为3.8%～21.0%;考虑基因型与环境互作的情况下检测到9个加性QTL,分别与单一环境下检测到的加性QTL位于相同的标记区间,位于染色体2A、2B、3A、5A、5B、6B、7A、7B和7D上。4种单一环境下检测到17对上位性效应QTL,对白粉病成株抗性表型变异的贡献率为1.1%～28.4%;考虑基因型与环境互作情况下检测到19对上位性QTL,其中7对与单一环境下的上位性QTL位于相同的标记区间。控制白粉病成株抗性的QTL来自于双亲,DH群体中有白粉病成株抗性超亲的株系存在。【结论】白粉病成株抗性受加性和上位性QTL的共同作用;在基因型与4种环境互作情况下检测到的QTL中,分别有9个加性QTL和7对上位性QTL与单一环境下的QTL位于相同的标记区间,这些在不同环境条件下重复出现的QTL具有较好的稳定性;通过分子标记辅助选择等方法重组、聚合目标QTL,将能够选育出白粉病抗性强的小麦品种。     

小麦籽粒淀粉积累动态的条件和非条件QTL定位

 【目的】阐明影响小麦籽粒淀粉基因/QTL的时空表达和动态变化情况,为运用条件QTL更好地揭示小麦籽粒淀粉动态积累的基因表达提供参考。【方法】本研究以小麦品种花培3号和豫麦57构建的168个双单倍体（doubled haploid, DH）群体为材料,在6个不同的环境下种植,分别在花后12 d、17 d、22 d、27 d和32 d取样,对小麦籽粒淀粉含量（GSC）积累的条件和非条件QTL进行分析。【结果】在籽粒灌浆的5个时期,一共检测到7个非条件QTL和4个条件QTL,没有一个条件QTL能在测定的5个时期都有效应。7个非条件QTL分别分布在2A、3A、3B、4A、5D染色体上,其中QGsc4A在整个灌浆过程都能表达,5个时期的表型变异贡献率分别为13.57%、16.57%、21.96%、22.53%、22.90%。4个条件QTL中,QGsc4A在花后12 d、17 d、32 d均能检测到,总贡献率为21.80%,对籽粒淀粉积累的净增长量起主要作用。其它非条件QTL和条件QTL只在一个或几个阶段出现且效应值较小,花后27 d没有检测到条件QTL。【结论】控制GSC积累的数量性状基因以一定的时空方式表达,小麦籽粒淀粉积累的QTL动态分析,可以了解小麦籽粒淀粉积累的遗传规律及其对小麦籽粒发育的影响,为小麦产量和品质形成的分子基础的深入研究提供参考。     

利用2个相关群体定位和比较水稻株高与抽穗期QTL

利用一个共同亲本构建的2个重组自交系群体对控制水稻株高和抽穗期进行基因定位和比较分析。结果表明:2个群体共定位到11个控制抽穗期的数量性状位点(QTLs)和11个株高QTLs。控制抽穗期的主效QTL在珍汕97/南洋占群体内位于第7染色体RM500-RM445标记之间;在珍汕97/德陇208群体内定位于第7染色体RMRG4499-RM445标记之间。而控制株高的主效QTL在2个群体中分别定位于第1染色体RM472-RM104之间和第7染色体MRG4499-RM445之间。比较定位结果发现,抽穗期主效QTL在2个群体内都被定位于第7染色体中部位置并且有共同标记RM445,很有可能是同一个基因。说明抽穗期是由主效QTL控制的数量性状,遗传稳定。株高主效QTL在珍汕97/南洋占群体内被定位于第1染色体接近末端标记RM104附近。在珍汕97/德陇208群体内则定位于第7染色体,与该群体控制抽穗期QTL共享RM445标记。     

