干旱胁迫和正常灌溉条件下玉米产量性状的QTL分析

产量及其产量因子是衡量玉米耐旱能力的重要性状。本研究利用Lo1067×Y i72的F2∶3家系进行产量性状的数量性状位点(QTL)的分析。结果表明,在正常水分条件和开花期干旱胁迫条件下,分别有14个QTL与产量性状穗重、粒重、轴重、百粒重、穗数、穗粒数有关。此外,还检测到7个与抗旱指数(TI)相关的QTL。各QTL所解释的表型变异在1%~78%;这些QTL以部分显性和超显性为主。不同胁迫条件下检测到的QTL不一致,说明存在显著的QTL与环境互作。     

不同水分条件下玉米株高和穗位高的QTL分析

干旱是影响玉米产量的重要因素.在干旱条件下,玉米株高和穗位高往往受到影响,因此是研究耐旱性的重要指标.本研究利用A188×91黄15的F2∶3家系,进行株高和穗位高的数量性状位点(QTL)分析.结果表明,在水分胁迫条件下,分别各有10个QTL与株高和穗位高有关;在水分充足条件下,则检测到各有6个QTL与株高和穗位高有关.各QTL解释的表型变异在7.3%～53.9%之间.位于第8染色体上的QTL个数占总QTL近50%,LOD值均大于4.6,推测该染色体存在控制玉米株高和穗位高QTL的重要区域.本研究在bnlg1812标记附近检测到在水分胁迫下同时控制株高和穗位高的QTL,解释的表型变异在20%以上,该QTL是值得进一步研究和利用的位点.     

直播条件下水稻6个穗部性状的QTL分析

在大田直播条件下,利用来源于＂Lemont/特青＂的重组自交系群体,对水稻6个穗部性状及其相互间遗传相关的分子基础进行了QTL分析,共检测到19个QTL,各性状QTL数为2～4个,单个QTL贡献率为4%～22%。共检测到3个染色体区段能同时影响多个穗部性状,其中第1染色体RM212-RM104和第2染色体RM263-RM221区段的QTL能同时影响单株产量、每穗颖花数、着粒密度和二次枝梗数中的3个或4个性状,且这2个区段的QTL对各性状的效应方向相同,增效等位基因均来自‘特青’,为各性状间表型正相关提供了重要的遗传解释。第11染色体RG1022附近的QTL对着粒密度的效应值为负,来自‘特青’的等位基因增加性状值,而对穗长的效应值为正,来自‘特青’的等位基因降低性状值,为这2个性状间表型负相关也提供了一定的遗传解释。此外,对水稻穗部性状QTL在多种环境和遗传背景下的稳定表达及其在分子标记辅助育种中的应用进行了讨论。     

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.     

陆地棉遗传图谱构建与纤维品质性状QTL定位

以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种Bar19/1和Acala1517-77杂交的108个F2单株为材料,应用85个标记(70个SSR标记和15个AFLP标记)构建了总长为814cM的遗传图谱,覆盖棉花基因组的18.3%。该图谱包含25个连锁群,分别对应到17条染色体和4个未知连锁群。应用复合区间作图法分析了该组合的108个F2单株和F3家系纤维品质性状,从遗传图谱上检测到19个纤维品质数量性状基因座(QTL),包括5个纤维长度、6个纤维比强度、4个伸长率及4个马克隆值QTL,分别解释各性状表型变异的15.11%~28.45%、8.46%~24.51%、11.08%~27.55%和9.23%~42.21%。纤维长度和伸长率的QTL以部分显性为主,少数具有超显性,比强度QTL以加性和部分显性为主,4个马克隆值QTL中有3个表现为超显性。研究结果表明,陆地棉Bar19/1和Acala1517-77间多态性位点丰富,有利于构建高密度遗传图谱,纤维品质性状的QTL分析从分子水平上揭示了纤维品质的遗传基础。     

