棉花高品质纤维性状QTLs的分子标记筛选及其定位

利用7235、TM-1亲本(P1、P2),以及(7235×TM-1)F1、F2(南京和美国2个环境)与F23(南京和海南2个环境)家系群体,根据F2与F23的纤维品质性状表现,构建了纤维强度、细度与长度的极值DNA混合池,通过221对SSR引物、1840个RAPD引物对亲本和极值DNA混合池筛选,共得到了13个多态性标记,其中8个标记可能与高强有关,1个标记与低强有关;3个标记与麦克隆值有关;1个与绒长有关.进一步通过F2分离群体检测,连锁分析表明与高强有关的8个标记(2个SSR标记和6个RAPD标记)紧密连锁,覆盖15.5cM.这一高强纤维的QTL,4个环境中均以FSR1933为最近,相距不超过0.6cM,能解释35%的F2变异,53.8%的F23的表型变异,是目前纤维强度单个QTL效应最大的,多个环境下稳定,可以直接用于标记辅助育种.单体测验表明,该在棉花的第10染色体上.麦克隆值的一个主效QTL标记FMR1603,在F2中能解释7.8%的变异,在F23中能解释25.4%的变异,同样表现环境稳定.纤维长度的一个标记FLR11550,在3个环境中预测到,最大能解释9.5%     

分子标记辅助聚合两个棉纤维高强主效QTLs的选择效果

利用长江流域推广品种泗棉3号和优异纤维种质系7235为育种亲本,配置了系统育种和修饰回交聚合育种两套群体。基于来自7235的2个高强纤维主效QTL的分子标记,在上述育种群体中进行了分子标记辅助选择效率研究。高强纤维主效QTLfs1是利用(7235×TM1)F2分离群体,通过集团混合分离法检测到的,它可解释纤维强度表型变异的30%以上。高强纤维主效QTLfs2最初是利用(HS42710×TM1)F2分离群体检测到的,它可解释纤维强度表型变异的12.5%以上。进一步的研究表明,该QTL也位于7235优质系中,但与QTLfs1非等位。2套育种分离群体的2个高强纤维主效QTL的分子标记辅助选择效果表明:QTLfs1在不同环境条件下均稳定表达,它对不同遗传背景的育种群体均有显著的选择效果。尽管QTLfs2的选择效果低于QTLfs1,它在高世代育种群体中也表现较高的选择效率。利用分子标记辅助选择具有一定遗传距离的QTLfs1区间,其纤维强度的选择效率将大大增强。通过分子标记对位于不同连锁群上的2个QTL聚合选择,其中选单株的纤维强度显著提高。研究结果为利用分子标记辅助聚合优质QTL提供了成功实例。     

谷子SSR分子图谱的构建及主要农艺性状QTL定位

试验拟对谷子重要农艺性状进行数量性状位点QTL分析。以表型差异较大的沈3/晋谷20F2作图群体为材料,观测其株高、穗长等性状,选用SSR做分子标记,利用完备区间作图法(BASTEN C J)进行QTL分析。结果显示,表型数据在作图群体中呈现连续分布,表现为多基因控制的数量性状,被整合的54个SSR标记构建10个连锁群,LOD阈值设置为2.0,检测到与株高相关的主效QTL2个,联合贡献率45.9637%,穗长主效QTL1个,贡献率14.9647%,与穗重、粒重相关的主效QTL为同一位点,贡献率分别为11.9601%和10.1879%。有6组QTL位点之间存在基因互作效应,大小范围为-0.4986-16.6407,对性状的贡献率在2.2716％至6.7478％之间。谷子表型控制复杂,相关QTL的检测受环境影响较大,不同连锁群QTL间互作明显。     

玉米穗行数QTL及其互作分析

利用与穗行数有关的5个导入系及轮回亲本综3进行GriffingⅣ双列杂交发展分离群体,结合SSR标记和田间表型鉴定,分析玉米穗行数QTL及其相互作用。在导入系×综3所发展的5个F2群体中,仅在一个群体中检测到1个穗行数QTL,所解释的表型变异为10.68%。在导入系间杂交所发展的F2群体中检测到9个QTLs,分别位于第1、3、8染色体上,所解释的表型变异在4.53%-6.52%之间。另外,检测到2对QTL间互作,10对QTL与未检测到QTL的导入片段间的互作,单个F2群体中各类互作所解释的表型变异显著大于QTL所解释的表型变异。这些结果表明,基因互作在玉米穗行数形成中起着重要的作用。     