小麦整穗发芽的QTL定位分析

为了研究小麦穗发芽的抗性水平,揭示其遗传机理,并筛选抗性较强的家系用于育种实践,利用黄淮海地区主要推广的两个小麦品种花培3号／豫麦57构建的DH群体和基于混合线性模型的QTLNetwork2．0软件,对3种环境下的小麦整穗发芽进行了QTL定位分析。3种环境条件下分别检测到3、3、2个与整穗发芽相关的加性QTL位点,这些位点分别位于1B、2B、4A和5D染色体上,总共可解释23．28％、21．83％和11．55％的表型变异。在所有检测到的QTL位点中,只有qPhsSD．1位点在3个环境中均能检测到,剩余位点只能在单独一个环境中检测到。3种环境条件下分别检测到2对、1对和2对上位性位点,总共可解释8．01％、9．50％和21．67％的表型变异,不同环境条件下,检测到的上位性位点均不相同。结果表明,小麦整穗发芽的遗传同时受加性效应和上位性效应控制,且易受环境条件的影响。     

基于扬麦158/CI12633重组自交系群体的籽粒千粒重QTL分析

利用高产广适亲本扬麦158和抗纹枯病种质资源CI12633构建的重组自交系(RIL)群体为研究对象,采用ddRAD-seq技术开发SNP标记并构建遗传连锁图,结合RIL群体2018—2020年的千粒重表型数据进行千粒重相关QTL的定位。结果表明：RIL群体的千粒重存在超双亲分离,且基本符合正态分布,RIL群体家系间及年度间的差异均达极显著水平;2018—2020年共检测到5个QTL位点,分别位于1A、4A、6A、6B和7D染色体,单个QTL可解释9.70%～21.80%的表型变异,其中位于4A和6B染色体的2个QTL位点可在不同年份重复检测到,可能为主效QTL,可用于分子标记辅助选择育种。     

利用高密度遗传图谱定位水稻耐低氧萌发 QTL

【目的】耐低氧萌发能力是水稻直播适应性的核心性状之一。采用直播型温带粳稻品种 Francis 和多穗型优质恢复系 R998 衍生的重组自交系群体开展水稻耐低氧萌发 QTL 定位研究，旨在为直播稻品种培育提供新的有价值的基因资源，促进直播稻新品种培育和直播稻生产方式的推广。【方法】以 28 ℃ 淹水 10 cm 暗培养 7 d 的水稻胚芽鞘长、芽长和最大根长作为耐低氧萌发能力指标，通过低倍基因组重测序构建含有 3 106 个bin 标记的高密度遗传图谱，采用 WinQTL Cart 2.5 进行 QTL 扫描。【结果】低氧萌发条件下，Francis 的胚芽鞘长度和根长显著高于 R998，但是两者芽长差异不显著。构建的遗传图谱总图距为 3 646.2 cM，其中 12 号染色体标记数最少，1 号染色体标记数最多，分别为 174 个和 389 个。遗传图谱的标记平均图距为 1.21 cM，各染色体的平均图距范围为 0.68 ~1.84 cM，5 cM 以上的 Gap 比例为 0.36%。采用复合区间作图法（CIM），共检测到分布于 5 条染色体上的 6 个耐低氧萌发相关 QTL。其中，控制胚芽鞘长度、芽长和根长的 QTL 个数分别为 3、1、2 个。表型贡献率超过 10% 的 2 个 QTL 是胚芽鞘长度位点 qCL9 和芽长位点 qSL5，二者分别解释群体表型变异的 13.39% 和 10.78%。qCL9 与根长 QTL qRL2-1 的增效等位基因均来自亲本 Francis，其余 4 个 QTL 的增效等位基因来自亲本 R998。6 个 QTL 中有 3 个暂未见报道，可能是新的 QTL。【结论】Francis 和 R998 低氧萌发特性存在显著差异，双亲中均含有耐低氧萌发的增效等位基因。qCL9 和 qSL5 是分别影响胚芽鞘长和芽长的主效QTL，在直播稻分子育种中具有潜在应用价值。     

