小麦穗长性状基因的发掘与标记开发

【目的】挖掘与利用小麦穗长控制基因,开发与之紧密连锁的KASP标记,为小麦分子标记辅助育种奠定分子基础。【方法】以Avocet为母本、Chilero为父本,构建含有164个家系的F₆ RIL群体,利用55K SNP芯片,结合5个穗长表型环境（2019年河南省孟津县、2019年河南科技大学农场、2019年河南省洛宁县、2020年河南省孟津县、2020年河南科技大学农场）及各环境穗长均值进行数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)定位,对定位到的主效QTL开发KASP标记,并在130份小麦自然群体中进行验证。【结果】共定位到11个控制穗长性状的QTL位点,有7个主效QTL,分别为QSl.haust-2AL、QSl.haust-2DS、QSl.haust-5AL1、QSl.haust-5DL、QSl.haust-7BL、QSl.haust-2AS和QSl.haust-4DL,表型贡献率为4.22%~30.94%,其中QSl.haust-5AL1在3个环境中表现稳定且为主效QTL,其表型贡献率为4.22%~19.10%;另有4个微效QTL位点,分别为QSl.haust-2BL、QSl.haust-3AL、QSl.haust-3DS和QSl.haust-5AL2,表型贡献率为4.70%~7.55%。依据控制穗长的主效QTL位点QSl.haust-5AL1和QSl.haust-7BL的侧翼标记,开发了相应的KASP分子标记KASP-QSl.haust-5AL1和KASP-QSl.haust-7BL1,在130份小麦自然群体中检测验证,其中KASP-QSl.haust-5AL1标记筛选出的2种基因型,穗长分别为10.93和10.17 cm,经t检验,P值为0.045,差异显著;KASP-QSl.haust-7BL1标记筛选出的2种基因型,穗长分别为10.90和10.26 cm,经t检验,P值为0.048,差异显著。【结论】挖掘的控制小麦穗长的主效QTL和开发的KASP分子标记,可以用于该性状的基因克隆与分子标记辅助育种。     

动物生长发育中主基因的QTL定位法

将系统学研究动物生长发育的方法和控制数量性状主基因在遗传标记图谱上的定位相结合,提出了动物生长发育过程中任一时刻的数量性状基因座位的定位方法（ＱＴＬ）。并对控制数量性状的主基因表达的时序,传统的基因遗传参数的估计,以及系统分析在分子遗传中的应用前景进行了讨论。     

A genetic linkage map in southern‐by‐spring oat identifies multiple quantitative trait loci for adaptation and rust resistance

We developed 178 recombinant inbred lines from a southern‐by‐spring oat population designated as “TxH.” These lines were genotyped to generate a high‐quality linkage map that resolved 6,902 markers into 21 linkage groups that matched closely with the latest hexaploid oat consensus map. Three major quantitative trait loci (QTLs) affecting heading date were found in locations that are consistent with known QTLs and candidate genes, and two other QTLs affecting heading date were found in novel locations. Five QTLs affecting plant height were found. Both sets of QTLs are responsible for transgressive segregation observed for these two traits. Four QTLs affecting resistance to crown rust, caused by the pathogen Puccinia coronata f. sp. avenae, were identified. Two of these QTLs are consistent with known clusters of rust resistance genes, while two may represent new locations of novel rust resistance genes. A complete set of SNP sequences suitable for generating markers for molecular selection is provided.     

越冬栽培稻产量性状相关QTL定位

越冬栽培稻是一类能越过自然冷冬季节并在第2年春季萌芽、正常开花结实、收获稻谷的水稻品种。本文通过对越冬栽培稻产量性状QTL分析,明确产量相关性状的遗传规律,旨在进一步解析越冬栽培稻产量性状的遗传机制,为育种创新利用提供理论依据。以3份越冬栽培稻构建的3个半同胞F2群体为材料。各考察15个产量相关性状,利用Excel 2003、GraphPad Prism 5.0和QTL IciMapping 4.10软件分析数据、绘制遗传图谱、定位QTL和联合分析。结果表明,产量性状表型值在3群体中呈连续正态分布,表现为数量性状遗传。共检测到37个QTL和26对上位性QTL,贡献率分别介于2.32%～36.31%和1.04%～2.05%;检测到9个同时影响2个及以上产量性状(一因多效)QTL标记区间;以联合分析检测到13个产量性状相关QTL,其中4个QTL区间与单群体检测QTL区间重叠;越冬栽培稻产量相关性状QTL以加–显性效应遗传为主、上位性遗传效应为辅。本研究将为越冬栽培稻产量相关基因挖掘及育种创新利用奠定基础。     

