小麦穗部产量性状研究进展与展望

小麦穗部产量性状主要由总小穗数、穗粒数、穗长、不育小穗数等构成;穗部性状是典型数量性状.研究小麦穗部产量性状的遗传规律对小麦育种实践具有重要意义;已有较多科研工作者对小麦穗部性状等产量性状进行连锁分析或关联分析研究,结果表明在小麦21条染色体上均有控制穗部性状的QTL位点分布,但目前只有少数的QTL功能基因位点被克隆与...     

桃若干重要性状的KASP分子标记开发与应用

[目的]开发一系列高通量、低成本的桃重要性状竞争性等位基因特异PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)标记,包括果皮有毛/无毛、果形扁平/圆形、果肉硬质/非硬质、DBF(Dominant Blood Flesh)红肉/非红肉、抗/感蚜等5对性状,加速桃优良品种培育,缩短桃育种年...     

小麦赤霉病抗性分子标记的筛选及其利用

以4个来源不同的小麦赤霉病抗源为材料,筛选与赤霉病紧密连锁的抗性标记,并进行赤霉病抗性数量性状原点(QTL)定位.结果表明:4个来源不同的抗赤霉病品种所携带的主效抗性QTL均在染色体3BS上,尽管它们的抗性效应不相等,但位置相同,均在Xgum533与Xgum493之间.在此基础上,将筛选到的SSR抗性标记在抗感程度不同的品种和高代品系中进一步验证,寻找有效的赤霉病抗性连锁标记.结果表明,选用Xgum533、Xgwm493或Xbarcl33赤霉病抗性紧密连锁标记,在多基因聚合育种群体和回交育种群体中,单标记选择效率可达70%左右.由此可见,在传统育种基础上,运用分子标记辅助选择,进行小麦赤霉病抗性改良,可提高赤霉病抗性选育效果.     

微卫星DNA标记与猪肉质性状的相关分析

测定了长蓝参考家系F2代个体的肉色、大理石纹、pH值和系水力4个肉质性状，同时测定了6号染色体的23个微卫星DNA标记，将不同基因型与4个肉质性状进行方差分析与多重比较．结果表明：肉色与大理石纹、pH值、系水力间的相关系数分别为—0．322、0．419、0．468，pH值和系水力间的相关系数最高，为0．737，差异极显著；MN006座位与影响pH值性状的QTL连锁，加性效应为0．108，MN004座位与影响大理石纹性状的QTL连锁，加性效应为0．125．     

小麦单位面积穗数和粒长主效QTL紧密连锁KASP标记的开发及其效应评价

[目的]小麦单位面积穗数和籽粒粒长是小麦产量相关的重要农艺性状,对其进行遗传改良有利于提高小麦的产量.通过对前期QTL定位鉴定到的提高单位面积穗数的主效QTL位点QSn.sau-2D.2和提高籽粒粒长的主效QTL位点QKl.sau-3D.2开发相应的KASP分子标记,并在川农18和T1208构建的RILs群体中进行验证...     

葡萄无核性状的SSR新分子标记开发及应用

【目的】开发葡萄无核性状的SSR新分子标记,对葡萄杂种后代进行早期无核性状鉴定,为分子标记辅助育种奠定基础。【方法】对母本‘红地球’与父本‘森田尼无核’及F₁代杂交群体的133份葡萄材料进行RAD-seq,将测序结果比对到参考基因组上;运用SAMtools软件生成CaSFS软件所需的pileup和glf文件,过滤获得亲本之间的有效SNP集;采用窗口滑动的方法,确定每个窗口的基因型,选择以每15个SNP为一个窗口,每次滑动一个SNP,得到每个个体的基因型并生成bin图;对生成的bin图采用拟测交的方式利用Joinmap软件进行连锁分析,构建‘红地球’与‘森田尼无核’遗传连锁图谱;用WindowQTLCartographer2.0软件进行QTL定位,在定位区间通过Perl程序语言找到符合SSR特征序列的35个SSR分子标记,用Primer premier5.0软件设计35个SSR分子标记引物对,通过HRM技术筛选亲本之间在无核性状上存在差异的SSR分子标记,并在131株F₁代杂交群体及65个葡萄品种的自然群体中检测无核分型正确率、无核检测率、无核保持率。【结果】在‘红地球’与‘森田尼无核’构建的遗传连锁图谱上,将葡萄无核性状定位在chr18号染色体上,定位区间26 835 846-26 960 426,对无核的贡献率为77.9%,LOD阈值为26.3。亲本之间在无核性状上存在差异的SSR分子标记为VvSD10,其在111 bp等位点能对葡萄无核性状进行鉴定,利用分子标记VvSD10上的111 bp等位点通过HRM技术在葡萄F₁代杂交群体及自然群体中进行葡萄无核性状的鉴定。结果表明,分子标记VvSD10在F₁代杂交群体及自然群体中的无核分型正确率分别为97%、94%,其无核检测率均为56%,无核保持率分别为77%、85%。【结论】分子标记VvSD10在遗传群体及自然群体中的无核分型均能提供较高的准确信息,为无核葡萄的分子标记辅助育种奠定了基础。     