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。     

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。     

小麦幼苗耐热性的QTL定位分析

以小麦DH群体(‘旱选10号’ב鲁麦14’)为材料,在高温(热胁迫)及常温(对照)两种条件下考察小麦幼苗的根干重、苗干重、幼苗生物量、叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数及其耐热指数,并应用基于混合线性模型的复合区间作图法分析幼苗性状及其耐热指数QTL的数量、染色体分布及表达情况,以及QTL与环境的互作效应。结果显示:(1)亲本‘旱选10号’的耐热性明显优于‘鲁麦14’,且杂交后代的耐热性出现超亲分离。(2)控制幼苗耐热相关性状的QTL位点在染色体2D、6B、3A、4A、5A和7A上分布较多,而控制幼苗性状耐热指数的QTL在染色体6A、6B、3A、2D、5A和7A上分布较多,QTL位点在染色体上的分布有区域化的趋势。(3)控制幼苗性状的单个加性QTL和上位性QTL解释的表型变异分别平均为2.48%和2.65%;而控制耐热指数的单个加性QTL和上位性QTL解释的表型变异分别平均为8.84%和1.98%。(4)在热胁迫和对照条件下共检测到与幼苗性状及其耐热指数有关的加性效应QTL 13个和上位性效应QTL 28对,分布在除4D和6D以外的19条染色体上。研究表明,控制幼苗性状的QTL以上位性效应为主,而其耐热指数的QTL以加性效应为主。     

粳型超级稻品种''沈农265''穗部和穗颈维管束性状的QTL剖析

采用粳型超级稻品种'沈农265'和普通品种'丽江新团黑谷'的176株F2群体分析24个穗部和穗颈维管束数量性状位点(QTL)的结果显示,共检测到37个QTL,它们分布在水稻的第1、2、3、4、5、6、7,8,9和12号染色体上,单个QTL对性状表型贡献率在11.0%-65.0%之间,其中大于20%的有15个.这些QTL,分别在第3、4、6、9和12号染色体上.以6个QTL簇(QCR)的形式存在.QCR-3和QCR-12控制穗部和穗颈维管束性状,QCR-4a、QCR-4b、QCR-6和QCR-9控制穗部性状.在这些区域已经定位了多个控制穗部性状的QTL,说明紧密连锁或成簇分布是穗颈维管束性状和穗部性状高度相关的遗传学基础之一.     

利用两种方法构建的近等基因系对水稻两个多效区段遗传效应进行评价

水稻每穗颖花数是水稻产量的重要构成因子之一。适当的抽穗期和株高对水稻高产是非常必要的。依据珍汕97和HR5衍生的重组自交系初步定位的结果, 利用高世代回交的方法构建了第7染色体同时控制抽穗期、株高和每穗颖花数的靶区段近等基因系(BC4F2); 利用基于重组自交系群体的杂合区段自交的方法构建了第8染色体同时控制抽穗期、株高和每穗颖花数的靶区段近等基因系, 并利用两个近等基因系对这两个多效区段的遗传效应进行了准确的评价。两个近等基因系的QTL分析结果表明, 3个性状都是由一个QTL或紧密连锁的QTL控制, 而且加性效应和显性效应的方向均相同; 同时3个性状在各自的近等基因系中呈现典型的双峰分布或不连续分布,这些结果暗示3个性状可能是一因多效的结果。文章还对抽穗期和株高与水稻产量的关系、3个性状显著正相关在育种中的应用及两种构建近等基因系方法的优缺点也进行了讨论。     

