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。     

QTL Mapping for Dough Mixing Characteristics in a Recombinant Inbred Population Derived from a Waxy × Strong Gluten Wheat (Triticum aestivum L.)

Protein and starch are the most important traits in determining processing quality in wheat. In order to understand the genetic basis of the influence of Waxy protein (Wx) and high molecular weight gluten subunit (HMW-GS) on processing quality, 256 recombinant inbred lines (RILs) derived from the cross of waxy wheat Nuomai 1 and Gaocheng 8901 were used as mapping population. DArT (diversity arrays technology), SSR (simple sequence repeat), HMW-GS, and Wx markers were used to construct the molecular genetic linkage map. QTLs for mixing peak time (MPT), mixing peak value (MPV), mixing peak width (MPW), and mixing peak integral (MPI) of Mixograph parameters were evaluated in three different environments. The genetic map comprised 498 markers, including 479 DArT, 14 SSR, 2 HMW-GS, and 3 Wx protein markers, covering 4 229.7 cM with an average distance of 9.77 cM. These markers were identified on 21 chromosomes. Eighteen additive QTLs were detected in three different environments, which were distributed on chromosomes 1A, 1B, 1D, 4A, 6A, and 7D. QMPT-1D.1 and QMPT-1D.2 were close to the Glu-D1 marker accounting for 35.2, 22.22 and 36.57% of the phenotypic variance in three environments, respectively. QMPV-1D and QMPV-4A were detected in all environments, and QMPV-4A was the nearest to Wx-B1. One minor QTL, QMPI-1A, was detected under three environments with the genetic distances of 0.9 cM from the nearest marker Glu-A1, explaining from 5.31 to 6.67% of the phenotypic variance. Three pairs of epistatic QTLs were identified on chromosomes 2D and 4A. Therefore, this genetic map is very important and useful for quality trait related QTL mapping in wheat. In addition, the finding of several major QTLs, based on the genetic analyses, further suggested the importance of Glu-1 loci on dough mixing characteristics.     

水稻籼粳交F8、F2群体穗长QTL比较分析

【目的】对水稻F8重组自交系群体穗长QTL进行检测,并比较分析相同亲本衍生的不同群体的遗传图谱、QTL位置、QTL效应的异同,鉴定稳定表达的穗长QTL,以期增加对穗长遗传行为的了解,且有助于通过分子聚合育种手段改良穗长性状。【方法】以籼稻品种泸恢99和粳稻品种日本晴（基因组测序）为亲本构建的F8重组自交系群体中的188个家系为研究材料,利用包含207个标记的遗传连锁图谱,采用基于混合线性模型的QTL定位软件QTLNetwork 2.0,对水稻穗长QTL进行定位和效应分析,并比较分析F8、F2群体的QTL定位和遗传图谱异同。【结果】在F8群体中检测到7个与穗长性状相关的QTL,分别位于第2、3、6、7、8、10染色体上,QTL对表型变异的贡献率为3.38%—14.8%,总贡献率为52.5%。F8、F2群体在5条相同染色体上都定位到了穗长QTL,这些QTL所在标记区间物理位置大部分是重叠和包含关系。F8、F2图谱在定位标记数、标记的位置顺序、遗传距离、平均图距等方面发生了变化。【结论】在F8、F2群体检测到一个稳定遗传的主效应QTL位点,位于第6染色体,并发现了4个尚未报道的穗长QTL。     

利用近等基因系验证水稻细菌性条斑病抗性QTL

以均匀分布于水稻12条染色体上的104个SSR标记,通过图示基因型分析法对抗水稻细菌性条斑病的近等基因系H359R的基因组组成进行分析,并结合初步定位的遗传图谱、水稻物理图谱以及水稻SSR遗传图谱的线性比较结果,对H359R携有的细条病抗性QTL进行分析.结果表明,抗病近等基因系H359R包含3个来自抗病亲本Acc8558的抗性QTL区段,1个来自感病亲本H359的抗性QTL区段,证实了之前对细条病抗性QTL初步定位的可靠性.同时该结果也显示,只要聚合4-5个主要QTL的抗病等位基因,即能培育出高抗细条病的品种.     