猪产仔性状的分子标记研究与QTLs定位

猪的产仔性状受多个主基因的控制，比微效多基因控制的性状更易于标记辅助选择（MAS）。目前常用的方法是修选基因鉴定法和遗传连锁分析，如雌激素受体基因（ESR）PvuⅡ酶切有一个有利的B等位基因（3.7kb），其纯合子BB比纯合子AA母猪多产1.5头仔猪；促卵泡生成素受体基因（FSHR）有一个有利的A等位基因（0.5kb），AA纯合子母猪的产仔数较高。另有LHR、OPN、leptin和氟烷基因等均可作为产仔性状的候选基因。与产仔数有关的一些侯选基因和微卫星标记已经定位，国内外正用于优质高产猪的培育。     

宁春4号与河东乌麦杂交F2代穗部性状分析及其重要QTL发掘

【目的】分析宁春4号与河东乌麦杂交F_2代的穗部性状,并利用SSR分子标记发掘其重要QTL,为宁夏小麦穗部性状改良提供理论参考。【方法】以宁春4号与河东乌麦杂交F_2代的331个单株为材料,利用方差分析、相关性分析、聚类分析和单标记回归分析等方法对5个穗部性状及其重要QTL进行定位研究。【结果】5个穗部性状在F_2代呈连续正态分布,符合多基因控制的数量性状的遗传特点。F_2代出现许多具有超亲性状的单株,穗长、总小穗数、结实小穗数、穗粒数和穗粒重的平均值分别为8.69 cm、18.01个、16.71个、33.07粒和1.19 g,超中亲比例分别达20.24%、44.71%、41.99%、34.14%和33.84%,超高亲比例依次为6.64%、18.73%、17.22%、34.14%和26.88%。5个穗部性状间均呈极显著正相关(P0.01),表明这些性状对产量的贡献均较大。基于穗部性状测定结果,在遗传距离为5 c M时,可将F_2代331个单株分为八大类群,其中,类群Ⅰ平均穗长最长(为9.96 cm)、穗粒数最多(49.25粒)、穗粒重最重(1.61 g),类群Ⅷ平均总小穗数和结实小穗数最多,分别为21.40和19.57个,表明类群Ⅰ和Ⅷ为穗部性状优异类群。利用19个SSR分子标记共发掘出36个与穗部性状相关的QTL,其中,穗长、总小穗数、结实小穗数、穗粒数和穗粒重QTL数量分别有15、6、6、5和4个,分布在2A、4A、5A、1B、2B、3B、5B、7B、5D、6D和7D等11条染色体上,加性效应为-0.72～1.57,表型贡献率为2%～9%,LOD最大值为23.90,其中,4A染色体上检测到穗长、穗粒数和穗粒重QTL,5A染色体上检测到穗长、总小穗数和结实小穗数QTL,1B和5D染色体上均检测到穗长、总小穗数、结实小穗数、穗粒数和穗粒重QTL,2B染色体上检测到穗长、总小穗数、结实小穗数和穗粒重QTL,7B染色体上检测到穗长和总小穗数QTL,表明4A、5A、1B、2B、7B和5D等6条染色体存在QTL富集区。【结论】小麦杂交F_2代遗传性状处于高度分离,蕴藏着最大的数量遗传信息,为相关穗部性状分析及QTL发掘提供了可靠的遗传群体,检测到的36个QTL可用于小麦穗部性状的遗传改良。     