稻米粒形的QTL定位及上位性和QE互作分析

利用'广陆矮4号'×'佳辐占'水稻重组自交系构建了SSR标记的遗传图谱.联合2007年和2008年获得的两组稻米粒长(GL)、粒宽(GW)、长宽比(L/W)数据应用混合线性模型方法进行QTL定位,并作加性效应、加性×加性上位互作效应以及加性QTL、上位性QTL与环境的互作效应分析.结果显示;(1)在加性效应分析中两个群体共检测到4个控制粒长的QTL,4个控制粒宽的QTL,5个控制长宽比的QTL,贡献率分别为13.81%、15.36%和 16.29%.(2)在上位互作效应分析中两个群体共检测到2对控制粒长的互作QTL,1对控制粒宽的互作QTL,3对控制长宽比的互作QTL,贡献率分别为5.77%、2.59%和7.42%.(3)环境互作检测中,发现共有13个加性QTL和4对QTL的加性×加性上位性与环境产生了互作效应.结果表明,上位性效应和加性效应都影响稻米粒形遗传,QE互作效应也对粒形有着显著的影响.     

胡萝卜(Daucus carota L.)中主要胡萝卜素和番茄红素含量的QTL分析

以高胡萝卜素自交系P50006和HCM A.C.为亲本构建的F2群体为作图群体,对胡萝卜中α-胡萝卜素、α-胡萝卜素、总胡萝卜素和番茄红素含量进行QTL定位及遗传分析。结果表明,α、β-胡萝卜素、总胡萝卜素和番茄红素含量的广义遗传力分别为0.75、0.50、0.31和0.93。遗传图谱包含91个SRAP(Sequence-related amplified polymorphism)标记,分布于9个连锁群,总长度502.9cM,标记间平均距离5.5cM。除α-胡萝卜素含量外,α-胡萝卜素、总胡萝卜素和番茄红素含量分别检测到1个主效QTL,均为加性遗传效应,分别解释表型变异为12.79%、12.87%和14.61%。此外,α-胡萝卜素和番茄红素含量还分别检测到1对上位性QTL,最大遗传效应分别为显性×加性互作和显性×显性互作,分别解释表型变异为15.1%和6.5%。文章中与QTL连锁的分子标记可用于高胡萝卜素、番茄红素的种质筛选和聚合育种。     

小麦-冰草衍生后代 3558-2 穗部相关性状的遗传分析和QTL定位

从普通小麦Fukuho与冰草(Agropyron cristatum,2n=4x=28,PPPP)Z559的衍生系中发现3558-2具有小穗数、小穗粒数和穗粒数多的优异性状.为了揭示衍生系3558-2优异性状的遗传特征,本研究对其与小麦品种京4841间的282个F2单株的穗长、小穗数、小穗粒数、穗粒数等穗部相关性状进行了遗传分析和QTL定位.主基因+多基因混合遗传模型分析结果显示小麦穗部相关性状都符合数量性状特征.利用单标记分析将穗部相关性状的QTL主要定位于小麦1 A染色体上,同时发现在小麦的2A、5B和5D染色体上也有QTL分布.通过加密标记重点构建了1 A染色体短臂的遗传连锁图,利用复合区间作图法解析了小麦1AS染色体上的穗部相关性状的QTL效应,发现在1A染色体上存在与穗长、小穗数、小穗粒数和穗粒数相关的重要QTL各1个,解释变异度分别为14.41%、5.15%、14.84%和10.87%.本研究发现在3558-2的1 AS染色体上成簇分布着涉及穗长、小穗教、小穗粒数和穗粒数重要性状的QTL,这一结果对指导进一步研究与利用3558-2具有重要意义.     

荔枝若干重要果实品质性状的QTL分析

以‘马贵荔＇ב焦核三月红＇76株F_1代群体为试材,检测了酒石酸、苹果酸、蔗糖含量和单果重4个果实性状分离的情况。结果表明,4个性状表现为连续分布,具有数量性状的典型特征,与4个果实性状连锁的QTL位点23个,其中控制酒石酸的QTL为2个,控制苹果酸的QTL为4个,控制蔗糖的QTL为12个和控制单果重的QTL为5个。各QTL的LOD值在3.15～5.61之间,可解释13.85%～88.3%的表型变异。     