番茄SSR遗传连锁图谱的构建及每序花数性状的QTL定位

以每序花数性状差异显著的栽培番茄与野生醋栗番茄杂交产生的F2为作图群体，应用SSR标记构建了番茄的遗传连锁图谱。图谱共包含120个标记,总长度为879．1cM，标记平均间距7．33cM。利用区间作图法在第2和第5染色体上检测到2个与每序花数有关的QTLs，其贡献值分别为5．22％和8．39％。     

玉米抗矮花叶病毒B株系的QTL定位

为明确玉米对矮花叶病的抗病机制,以代表国内外两大玉米杂种优势类群的优良自交系黄早4和Mo 17为亲本,构建了含239个重组自交系的F9代分离群体,并利用该群体构建了包含101个SSR标记的遗传连锁图谱,图谱全长1422.7 cM,标记间的平均图距为15.6 cM。通过人工接种病毒鉴定,评价了亲本及群体对玉米矮花叶病毒B株系的抗性反应。采用复合区间作图法对玉米矮花叶病抗性QTL进行了定位及其遗传效应分析,在第5、6染色体上,各定位了控制发病率的1个微效QTL和1个主效QTL,分别与标记Bnlg602和Bnlg161连锁,其遗传效应能分别解释表型方差的2.3%和33.8%。     

鸭分子标记辅助育种模型的建立

旨在创建一种新型分子标记辅助育种模型以指导和完善目前鸭的良种选育工作。对快速生长型肉用北京鸭的前后5批后代进行选育,测定预选留的子代个体6周龄体重、胸宽、龙骨长、颈长、体斜长和胫长6个经济性状数据,利用已知与这6个性状相连锁的9个QTL微卫星标记信息,检测其父母代个体在这些标记位点的基因型并预测其后代的总等位基因效应值,即综合育种值。结合预测的子代育种值和实际性状测定数据,最终选留出两方面皆优型个体,将预留种个体数目降至约50%,经过一世代选育可剔除3个位点的4个不利等位基因,分别提高了各位点的高效应等位基因频率,但尚不显著(P>0.1)。由于时间和可选择的群体有限,此模型的准确性尚待进一步证明,但目前在理论上能有效地完善和加速育种工作,供鸭以及其他非模式生物的专门化品系培育提供参考。     

与SP1互作的水稻穗顶部退化基因qPAA3的精细定位

【目的】水稻顶部小穗退化减少了单穗的总枝梗数和总粒数,严重影响单株产量,是水稻生产上的一个不利性状。因其遗传基础复杂,受环境影响较大,控制顶部小穗退化的相关基因克隆研究报道极少,该不利性状发生的分子机制及其遗传网络还不得而知。对顶部小穗退化基因进行精细定位,可为穗顶部基因的克隆奠定基础;开发的紧密连锁分子标记,也可以运用于分子育种实践,对这一不利性状进行早期识别和淘汰。【方法】首先对小穗突变体sp进行精细定位。用sp分别与粳稻品种ITA182和籼稻品种J160杂交构建2个遗传定位群体。为了研究不同穗退化突变体之间的关系,再以小穗突变体sp和穗顶部退化材料05261杂交,获得了农艺性状稳定的拟双突变体（表型与sp相似）。通过连续自交,纯合拟双突变体的遗传背景。再以高代的拟双突变体为非轮回亲本,穗顶部正常品种IRAT129为轮回亲本,构建含有双突变体的BC₁F₂亚群体。其中一个亚群体14C2017既表现单基因的穗退化性状分离,又出现小穗和穗顶部退化的双突变体表型,被用作顶部小穗退化基因的精细定位材料。【结果】水稻小穗性状是由1对隐性基因（sp）控制的。利用混池方法将SP(t)初步定位于第11染色体分子标记RM26281与RM7391之间;利用新开发的60对SSR分子标记,将其定位在标记sc50和sc66之间。在此区间内设计引物,最终将SP(t)定位在标记sc24和sc66之间,物理距离为54.3 kb的范围内。测序结果表明,突变体在该区间内有15.03 kb的大片段缺失,导致基因SP1的编码序列缺失。对拟双突变体的表型分析表明,sp与一个穗顶部退化基因存在互作。利用亚群体14C2017作为克隆与SP1互作基因的遗传分离群体,利用分布于全基因组的239对引物,筛选出在拟双突变体和IRAT129之间有多态的引物114对,将目标基因精细定位于第3染色体SSR标记RM6929和RM1319之间,物理距离为97.3 kb范围内,该候选基因属于早先报道的QTL--qPAA3。【结论】水稻sp的小穗性状是由基因SP1引起的缺失突变。与SP1互作的qPAA3定位于第3染色体SSR标记RM6929和RM1319之间,物理距离为97.3 kb的范围内。     