小麦穗长性状遗传及其在杂交后代选择上的利用

选用81份国内小麦为材料,按穗长分为4个不同穗长类型,配制出16个杂交类型的215个组合。分析了不同穗长类型组合的杂种后代的遗传力、杂种优势、小麦穗长与单粒重的相关性。结果表明：小麦穗长与单穗粒重呈极显著正相关,穗长的遗传力普遍较高,穗长具有较高的杂种优势,但类型间、组合间差异明显。短穗、中穗的穗长遗传力强于中长穗与长穗。短穗与中穗配置的组合其杂种优势明显高于长穗类型组合。中穗类型与短穗类型杂交可获得明显超双亲的杂种后代。利用穗长性状在小麦杂交早期世代进行选择是有效且简便的方法。     

小麦穗长QTL鉴定及其遗传分析

【目的】穗长在决定小麦穗的构造和产量潜力方面具有重要作用。挖掘具有育种利用价值的小麦穗长数量性状位点（quantitative trait loci,QTL）,并解析其遗传效应,为分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以自然突变体msf和川农16构建的198份F6代重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体（MC群体）作为研究材料,于2020—2021和2021—2022年生长季,在四川温江区、崇州市和雅安市（2021WJ、2022WJ、2021CZ、2022CZ和2021YA）进行试验,对5个环境下的穗长进行表型鉴定。利用基于16K SNP芯片构建的高质量遗传连锁图谱对穗长性状位点进行定位。另外,根据穗长主效QTL侧翼标记的基因型分析主效位点对产量相关性状的遗传效应,从而评估其对产量提升的潜力。【结果】共鉴定到14个控制穗长发育的QTL,主要分布在1A(1个)、1B(1个)、2B(1个)、3D(3个)、4A(1个)、4D(2个)、5A(1个)、5B(1个)、7A(1个)、7B(1个)和7D(1个)染色体。其中,QSl.sau.1A在4个环境及最佳线性无...     

2009年大豆分子标记及辅助选择育种研究进展

DNA分子标记技术、QTL定位和分子辅助选择育种的应用对优质多抗大豆品种的快速选育具有十分重要的意义。诸多重要的性状包括大豆形态性状、产量性状、品质性状、生态性状、抗生物及非生物胁迫性状等的相关QTL研究和利用在国内外均有报道。随着功能基因组学的发展和实验技术手段的进步,分子标记和QTL研究向基于基因组功能区段的新型分子标记以及QTL的精细定位研究转移已成为发展方向。目前,国外相关研究已经取得了显著成效。我国现阶段偏重于利用随机分子标记进行QTL研究,对于先进的技术手段还在起步或摸索阶段,与真正实现高效的分子辅助选择育种的目标还有一定距离。文章就2009年国内外大豆分子标记技术、分子标记辅助育种技术及应用的发展动态做一综述。     

A major and stable QTL for wheat spikelet number per spike validated in different genetic backgrounds

The spikelet number per spike (SNS) contributes greatly to grain yield in wheat. Identifying various genes that control wheat SNS is vital for yield improvement. This study used a recombinant inbred line population genotyped by the Wheat55K single-nucleotide polymorphism array to identify two major and stably expressed quantitative trait loci (QTLs) for SNS. One of them (QSns.sau-2SY-2D.1) was reported previously, while the other (QSns.sau-2SY-7A) was newly detected and further analyzed in this study. QSns.sau-2SY-7A had a high LOD value ranging from 4.46 to 16.00 and explained 10.21–40.78% of the phenotypic variances. QSns.sau-2SY-7A was flanked by the markers AX-110518554 and AX-110094527 in a 4.75-cM interval on chromosome arm 7AL. The contributions and interactions of both major QTLs were further analyzed and discussed. The effect of QSns.sau-2SY-7A was successfully validated by developing a tightly linked kompetitive allele specific PCR marker in an F_2:3 population and a panel of 101 high-generation breeding wheat lines. Furthermore, several genes including the previously reported WHEAT ORTHOLOG OF APO1 (WAPO1), an ortholog of the rice gene ABERRANT PANICLE ORGANIZATION 1 (APO1) related to SNS, were predicted in the interval of QSns.sau-2SY-7A. In summary, these results revealed the genetic basis of the multi-spikelet genotype of wheat line 20828 and will facilitate subsequent fine mapping and breeding utilization of the major QTLs.     

