干旱胁迫和正常灌溉条件下玉米开花相关性状的QTL分析

干旱是影响玉米生产的重要限制因素,特别是花期对干旱胁迫非常敏感.本研究通过对玉米L050× B73的180个F2:3家系进行开花期干旱胁迫处理和分子标记鉴定,重点对开花相关性状进行了数量性状位点(QTL)分析.结果表明,在干旱胁迫处理条件下,存在与出苗到抽雄天数有关的6个QTL,位于第1、6、9染色体上各1个,位于第3染色体上有3个,共可解释的表现型变异为55.0%;基于出苗到散粉天数检测到4个QTL,其中两个位于第3染色体上,位于第1、2染色体上各1个,共可解释的表型变异为52.8%;对出苗到吐丝天数检测到分别位于第3、6染色体上的2个QTL,共可解释的表现型变异为20.4%;对抽雄至吐丝间隔天数(ASI)只检测位于第6染色体上的1个QTL,可解释6.5%的表现型变异.而正常灌溉环境下,检测到出苗到抽雄天数检测到1个QTL,位于第9染色体上,可解释的变异为15.0%;对出苗到散粉天数检测到3个QTL,位于第1、3、9染色体上,共可解释的变异为55.0%;对出苗到吐丝天数检测到4个QTL,分别位于第1、2、3、7染色体上.共可解释表现型变异的46.8%;对ASI检测到分别位于第2、6染色体上的2个QTL,可解释的变异为15.5%.这些QTL的基因效应以显性与超显性为主.     

控制水稻重要农艺性状的QTL在盐胁迫与非胁迫条件下的对比研究

基因型与环境的互作(G×E)对数量性状的影响常常掩盖了遗传因子引起的性状变化. 在盐胁迫环境与非胁迫环境下分别调查了水稻(Oriza sativa L.) 5个重要的农艺性状, 总共检测到24个QTL, 分布在除第9, 11号染色体外的各染色体上. 盐胁迫环境中检出了9个QTL: 千粒重1个; 抽穗期2个; 株高1个; 每穗粒数2个; 有效分蘖3个, 占总数的37.5%; 非胁迫环境中则检出了17个QTL: 千粒重5个; 抽穗期6个; 株高3个; 每穗粒数2个; 有效分蘖1个, 占总数的70.8%; 有两个QTL在两种环境中都检测到, 占总数的8.3%, 它们分别是位于第4染色体上控制抽穗期的QTL和位于第6染色体上控制每穗粒数的QTL. 此外, 还检测出3个包含多个QTL的区间, 它们分别位于第1, 4和8染色体上, 其中第1染色体上RG612分子标记附近检出两个QTL, 在盐胁迫环境与非胁迫环境中分别控制有效分蘖和抽穗期这两个重要的农艺性状, 其加性效应均由来源于JX17的等位基因提供; 第4染色体上的C975-RG449区间检测到2个QTL, qrHD-4c在非协迫环境中控制抽穗期, qrGPP-4s则在胁迫环境中控制每穗粒数; 第8染色体上的RG885-GA408区间检测到3个QTL, 在非胁迫环境下分别控制抽穗期、千粒重、株高3个性状, 在胁迫环境下则未能检测到. 通过对水稻在盐胁迫环境与非胁迫环境下的QTL对比研究, 发现水稻第8染色体上几个控制水稻重要农艺性状的QTL明显受盐胁迫的影响.     

玉米种质资源H21和Mo17抗亚洲玉米螟的QTL分析

本研究以H2 1×Mo17的F2 :3 群体 (12 0个家系 )为作图材料 ,利用SSR和AFLP标记对玉米资源H2 1的亚洲玉米螟抗性进行了数量性状位点 (QTL)分析。结果表明 ,基于叶片侵食度性状 ,检测到 3个QTL ,分别位于染色体 1、5、8上 ;基于茎秆虫孔数性状 ,检测到 3个QTL ,分别位于染色体 4和 10 (2个 )上 ;基于茎秆隧道长度性状 ,检测到 2个QTL ,位于染色体 4和 8上 ;以隧道长度 /虫孔数为鉴定性状 ,检测到 1个QTL ,位于染色体 4上。这些QTL所能解释的表型变异在 7 7%～5 1 8%之间。超显性是QTL作用的主要方式。     