黄瓜抗白粉病QTL分子标记定位

利用黄瓜（Cucumis sativusL）自交系S94（中国华北型,感白粉病）和S06（欧洲温室型,抗白粉病）及其由它们构建的224个F6：7家系的重组自交系（RIL）群体,分别在2005年秋和2006年春苗期温室喷雾接种,进行白粉病抗性遗传分析;并在已构建的相应分子标记遗传图谱上,使用复合区间定位方法检测白粉病抗性数量基因座位（QTL）．结果显示,在两种环境里共检测到黄瓜白粉病抗性的4个QTL（分别是pml．1,pm2．1,pm4．1和pm6．1）,分布于连锁群1,2,4和6上,单个QTL解释贡献率介于5．2％～21．0％之间．其中pm1．1,pm2．1和pm4．1在两种环境中被稳定重复检测到,pm6．1只在2005年秋被检测到．两种环境下检测的QTL解释表型变异总和分别是52．0％（2005年秋）和42．0％（2006年春）．与QTL紧密连锁的标记（〈5cM）为分子标记辅助选择（MAS）抗白粉病黄瓜品种和抗性基因的分离和克隆提供了技术支撑．     

水稻红莲型CMS育性恢复QTL分析

红莲型CMS是在我国杂交水稻生产中被广泛利用的雄性不育细胞质之一。为了同时定位红莲型CMS育性恢复主效和微效QTL,利用红莲型CMS不育系粤泰A(YTA)与“Lemont／特青”RIL群体测交,结合1张含有198个DNA分子标记的高密度遗传图谱,对测交F1群体的小穗育性和花粉育性进行复合区间作图。在对YTA的育性恢复性方面,该。RIL群体的2个亲本之间具有明显差异,特青的恢复性较强,其测交F1的小穗育性和花粉育性分别为72％和51％;而Lemont测交F1的小穗育性和花粉育性分别为32％和9％。复合区间作图定位到4个育性恢复QTL,分别位于水稻第1、2和10号染色体上,单个QTL的贡献率在5％～24％之间。其中,除1个QTL的增效基因来源于Lemont外,其余3个QTL的增效基因均来源于特青。效应最大的QTL为qRF-10-1,该QTL位于10号染色体RM258-C16标记区间,对小穗育性表型变异的贡献率为24％,对花粉育性的贡献率为17％,且该QTL被检测到的LOD值显著较高,因此是1个主效QTL,其增效基因来源于特青。除了主效QTLqRF-10-1外,其它3个QTL对性状的贡献率均在10％以下(5％～8％)。由此表明,该RIL群体对红莲型CMS的育性恢复由1个主效QTL控制,并受其它几个微效QTL的影响。该QTL定位结果与小穗育性在测交F1群体中呈连续的双峰分布的结果相一致。与主效QTL qRF-10-1紧密连锁的SSR标记为RM258,该主效QTL可作为分子标记辅助育种的操作目标之一,用于杂交稻分子育种中培育红莲型CMS的强恢复系。     

云南元江普通野生稻株高和抽穗期QTL定位研究

以云南元江普通野生稻为供体亲本,在特青的遗传背景下构建了一套BC3高代回交群体。利用117个SSR标记分析383个BC3F2株系的基因型,采用单标记分析法对控制元江普野株高和抽穗期的QTL进行分析。在北京和合肥两个地点试验结果表明,控制株高的QTL分布在第1染色体上,在RM104附近有一个QTL,与sd-1位置相当,其对表现型变异的贡献率在两个地点分别为27％和28％,其加性效应值分别为26．24cm和26．28cm,来自野生稻的等位基因显著提高回交群体的株高;在第1、3、7、8、11染色体共检测到6个控制抽穗期QTL,其中第8染色体RM25附近控制抽穗期的QTL在两个地点的贡献率分别为13％和15％,加性效应值为4．60d和3．65d,来自野生稻的等位基因使回交群体抽穗期延迟。     

利用三倍体胚乳遗传模型定位玉米籽粒淀粉含量QTL

在两种环境条件下种植以普通玉米自交系丹232和爆裂玉米自交系N04为亲本构建的259个F2:3家系群体, 采用SSR标记构建了包含183个标记的玉米遗传连锁图谱, 覆盖玉米基因组1 762.2 cM, 标记间平均距离为9.6 cM。利用三倍体胚乳遗传模型和区间作图方法对籽粒淀粉含量进行了QTL定位和遗传效应分析, 春、夏播条件下共检测到10个QTL, 春播条件下检测到的QTL在夏播均被检测到, 分别位于第1、3、4、5、7染色体上,可解释淀粉的表型总变异分别为36.84%和72.65%, 单个QTL解释表型变异介于4.74%~11.26%。在检测到的 QTL中, 有2个QTL的遗传作用方式在春播均表现为超显性, 而夏播分别为加性和部分显性; 其他2个为加性, 1个为部分显性, 5个为超显性。3个QTL的增效基因来自丹232, 其余QTL的增效基因均来自N04。     