绿豆5个产量相关性状的QTL分析

利用绿豆(Vigna radiata)品种苏绿16-10和潍绿11杂交构建的F₂和F₃群体发掘调控绿豆产量相关性状的遗传位点。同时对绿豆产量相关性状进行表型鉴定和相关性分析, 并利用构建的遗传连锁图谱进行QTL定位。结果表明, 单株产量与单株荚数、单荚粒数、百粒重和分枝数均呈正相关。单株产量与单株荚数的相关性最高, 这2个性状在F₂和F₃群体中的相关系数分别为0.950和0.914。在F₂群体中, 共检测到8个与产量性状相关的QTL位点, 其中与单株荚数、单荚粒数和单株产量相关的QTL位点各1个, 分别解释11.09% (qNPP3)、17.93% (qNSP3)和14.18% (qYP3)的表型变异; 2个与分枝数相关的QTL位点qBMS3和qBMS11, 分别解释18.51%和7.06%的表型变异; 3个与百粒重相关的QTL位点qHSW3、qHSW7和qHSW10, 分别解释5.33%、46.07%和4.24%的表型变异。在F₃群体中, qNSP3和qHSW7再次被检测到, 表明这2个QTLs有较好的遗传稳定性。同时, 开发了1个与百粒重主效QTL qHSW7紧密连锁的InDel标记R7-13.4, 并利用自然群体对该分子标记辅助筛选的有效性进行了验证。研究结果可为绿豆产量相关性状基因的定位、克隆及分子标记辅助育种提供参考。     

两个水稻骨干恢复系重要农艺性状的遗传基础研究

水稻骨干恢复系是指在杂交稻育种中广泛应用的一类恢复系。探明骨干恢复系的遗传基础,发掘其重要农艺性状基因/QTL,对分子标记辅助选择水稻恢复系育种具有重要应用价值。本研究以生产上广泛应用的三系骨干恢复系成恢727和两系骨干恢复系9311为亲本,培育了具有250个系的重组自交系群体。分别在2015年三亚和2016年合肥两个环境下进行了9个重要农艺性状表型和SSR分子标记基因型鉴定,用SAS9.2分析表型数据,用QTL Ici Mapping v4.1进行QTL定位分析。在三亚和合肥两个环境下共检测到39个QTL,三亚检测到16个,分布于第1、2、4、7、8、10、11和12染色体上;合肥检测24个,分布于第1、2、3、7、8、9、10和12染色体上。其中qPH1-1在三亚和合肥两个环境下都能检测到,加性效应分别为-1.75和-2.46。在检测到的39个QTL中,有24个QTL的增效等位基因来自恢复系成恢727,15个QTL的增效等位基因来自9311。共计有26个QTL曾被前人定位,13个属于尚未见文献报道的新QTL。另外,在RM279~RM521、RM336~RM3534、RM25~RM547、RM553~RM160、RM222~RM271区段内检测到5个多效性QTL位点。其中RM25~RM547位点与已经克隆的基因Ghd8位置相近。RM553~RM160位点是一个新的多效性位点,分别控制每穗实粒数、单株产量和结实率,而且效应和表型变异贡献率都较大。其余3个位点在前人的研究中分别有所报道,但其多效性则是在本研究中首次发现。在本研究新发掘到的QTL中,控制穗数的QTL qPN12-1,控制穗长的QTL qPL1-2和qPL10-1,控制总粒数的QTL qSNP2-1和qSNP10-1,控制结实率的QTL qSF3-1,控制千粒重QTL qTGW7-1和控制产量的QTL qGY1-1效应均比较大,解释的表型遗传变异比例也较高。本研究的结果将会为相关性状QTL的精细定位、克隆和育种应用奠定基础。     

小麦早衰及其相关生理性状的QTL分析

利用RIL群体及其分子标记遗传图谱,对小麦早衰指标和与早衰相关的6个生理性状进行了QTL定位分析。小麦早衰指标中,检测到2个籽柆饱满度的加性QTL,分别位于3A和3B染色体,可解释表型变异的9.62%和18.30%。生理性状中,共检测到可溶性蛋白含量、SOD活性和POD活性3个性状的5个加性QTL,涉及2A、2B、2D、4A和6B等5条染色体,可解释表型变异的8.1%~49.56%。这些QTL间不存在连锁关系。     