玉米雌雄开花间隔天数、结穗率与产量的数量性状位点(QTL)分析

采用SSR标记连锁图谱和复合区间作图法在山西灌溉和干旱胁迫条件下,对玉米(Zea mays L.)自交系黄早四×掖107组合的F3群体雌雄开花间隔天数(ASI)、结穗率和籽粒产量进行了数量性状位点(QTL)定位及基因效应分析.结果表明,在两种水分处理下,ASI、结穗率与籽粒产量的相关性均达到显著水平(P＜0.05).在灌溉和干旱胁迫下,分别检测到3个和2个控制ASI的QTL,位于第1、2、3和第2、5染色体上.在灌溉条件下,在第3和第6染色体上各检测到1个控制结穗率的QTL,基因作用方式呈加性或部分显性,可解释19.9%的表型变异;在干旱条件下,在第3、 7、10染色体上共检测到4个控制结穗率的QTL,基因作用方式为显性或部分显性,可解释60.4%的表型变异.在灌溉和干旱胁迫下,控制产量的QTL分别定位在第3、6、7和第1、2、4、8染色体上,基因作用方式均以加性或部分显性为主,可解释的表型变异为7.3%～22.0%.在干旱条件下,借助连锁分子标记和基因效应分析,可构建包含ASI、结穗率和产量QTL的选择指数,用于分子标记辅助育种.     

玉米雌雄开花间隔天数、结穗率与产量的数量性状位点（QTL）分析

采用SSR标记连锁图谱和复合区间作图法在山西灌溉和干旱胁迫条件下,对玉米(Zea mays L.)自交系黄早四×掖107组合的F_3群体雌雄开花间隔天数(ASI)、结穗率和籽粒产量进行了数量性状位点(QTL)定位及基因效应分析。结果表明,在两种水分处理下,ASI、结穗率与籽粒产量的相关性均达到显著水平(P<0.05)。在灌溉和干旱胁迫卜,分别检测到3个和2个控制ASI的QTL,位于第1、2、3和第2、5染色体上。在灌溉条件下,在第3和第6染色体上各检测到1个控制结穗率的QTL,基因作用方式呈加性或部分显性,可解释19.9％的表型变异;在干旱条件下,在第3、7、10染色体上共检测到4个控制结穗率的QTL,基因作用方式为显性或部分显性,可解释60.4％的表型变异。在灌溉和干旱胁迫下,控制产量的QTL分别定位在第3、6、7和第1、2、4、8染色体上,基因作用方式均以加性或部分显性为主,可解释的表型变异为7.3％～22.0％。在干旱条件下,借助连锁分子标记和基因效应分析,可构建包含ASI、结穗率和产量QTL的选择指数,用于分子标记辅助育种。     

玉米雄穗分枝数与主轴长的QTL鉴定

在包含103个SSR标记的连锁图谱基础上, 运用复合区间作图法检测玉米组合(N87-1×9526 )F3家系在正常与干旱胁迫环境下的雄穗分枝数与主轴长性状QTL。雄穗分枝数在正常环境下被检测到2个QTL座位, 分别位于第5和7连锁群上; 在胁迫环境下被检测到4个QTL座位分别位于 2、5、7和10连锁群上, 其中位于第5和7连锁群上的QTL不仅具有一致性而且与本作图群体中曾检测到的耐旱相关性状QTL存在连锁。雄穗主轴长在正常环境下被检测到2个QTL位于第2和第6连锁群上, 在干旱胁迫环境下被检测到了3个QTL分别于第2、4和10连锁群上, 其中位于第2染色体上的QTL是两种环境下所共同检测到的QTL。分析QTL的遗传作用方式表明, 雄穗分枝数以部分加性效应为主, 而雄主轴长全部表现为显性和超显性。     

玉米雄穗颜色QTL分析

雄穗是玉米的重要生殖器官,不同品种间玉米的雄穗外观差异明显。对玉米雄穗的颜色进行遗传分析和QTL定位,筛选与雄穗颜色紧密连锁的分子标记,可以作为玉米的品种保护和品种鉴别的有用工具。同时,紫色雄穗中花色苷类色素含量较高,与玉米雄穗的抗虫性密切相关。本研究利用一个黑玉米自交系SDM为共同父本,分别与白玉米自交系木6和黄玉米自交系Mo17杂交,构建2个相关F2∶3群体,分别命名为MuS(木6×SDM)和MoS(Mo17×SDM),在云南和重庆两个不同的环境中种植,对玉米花药颜色(COAn)和花药护颖颜色(COCa)2个性状进行QTL定位。结果表明:玉米花药和花药护颖的颜色均为数量性状,受主效基因和微效基因共同控制。2个群体在2个环境中共检测到7个与花药颜色相关的QTL,位于第2、3、6和10染色体上,其中位于第10染色体标记区间umc1196a-IDP8526内的QTL在重庆和云南同时表达,对表型的贡献率分别为23.17%和19.98%;2个群体在2个环境中共检测到9个与花药护颖颜色相关的QTL,位于第3、6、9和10染色体上,其中3个QTL为环境钝感QTL(在2个环境中均表达,且至少在1个环境中贡献率大于10%),分别位于第6染色体标记区间umc1979-umc1796、mmc0523-umc2006内和第10染色体标记区间umc1196a-umc2043内,对表型的贡献率为10.69%～59.30%。2个群体检测到的主效QTL的位置和效应高度一致,且控制花药颜色和花药护颖颜色2个性状的主效QTL有连锁分布的现象,主要表现在bins 6.04处的标记mmc0523和bins 10.04处的标记IDP8526附近。位于第6和第10染色体上的在不同环境和遗传背景下稳定的QTL可以作为进一步精细定位的靶位点,也可以为玉米雄穗颜色的分子标记辅助选择提供有价值的参考。     