不同密度下玉米DH群体果穗性状的QTL定位分析

试验利用由79个DH系组成的‘农单5号’DH群体,分别在6万株/hm2和13.5万株/hm22个密度、2次重复条件下,调查了玉米穗长、秃尖长、穗粗、穗行数、行粒数、粒长、粒宽和粒厚等穗部性状,利用在双亲间存在差异且均匀分布于玉米10条染色体上的160对SSR标记对该群体进行遗传作图,并采用复合区间作图法对上述性状进行QTL分析。结果表明:在2个密度条件下共检测出30个QTL位点,单个QTL所解释的表型变异在3.26%~31.59%之间,QTL与环境之间存在复杂的互作关系。在2个密度水平下分别检测到的qEL2a(umc1165-umc1261)与qEL2b(umc1165-umc1261)可能是同一位点,qRN4a(umc2135-bnlg292a)、qRN4b(bn-lg292a-bnlg292b)和qED4(bnlg292a-bnlg292b)也很可能是同一位点。在4.08 bin区间存在着控制穗粗或穗行数的重要基因,而该基因位于umc2135-bnlg292b标记区间。     

小麦幼苗根系性状的QTL分析

 以小麦DH群体（旱选10号×鲁麦14）为材料，在水分胁迫及非胁迫两种条件下考察水培幼苗的单株根数、最大根长、根鲜重、根干重、根茎鲜重比及根茎干重比等根系性状。应用基于混合线性模型的复合区间作图法分析幼苗根系性状的QTL，以及基因与环境的互作。共检测到11个加性效应QTL和15对上位性互作QTL，分布在除5A、4B、2D、6D和7D以外的所有染色体上。其中3个加性效应QTL和2对上位性效应QTL控制根数；3个加性效应QTL和3对上位性效应QTL控制最大根长；2个加性效应QTL和2对上位性效应QTL控制根鲜重；2个加性效应QTL和3对上位性效应QTL影响根干重；2对上位性效应QTL控制根茎鲜重比；1个加性效应QTL和3对上位性效应QTL与根茎干重比有关。同时还分别检测到1个加性效应QTL、3对上位性效应QTL与水分环境的互作效应。对应用分子标记辅助选择幼苗抗旱优良根系性状的可能性进行了讨论。     

利用DH和IF_2两个群体进行小麦粒重、粒型和硬度的QTL分析

【目的】检测控制小麦粒重、粒型和硬度加性和显性QTL,解释控制这些性状的分子遗传基础。【方法】以小麦品种花培3号、豫麦57构建的包含168个株系的DH群体和由其构建的包含168个株系的IF2群体为材料,结合含有368个位点的分子遗传图谱,对5个环境的DH群体以及2个环境的IF2群体的千粒重、粒型和硬度数据进行QTL分析。【结果】共检测到控制千粒重、粒长、粒径和硬度的35个加性效应和18对上位效应QTL,包括控制千粒重的8个加性效应位点以及5对上位性位点,控制粒长的10个加性效应位点以及6对上位性位点,控制粒径的10个加性效应位点以及6对上位性位点,控制硬度的7个加性效应位点以及1对上位性位点。其中,控制粒重的Qtkw6A在DH和IF2群体中都能检测到,而且既有加性效应又有显性效应,加性效应的贡献率在2个群体内分别为9.39%和11.75%,显性效应的贡献率为1.37%。控制粒径的Qgd6A也在DH和IF2群体中检测到,加性效应贡献率分别为15.02%和15.03%,而且与控制粒长的Qgl6A为同一基因位点,在DH和IF2群体中对粒长的加性效应贡献率分别为14.96%和15.10%。【结论】小麦的千粒重和粒型的遗传主要受加性效应控制,同时也受上位效应影响。硬度主要受位于5D染色体短臂上一个主效基因控制,同时受其它微效基因以及上位性影响。本研究检测到的一些重要QTL可用于相关性状的分子标记辅助选择育种,用IF2群体检测到的显性效应QTL及具有显性×加性、加性×显性及显性×显性效应的QTL可为有关性状杂种优势的研究提供参考。     