水稻叶片性状和根系活力的QTL定位

应用由247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系(RIL)群体及其分子标记连锁图谱,检测控制剑叶、倒二叶、倒三叶的5个形态性状和控制根系伤流量性状的数量性状座位(QTL)。在9个标记区间检测到控制叶片形态性状的24个QTL,LOD值为2．9～11．8,单个QTL的表型变异贡献率为4．0％～32．5％;分别检测到56对和4对控制叶片形态和根系活力的上位性互作,绝大多数互作发生在2个不表现加性效应的座位之间。与该群体产量性状QTL的研究结果相比较,发现控制叶片性状和根系活力的QTL与产量性状QTL往往处于相似的染色体区间。     

甘蓝型黄籽油菜种皮色泽QTL作图

甘蓝型黄籽油菜具有低纤维、高蛋白及高含油量的优点,因而己成为广大油菜育种工作者研究的重点之一。利用甘蓝型黑籽品系油研2号作父本,计蓝型黄籽品系GH06为母本,获得132个单株的F2群体;以AFLP和SSR为主要分析方法,构建了包括164个标记的甘蓝型油菜遗传连锁图谱,其中包括125个AFLP标记、37个SSR标记及一个RAPD和一个SCAR标记,分布在19个连锁群上,覆盖油菜基因组2549．8cM,标记间平均距离15．55cM。利用多区间作图法,对种皮色泽QTL进行分析,在第5及第19连锁群上各检测到一个QTL位点,分别解释表型变异46％及30．9％。     

利用双单倍体群体剖析水稻产量及其相关性状的遗传基础

主效QTL、上位性效应和它们与环境的互作(QE)都是数量性状的重要遗传因素。利用籼粳交珍汕97／武育粳2号F1植株上的花药进行组织培养得到的190个双单倍体群体和179个微卫星标记,通过两年两重复田间试验,采用混合线性模型方法分析了9个控制水稻产量及其相关性状的遗传效应,得到57个主效QTL,41对上位性互作,8对QTL与环境的互作和7对上位性效应与环境的互作。单个主效QTL解释这些性状1．3％～25．8％的表型方差。各性状QTL的累积表型贡献率达11．5％～66．8％。大多数性状之间具有显著的表型相关性,相关性较高的性状之间常具有较多共同或紧密连锁的QTL。结果表明,基因的多效性或紧密连锁可能是性状相关的重要遗传基础。     

小麦旗叶长、宽及面积的QTL分析

以小麦品种‘小偃81’和‘西农1376’构建的含236个家系的自交重组系(RIL)群体(F2:7、F2:8代)为研究材料,采用完全随机区组设计,连续2年在陕西杨陵、河南驻马店和山东济南于灌浆期(花后20d)随机取每个株系10株测量旗叶长、宽,并利用172个SSR标记构建了遗传连锁图谱,通过基于完备区间作图法的QTL IciMapping V3.2软件,对控制小麦旗叶长、宽和面积的数量性状位点(QTL)进行了加性效应分析。结果发现:(1)9个旗叶长QTLs位于1A、4A、3B、5D和7D染色体上,单个QTL可解释5.10%~16.44%的表型变异;10个旗叶宽QTLs位于1A、3A、5A、7A、3B和5D染色体上,单个QTL可解释4.63%~14.24%的表型变异;12个旗叶面积QTLs位于1A、4A、3B、2D和5D染色体上,单个QTL可解释4.25%~22.67%的表型变异。(2)控制小麦旗叶长、宽和面积的QTLs存在差异,同一QTL在不同性状中的遗传贡献率也不同。(3)同一性状在同一年份,不同地点和在不同年份,相同地点下检测到的QTLs有的相同,但有的差异明显。(4)有些控制不同性状的QTLs在染色体的同一标记区间,表现一因多效。研究表明:位于1A和5D染色体上的2个加性QTLs都同时控制旗叶长、宽和面积,且前者为主效基因,后者遗传贡献率也较大,可用于标记辅助育种和分子聚合育种。     

水稻籽粒锌含量的QTL定位

锌元素的营养失衡已成为影响人类健康的最重要因素之一,籽粒锌含量的QTL（quantitative trait loci）定位对研究富锌水稻的遗传育种具有重要的意义。以水稻（Oryzasativa L．）亲本奉新红米和明恢100杂交的145个株系的F2群体为实验材料,利用92个SSR（simple sequence repeat）标记对水稻籽粒锌含量进行了QTL定位,共检测到3个QTLs,分别定位于第3、6和11染色体上,对表型变异的贡献率分别为4．97％、12．75％和7．74％。其中位于第3染色体上的分子标记RM186和RM168之间的QZN3对表型变异的贡献率最大,其增效等位基因来自亲本明恢100,表现为部分显性。3个QTLs的联合贡献率为25．46％。具有基因累加效应。该研究结果有利于深入理解水稻锌含量的遗传基础,为锌含量的QTL精细定位、基因克隆和分子标记辅助选择提供依据。     

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.     