Identification of genetic loci for grain yield-related traits in the wheat population Zhongmai 578/Jimai 22

The identification of stable quantitative trait locus (QTL) for yield-related traits and tightly linked molecular markers is important for improving wheat grain yield. In the present study, six yield-related traits in a recombinant inbred line (RIL) population derived from the Zhongmai 578/Jimai 22 cross were phenotyped in five environments. The parents and 262 RILs were genotyped using the wheat 50K single nucleotide polymorphism (SNP) array. A high-density genetic map was constructed with 1 501 non-redundant bin markers, spanning 2 384.95 cM. Fifty-three QTLs for six yield-related traits were mapped on chromosomes 1D (2), 2A (9), 2B (6), 2D, 3A (2), 3B (2), 4A (5), 4D, 5B (8), 5D (2), 7A (7), 7B (3) and 7D (5), which explained 2.7–25.5% of the phenotypic variances. Among the 53 QTLs, 23 were detected in at least three environments, including seven for thousand-kernel weight (TKW), four for kernel length (KL), four for kernel width (KW), three for average grain filling rate (GFR), one for kernel number per spike (KNS) and four for plant height (PH). The stable QTLs QKl.caas-2A.1, QKl.caas-7D, QKw.caas-7D, QGfr.caas-2B.1, QGfr.caas-4A, QGfr.caas-7A and QPh.caas-2A.1 are likely to be new loci. Six QTL-rich regions on 2A, 2B, 4A, 5B, 7A and 7D, showed pleiotropic effects on various yield traits. TaSus2-2B and WAPO-A1 are potential candidate genes for the pleiotropic regions on 2B and 7A, respectively. The pleiotropic QTL on 7D for TKW, KL, KW and PH was verified in a natural population. The results of this study enrich our knowledge of the genetic basis underlying yield-related traits and provide molecular markers for high-yield wheat breeding.     

QTL mapping of seedling biomass and root traits under different nitrogen conditions in bread wheat(Triticum aestivum L.)

Plant nitrogen assimilation and use efficiency in the seedling's root system are beneficial for adult plants in field condition for yield enhancement. Identification of the genetic basis between root traits and N uptake plays a crucial role in wheat breeding. In the present study, 198 doubled haploid lines from the cross of Yangmai 16/Zhongmai 895 were used to identify quantitative trait loci(QTLs) underpinning four seedling biomass traits and five root system architecture(RSA) related traits. The plants were grown under hydroponic conditions with control, low and high N treatments(Ca(NO_3)_2·4H_2 O at 0, 0.05 and 2.0 mmol L~(-1), respectively). Significant variations among the treatments and genotypes, and positive correlations between seedling biomass and RSA traits(r=0.20 to 0.98) were observed. Inclusive composite interval mapping based on a high-density map from the Wheat 660 K single nucleotide polymorphisms(SNP) array identified 51 QTLs from the three N treatments. Twelve new QTLs detected on chromosomes 1 AL(1) in the control, 1 DS(2) in high N treatment, 4 BL(5) in low and high N treatments, and 7 DS(3) and 7 DL(1) in low N treatments, are first reported in influencing the root and biomass related traits for N uptake. The most stable QTLs(RRS.caas-4 DS) on chromosome 4 DS, which were related to ratio of root to shoot dry weight trait, was in close proximity of the Rht-D1 gene, and it showed high phenotypic effects, explaining 13.1% of the phenotypic variance. Twenty-eight QTLs were clustered in 12 genetic regions. SNP markers tightly linked to two important QTLs clusters C10 and C11 on chromosomes 6 BL and 7 BL were converted to kompetitive allele-specific PCR(KASP) assays that underpin important traits in root development, including root dry weight, root surface area and shoot dry weight. These QTLs, clusters and KASP assays can greatly improve the efficiency of selection for root traits in wheat breeding programmes.     

作物重要数量性状基因鉴定与应用的若干问题

多数重要的农艺性状特别是经济性状属于数量性状。控制数量性状的基因的鉴定和利用目前尚存在一些没有完全解决的科学问题,现针对其中一些问题进行了讨论。其问题包括：应该区别控制同一个数量性状的不同QTL在育种价值上的差异;必需进一步解决大批量、快速、准确地获取数量性状值的问题;QTL初步定位结果必需验证．验证的方法应更加快速有效;标记辅助数量性状育种的前提是必需明确有利数量基因在高育种价值材料的分布。并就这些问题提出了一些解决的方案。     