小麦粒长和粒宽的QTL定位分析

【目的】粒长、粒宽是小麦种子重要的形态性状,该性状对籽粒的外观商品品质、产量及磨粉品质均至关重要,研究不同环境条件下小麦粒长、粒宽的单个标记和复合区间作图的QTL定位,对小麦粒长、粒宽的分子标记辅助选择具有重要参考作用。【方法】应用一个由115个系组成的W7984/Opata 85重组自交系(RIL)群体,建立了由394个DNA分子标记组成的遗传连锁图,在2种不同环境条件下对小麦粒长、粒宽进行了单个标记的回归分析和复合区间作图的QTL定位。【结果】在单个标记的回归分析中检测到5个粒长的QTLs、3个粒宽的QTLs;复合区间作图分析结果表明,控制粒长的QTLs分别位于5BL和7DS上,在5BL上的贡献率为20.20%~20.81%,LOD值为4.50~4.55;在7DS上的贡献率为13.54%~13.91%,LOD值为2.94~3.20。控制粒宽的QTL位于2B上,贡献率为13.71%~19.30%,LOD值为2.98~4.18。【结论】位于5B和7D上的控制粒长的QTL和位于2B上的控制粒宽的QTL在2种条件下均能检测到。     

普通小麦农大3338×京冬6号DH系群体株高及节间长度的QTL分析

采用普通小麦农大3338和京冬6号的组合构建的包含216个株系的DH系为材料,以包含379个标记的高密度遗传连锁图谱为基础,利用复合区间作图法,通过一年两点田间试验,对株高及其组成成分不同节间长度的QTL进行分析。结果表明,一年两点最终株高共定位到8个QTL,分布在染色体2D,4B,4D,5A,6D,7A上,共解释株高变异为91.86%(北京)、92.63%(临汾)。各节间表型数据总共定位到28个QTL,分布在染色体2B,2D,3B,4A,4B,4D,5A,6A,6D,7A上。这些QTL基本包括了影响最终株高的8个位点,各节间长度还有部分特有的QTL。上述结果为在育种中实现对株高、穗下节长和其他节间长度的精细遗传操作及深入解析株高性状形成的遗传学基础提供了理论依据。     

基于水稻RIL群体的稻瘟病抗性QTL分析

为了挖掘和利用抗稻瘟病基因,培育抗稻瘟病品种,以抗稻瘟病亲本京宁11(父本)和感稻瘟病亲本2013ZJP-3(母本)培育的包含189份株系的F6和F7重组自交系(RIL)群体作为试验材料,利用99对亲本间有多态性的SSR标记构建遗传连锁图谱;同时,利用宁夏地区优势稻瘟病菌生理小种,采用人工接种和自然诱发相结合的方法对其进行叶瘟、穗颈瘟抗性鉴定,并用QTL IciMapping 4.0软件对叶瘟抗性和穗颈瘟抗性进行QTL分析.结果表明,F7群体的抗叶瘟性状呈连续性分布,且大部分材料偏向于抗病亲本京宁11.QTL定位结果显示,共检测到11个QTL:与叶瘟抗性有关的QTL有4个,分别位于6、6、6、10号染色体上,贡献率达到5％～8％,其中贡献率最大的QTL位于6号染色体上;与穗颈瘟抗性有关的QTL有4个,分别位于6、10、10、11号染色体上,贡献率为5％～8％;与综合抗病指数有关的QTL有3个,位于6、10、10号染色体;此外,在10号染色体上的RM1125单标记区间内有2个控制穗颈瘟与综合抗病指数的QTL,分别解释了 8％、6％的表型变异,加性效应分别为-0.75、-0.40,这个QTL对应的增效基因均来自于父本京宁11.