利用BSA-seq发掘棉花适宜机采的果枝长度相关QTL

【目的】将群体分离分析法与下一代测序技术相结合,定位与棉花果枝长度关联的数量性状位点。【方法】以Ⅰ式果枝品系苏机棉125和Ⅱ式果枝品种泗抗1号为亲本,构建棉花F2分离群体。根据F2群体单株中部果枝节间平均长度,选择极端性状单株分为2组,构建DNA混池。再对2个混池进行重测序,分析2个混池之间的单核苷酸多态性和插入缺失突变,并利用欧式距离法关联与果枝节间长度相关的数量性状位点。【结果】利用测序获得的单核苷酸多态性位点数据,在A3染色体上定位到1个与果枝节间长度关联的区域,区间范围为0.8Mbp;利用测序获得的缺失突变位点数据,也在A3染色体上定位到1个关联区域,区间范围为1.09Mbp;2个关联区域互相重合,重合区间为0.77Mbp。【结论】本研究中Ⅰ式果枝相关基因被定位在A3染色体上,说明棉花Ⅰ式果枝和〇式果枝的差异是因为遗传位点和模式的不同,而不是同一基因的剂量效应。     

陆海高代回交群体抗黄萎病QTL定位

【目的】定位棉花抗黄萎病数量性状位点(Quantitative trait loci, QTL)。【方法】以海7124和TM-1配制抗感组合F1,再以鲁棉研28为轮回亲本构建的137个BC4F1家系为作图群体,筛选出多态性重复序列(Simple sequence repeat, SSR)标记,并与已发表的整合高密度遗传连锁图谱相比对,构建遗传图谱。采用复合区间作图法(Composite interval mapping,CIM)进行大田和病圃两个环境下抗黄萎病QTL定位。【结果】216个多态性SSR位点分布在26条染色体上,可覆盖棉花基因组3 380 cM(centi Morgan),标记间平均距离15.77 cM。定位到6个QTLs,分布在6条染色体上,可解释表型变异8.56%~20.26%,其中5个QTLs与前人研究结果相一致,在第1染色体上新定位到一个QTL。本研究可为分子标记辅助选择抗病育种提供帮助。【结论】定位到6个黄萎病相关QTLs,其中1个是在第1染色体上新发现的QTL。     

玉米苗期在盐胁迫下耐盐相关QTL分析

通过对玉米耐盐性状基因的QTL定位,找到耐盐性状控制位点在染色体上的位置,来帮助耐盐玉米品种的选育和基因的克隆。本研究选用耐盐自交系8723和盐敏感自交系P138为材料构建的F2群体,通过Jionmap 4.0软件对F2群体构建分子遗传连锁图谱。构建了一个包含有174个SSR标记位点的分子遗传连锁图谱,平均分布在玉米的10条染色体上共2 764.3 cM,标记区间平均间距为15.88 cM。通过对表型数据的分析,对玉米的4个植株性状进行了QTL定位。结果共检测到8个与玉米苗期耐盐性状相关的QTLs,分别位于2号、4号、6号、9号染色体上。本研究结果为幼苗在盐碱地正常生长提供科学依据。     

利用F2和F3群体定位水稻粒形和千粒重QTL

水稻籽粒的粒长、粒宽和粒厚共同塑成了水稻粒形,并决定水稻籽粒的千粒重及外观品质,而千粒重是决定水稻产量三要素之一。本研究以籼型温敏核不育系广占63-4S为母本,以大粒籼稻TGMS29为父本杂交衍生的F2和F3群体,对影响水稻籽粒粒形和千粒重的数量性状位点(quantitative trait loci, QTL)进行定位。2014年和2015年检测到影响籽粒粒长的QTL 5个,粒宽QTL 8个,粒厚的QTL 4个,千粒重QTL 4个。其中,两年重复检测到2个粒长QTL,分别位于第1染色体RM1和RM490之间,可解释的表型变异为21.3%、22%,和第2染色体RM240和RM208之间,可解释的表型变异为12.8%、15.7%。两年均被检测到的粒宽QTL位于第3染色体RM251和RM571之间,可解释表型变异分别为53.60%、55.00%。两年均被检测到的千粒重QTL位于第1染色体RM220和RM1之间,可解释表型变异分别为15.1%、15.4%。这些QTLs的鉴定为稻米粒形和千粒重的遗传研究提供了帮助,也为稻米品质和产量的改良提供了宝贵的基因资源。     

小麦材料CH7034中成株期抗白粉病QTL定位

小麦生长过程中常因白粉病侵扰而造成产量和品质损失,发掘新抗源、鉴定新位点是小麦品种抗性改良的基础。CH7034是本实验室选育的一份抗白粉病材料。本研究利用芯片技术对CH7034与感病品种SY95-71的重组自交系(recombinant inbred lines, RIL)群体进行扫描,结合3年成株抗白粉病鉴定数据,鉴定出5个QTL-Pm,之后开发SSR标记对主效位点QPm.sac-2B.1 (表型变异解释率为30.6%~33.6%)进行图谱加密,进一步将其定位在小麦2B染色体长臂683 034 934~703 889 622基因组区段内,侧翼标记为X2BL-NRM12和X2BL-NRM17。本研究结果为小麦抗病育种提供了新抗源和可用于PCR检测的常规分子标记。