利用BSA法发掘野生大豆种子硬实性相关QTL

【目的】野生大豆的硬实性是大豆遗传改良利用中的重要限制因素。利用BSA法发掘与大豆种子硬实性相关的QTL,为野生大豆在大豆遗传改良中的合理利用奠定基础。【方法】利用栽培大豆中黄39与野生大豆NY27-38杂交构建F₂和F₇分离群体,从每个单株选取整齐一致的种子,取30粒种子置于铺有一层滤纸的培养皿中,加入30 mL蒸馏水,25℃培养箱中暗处理4 h,设3次重复,分别统计每个培养皿中正常吸胀和硬实种子数。在F₂群体中,选取22个正常吸胀单株（吸胀率＞90%）和16个硬实单株（吸胀率＜10%）;在F₇群体中,选取20个完全吸胀单株（吸胀率=100%）和20个完全硬实单株（吸胀率=0%）,单株DNA等量混合,分别构建2个吸胀和2个硬实DNA池。利用259对在亲本间有多态性的SSR标记对吸胀和硬实DNA池进行检测,筛选在吸胀和硬实DNA池间表现多态性的SSR标记;用192个SSR标记检测F₇分离群体,构建遗传图谱,利用复合区间作图法定位大豆硬实相关QTL。【结果】利用F₂个体构建的吸胀和硬实DNA池,在第2染色体16.3 Mb区间和第6染色体23.4 Mb区间分别检测到10个和8个在两池间有差异的SSR标记。利用这些标记检测F₂群体,将第2染色体的QTL定位于Satt274与Sat_198间的276.0 kb区间,该区间包括已克隆的大豆硬实基因GmHs1-1,解释17.2%的表型变异。第6染色体的QTL位于标记BARCSOYSSR_06_0993与BARCSOYSSR_06_1068间,可解释17.8%的表型变异。利用F₇株系构建的吸胀和硬实DNA池,在第2（27.4 Mb区间）、6（27.8 Mb 区间）和3染色体（18.2 Mb区间）分别检测到11个、9个和4个在两池间有多态性的SSR标记。利用F₇群体构建包括192个SSR标记、覆盖2 390.2 cM的遗传图谱,共检测到3个硬实相关QTL,其中第2染色体定位到的QTL位于标记Satt274与Sat_198间,可解释23.3%的遗传变异。第6染色体定位到的QTL位于标记Sat_402与Satt557之间,可解释20.4%的表型变异。在第3染色体标记Sat_266与Sat_236间发现一个可以解释4.9%表型变异的QTL,与BSA法检测的结果相符。【结论】利用BSA法可以检测到传统遗传作图定位的所有与硬实性相关的QTL,证明BSA法发掘大豆种子硬实性主要QTL的高效性。     

Mapping QTLs for Yield Stability in Durum Wheat Grown under Different Water Regimes

Among the most important Mediterranean annual crops, durum wheat is widely grown in drought-prone areas. Therefore, improving water-use efficiency （WUE） of durum wheat represents a major breeding goal. IDu-WUE （Improving Durum wheat for Water Use Efficiency and yield stability through physiological and molecular approaches） is a collaborative project among public and private research centres in Italy, Spain and WANA （West Asia and North Africa） countries （Morocco, Tunisia, Syria and Lebanon） funded by the European Union aimed at investigating the genetic variation for WUE and yield stability in durum wheat grown in Mediterranean droughtprone areas. During the first year of the project, a number of morpho-physiological traits （e.g. early vigour, flowering time, leaf rolling, number of fertile tillers, etc.）, WUE, WUE-related traits （e.g. carbon isotope discrimination, canopy temperature, chlorophyll fluorescence, etc.）, yield and its components have been investigated in a RIL population （249 lines） and a collection of ca. 190 durum wheat accessions characterized by a high level of linkage disequilibrium （Maccaferri et al., 2005）,