裸燕麦子粒性状的QTL研究

以六倍体裸燕麦578(大粒品种)和三分三(小粒品种)为亲本进行杂交,构建包含202个家系的F2遗传作图群体。由172个SSR标记构建出包含21个连锁群的遗传连锁图谱。采用复合区间作图对子粒性状进行QTL定位,共检测到17个控制子粒长度、宽度、千粒重的QTL位点。其中,6个与子粒长度相关的QTL位点表型的贡献率为0.70%~12.83%,5个与子粒宽度相关的QTL位点表型的贡献率为0.77%~12.92%,6个与子粒千粒重相关的QTL位点表型的贡献率为0.58%~10.64%。在这些QTLs中有4个的贡献率达到了10%以上,分别是与子粒长有关的qGL-2(12.83%)、与子粒宽有关的qGW-5(12.92%)以及与千粒重有关的qTGW-3(10.64%)和qTGW-4(10.05%),被认为是主效基因所在位点。而且qGL-2和qTGW-4位于连锁群的相同位置上。还发现第3号连锁群上AM1089~AM1512区段分别与子粒长度、宽度和千粒重相关,同时3号连锁群AM86-2~AM1044区间分别与子粒长度和千粒重相关,而位于第21号连锁群AM3217~AM965区段分别与子粒宽度和千粒重相关。这一研究为燕麦子粒性状的深入研究和相关标记开发以及分子辅助选择研究奠定了基础。     

应用中国和欧洲油菜建立的双二倍体群体对3个重要农艺性状的QTL定位以及与环境的互作分析

以中国的高油分自交系“高油”和欧洲高含油量品种“Sollux”的F1产生的282个株系组成的双二倍体(DH)群体为材料,在125个SSR标记座位构建的连锁图谱基础上,根据在中国和欧洲四个不同环境下的表型鉴定结果,采用混合线性模型基础上的QTL分析软件,对油菜3个重要农艺性状:株高,开花期和成熟期进行了数量性状基因座位(QTL)的联合定位分析,估测了这些QTL的加性、上位性以及与环境的互作效应。结果表明各性状均受多个加性、加加上位以及与环境互作的QTL控制。株高受多个QTL影响(12个位点具有加性或兼有环境互作效应,5个位点具有互作效应),以加性效应为主,加性效应总和可解释定位群体表型变异的75%左右,并多兼有上位性效应。12个主效QTL中,9个是“高油”等位基因相对“Sollux”有降低株高的作用,大多数加性×环境互作QTL的有效等位基因具有环境选择特异性。7个ae基因座位中,5个“高油”等位基因在杭州种植环境下,除一例外所有在德国环境下的互作基因座中,“Sollux”等位基因起着增加株高的作用,加加上位性主效总和为加性主效总和的三分之一。7个控制花期和8个控制成熟期的主效QTL中,分别有6个和5个是来自“高油”的等位基因相对“Sollux”具有提前开花和成熟的效应,这些QTL的效应总和占到性状表型变异的60%左右。5个位于第2和第12连锁群中的2个大效应QTL可能和已多次报导的VFN1和VFN3基因相近或相同。开花期和成熟期两性状均检测到显著的ae互作效应,双亲等位基因的效应在各环境下呈离散分布。位于14和19连锁群上的两个主效株高QTL同时也是控制开花期和油分含量的基因位点,因而利用这两个位点进行标记辅助筛选时要考虑到对油分含量的影响。控制成熟期的8个主效QTL中有3个同时也是控制开花期的基因座位,证实了开花期和成熟期高度正相关的遗传基础,两个生育性状均表现有较弱的QTL间加加上位互作,但以主效QTL的作用为主。