亚麻主要农艺与品质相关性状的QTL定位

为了全面了解亚麻产量和品质相关性状的遗传基础,为亚麻基因克隆和分子标记辅助育种提供理论依据,在已构建SNP连锁遗传图谱的基础上,以LH-89为父本,R43为母本构建F2:3家系QTL定位群体,用R/QTL软件采用复合区间作图法对13个农艺和品质性状进行QTL定位。结果表明:(1)该研究共检测出35个QTL位点,与粗脂肪及其组成成分相关的QTL有20个,与农艺性状相关的QTL有15个;其中:亚油酸和粗脂肪各5个,亚麻酸、千粒重各4个,棕榈酸、株高、工艺长度各3个,硬脂酸、分枝数各2个,单株果数、果粒数、单株粒重、油酸各1个。(2)共有18个QTL的表型贡献率超10%(主效基因),其中农艺性状定位8个主效基因,品质性状定位10个主效基因。     

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。     

甘蓝型油菜遗传图谱的构建及单株产量构成因素的QTL分析

采用常规品系04-1139与高产多角果品系05-1054构建的F2代群体为作图群体, 运用SSR(Simple sequence repeat)和SRAP(Sequence-related amplified polymorphism)构建分子标记遗传图谱并对甘蓝型油菜单株产量构成因素进行QTL分析。遗传图谱包含200个分子标记, 分布于19个连锁群上, 总长度1 700.23 cM, 标记间的平均距离8.50 cM。采用复合区间作图法(Composite interval mapping, CIM)对单株产量构成因素(单株有效角果数、每果粒数和千粒重)进行QTL分析, 共检测到12个QTL: 其中单株有效角果数4个QTL, 分别解释表型变异为35.64%、12.96%、28.71%和34.02%; 每果粒数获得5个QTL, 分别解释表型变异为8.41%、7.87%、24.37%、8.57%和14.31%; 千粒重获得３个QTL, 分别解释表型变异为2.33%、1.81%和1.86%。结果表明: 同一性状的等位基因增效作用可以同时来自高值亲本和低值亲本; 文章中与主效QTL连锁的标记可用于油菜产量性状的分子标记辅助选择和聚合育种。     

基于掖478导入系的玉米百粒重QTL鉴定

玉米百粒重是产量性状的主要组成因子,对其控制位点进行QTL鉴定或基因克隆,将有益于其遗传控制的研究和分子育种的实施。本研究以导入系SL19-41为材料,该导入系是以我国玉米育种中广泛应用的骨干自交系掖478(Ye478)为遗传背景导入QB80染色体片段的纯合系。使用该导入系与Ye478杂交构建分离群体(F2、F2:3家系和BC1F1),通过3个环境下的田间试验,利用Ici Mapping的逐步回归区间作图法进行百粒重QTL定位,以及进行QTL位点连锁标记的表型效应分析。结果表明:鉴定了2个百粒重QTL位点,其中位于第4染色体bnlg1784~umc1194区间QTL位点q KW4-1在3个环境下均被检测到,可解释的表型变异为6.74%~17.81%,阐明了导入系SL19-41百粒重性状的遗传机制,同时也获得了改良版的Ye478(Ye478QB80),为玉米百粒重的遗传改良提供有益的分子标记,也为克隆百粒重基因提供材料来源。     

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。     

一个玉米矮秆突变体K123d的遗传鉴定

矮秆已被广泛用于改良作物的抗倒伏性状,培育理想株型,从而提高作物产量。玉米矮秆突变体K123d由自交系K123自然突变产生。本研究比较该突变体与野生型主要农艺性状差异及其对赤霉素的敏感性;用K123d与株高不同的3个自交系分别构建F1、BC和F2群体,分析矮秆性状的遗传模式;以K169/K123d-F2为定位群体,采用集团分离分析法(BSA),运用SSR标记定位矮秆基因d123;参照br-2序列信息分段设计特异引物,同源克隆d123。结果表明,与野生型相比K123d株高降低35.59%,穗位高降低、节间缩短、叶片较直立,但结实率差,对赤霉素敏感;在F2群体和BC1群体中,正常植株与矮秆植株分离比例分别符合3∶1和1∶1,说明矮秆性状受1对隐性基因控制;其矮秆基因d123定位于第一条染色体上SSR标记umc1278和bnlg1564之间,遗传距离分别为12.8 c M和7.3 c M;同源克隆显示d123与br-2存在12个碱基替换,其中第4个外显子编码的一个谷氨酸被替换为赖氨酸。由此可见,矮秆突变体K123d为br-2的一个突变类型,对矮化育种具有进一步研究利用价值。