花椰菜花球发育相关基因BoCAL的KASP标记开发和应用

BoCAL基因是控制花椰菜花球发生的关键基因之一。为了提高对花椰菜BoCAL基因型鉴定效率,根据该基因第5个外显子中第16个碱基（Ex5+16）G-T的功能性单核苷酸多态性（SNP）突变,开发了竞争性等位基因特异性PCR（KASP）标记(BoCAL-KASP1)。利用该标记对甘蓝类7个变种的蔬菜作物与野生种共计86份材料进行了BoCAL等位基因的分型,发现共有36份材料的基因型是T:T,包括28份花椰菜、6份青花菜与2份引进的地方种材料;43份材料的基因型是G:G,包括2份花椰菜、9份青花菜、6份结球甘蓝、5份芥蓝、3份苤蓝、7份羽衣甘蓝、2份抱子甘蓝、4份引进的地方种与5份甘蓝野生种材料;7份材料显示杂合基因型T:G,包括2份青花菜、2份羽衣甘蓝和3份引进的地方种材料。这86份材料的BoCAL基因型KASP鉴定结果和酶切扩增多态性标记(BoCAL-CAPS1)的鉴定结果完全一致。以上结果说明BoCAL-KASP1标记可以高效准确地鉴定BoCAL基因目标位点的基因型,从而为花椰菜花球发育研究和分子育种提供可靠的功能性标记。     

小麦单株产量及其相关性状的全基因组QTL分析

探索和鉴定调控小麦产量因子的基因位点有助于产量的遗传改良。以安农0711/烟农19 BC1F2回交群体(680个家系)为供试材料,单粒播种,于黄熟期测定单株有效穗数,收获后测定穗粒数、千粒重及单株产量。利用完备区间作图法对上述单株产量及其相关性状进行全基因组QTL定位。结果表明,控制千粒重的QTL有3个,主要分布在染色体1D(2个)和4B(1个)上,分别位于标记区间Xcfd27-Xwmc432,Xwmc432-Xcfd61和Xwmc89-Xwmc48;控制单株产量和单株有效穗数的QTL均各有2个,分别位于染色体1A和5D的相同区间Xwmc312-Xwmc120和Xgwm271-Xcfd18;没有检测到控制穗粒数的QTL位点。     

小麦有效穗数的遗传分析及其SSR分子标记

选择有效穗数有显著差异的3个小麦品种(品系)西农9814(P1)和西农953、西农9718(P2)为亲本,配制杂交组合(西农9814×西农953、西农9814×西农9718),采用P1、P2、F1、F四家系世代联合分析方法和SSR分子标记技术,研究小麦有效穗数的遗传效应及对其进行初步定位。结果表明:2个组合有效穗数性状的遗传均符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。在西农9814×西农953组合,2对主基因的加性效应(d)近似相等,分别为-1.850、-1.831,多基因的加性效应为1.931;在西农9814×西农9718组合,2对主基因的加性效应分别为-2.984和-1.159,多基因的加性效应为2.393;2个组合的主基因遗传率分别为58.26%和54.23%,多基因遗传率分别为0和9.90%,环境方差分别占表现方差的41.74%和35.87%,说明小麦有效穗数以主基因遗传为主,也易受环境的影响;用400对SSR引物对亲本和有效穗数性状极端池进行筛选,性状标记Xgwm113、Xgwm368、Xgwm495在亲本和极端池之间表现多态性,用这3个标记检测F2群体的392个单株,通过线性回归分析...     

小麦籽粒PPO活性分子标记研究

为筛选出更实用的小麦籽粒多酚氧化酶(PPO)活性分子标记,试验根据P PO基因的EST序列设计引物,以PPO活性差异较大的2组材料基因组DNA为模版进行PCR扩增,对小麦籽粒PPO活性分子标记进行了研究。结果表明,引物PPO 18扩增产物的电泳带型在2组材料间存在明显差异,其在高PPO活性的材料中均扩增出685 bp片段,在低PPO活性的材料中均扩增出876 bp片段,相差191 bp。在所扩增的P PO基因序列中存在两个内含子(内含子Ⅰ和内含子Ⅱ),其中内含子Ⅰ符合内含子的GT-AG法则,在不同PPO活性材料间存在191 bp的DNA序列差异,与扩增片段的长度差异相吻合;内含子Ⅱ为‘GC-AG’型内含子,没有内含子的‘GT-AG’典型特征。在所扩增的P PO基因序列外显子区段,不同PPO活性材料之间存在两个单核苷酸多态性位点(SNP)。PPO 18及其所标记的P PO基因定位于2AL染色体上。结果表明,PPO 18标记是共显性、可靠、简便、实用的功能标记,可用于小麦种质资源评价和育种后代标记的辅助选择。