玉米叶绿素含量的QTL定位

为了探讨玉米叶绿素含量的遗传规律, 以A150-3-2×Mo17杂交组配的189个F2单株作为作图群体, 构建了具有112个标记位点的玉米分子遗传图谱, 于喇叭口期和开花期分别进行了玉米叶绿素a含量(chla), 叶绿素b含量(chlb), 其他叶绿素含量(chlc)和叶绿素总含量(chlz)4个性状的测定, 并进行QTL分析。在喇叭口期和开花期共检测到32个QTL, 分布在除第6和10染色体以外的其他染色体上。在喇叭口期检测到24个QTL, 分布于第1、2、3、5、7、8和9染色体上, 叶绿素a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量各检测到6个QTL, 在同一区间内检测到的4个性状的QTL之间的距离在0~2 cM之间。喇叭口期检测到控制叶绿素a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量的4个主效QTL位于第5染色体上的umc1098~bnlg557区间, 分别可解释表型变异的11.63%、10.3%、10.77%和11.51%。开花期检测到8个QTL, 分布于第4和5染色体上。其中叶绿素a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量各2个QTL。标记umc1098和bnlg557之间同时存在控制喇叭口期4个叶绿素含量性状的QTL和开花期控制叶绿素a和叶绿素b的QTL。标记umc2308和bnlg386之间只存在控制开花期4个叶绿素含量性状的QTL。     

利用置换系检测棉花第16染色体的产量、纤维品质QTLs

陆地棉(Gossypium hirsutum L.)和海岛棉(Gossypium barbadense L.)是两个栽培四倍体棉种.前者产量高、适应性广,后者纤维品质优良.置换了海岛棉一对染色体的陆地棉置换系是研究海陆杂种此对染色体上基因互作的优异材料.在对第16染色体的置换系(简称Sub 16)进行遗传评价的基础上,利用(TM-1×Sub 16)F2∶3家系对位于第16染色体上的重要农艺性状进行遗传分析,发现第16染色体上有铃重、衣分、衣指、纤维长度、第一果枝节位的QTLs 各2个,纤维伸长率、开花天数的QTL各 1个,没有检测到子指、纤维强度、麦克隆值的QTL.在构建第16染色体的RAPD、SSR分子标记连锁图基础上,利用分子标记对相应重要农艺性状进行区间作图,检测到铃重、开花天数、纤维长度、纤维伸长率的QTL各1个,在F2∶3株系群体中能解释的表型变异分别为15.2%、12.1%、19.7%和11.7%;检测到2个衣指QTLs,在F2∶3株系群体中能解释的表型变异分别为11.6%和41.9%;检测到3个衣分QTLs,在F2∶3株系群体中能解释的表型变异分别为8.7%、9.6%和29.2%.单标记检测到铃重、开花天数的QTL各1个,在F2∶3株系群体中能解释的表型变异分别为1.60%和4.63%.证明了第16染色体与铃重、衣分、衣指、纤维长度、纤维伸长率、开花天数等性状的关系.     

不同发育时期小麦粒重性状QTL的动态分析

利用6044×01-35构建的重组自交系(RIL)群体为试验材料,对小麦粒重性状进行发育动态QTL分析。结果表明,在小麦花后子粒灌浆的7个不同时期,两个试验点共检测到16个与粒重性状相关的QTL。其中开花后20d检测到的单穗粒重QTL位于2A染色体上,解释率达12%,遗传效应超过10;两环境下控制千粒重QTL在7个时期均被检测到。花后的各个时期均能在Xgwm448-Xgpw7399标记区间定位到千粒重QTL。其中花后10d检测到1个千粒重QTL,位于2A染色体的Xgwm448-Xgpw7399标记区间,解释较大的表型变异,达到18%。Qtl8、Qtl13和Qtl14均定位在Xgwm448-Xgpw7399标记区间的同一位置,共同解释11%的表型变异。花后20d和花后25d均检测到1个QTL,位于2A染色体的Xgwm372-Xgwm95标记区间的不同位点,均能解释4%的表型变异。花后40d检测到1个QTL,位于1D染色体的Xwmc93-Xgpw2224标记区间,解释1%的表型变异。从连锁群的位置上看,控制千粒重的QTL主要集中在2A染色体的Xgwm448-Xgpw7399标记区间,这是一个控制千粒重QTL的富集区域,以期进行精细定位和图位克隆。