淹水和干旱条件下水稻根系形成的QTLs及候选基因分析

为了研究不同水分条件下组成型根系性状和适应性根系性状的遗传机制,利用由IR64／Azucena发展的双单倍体（DH）群体分析了淹水和干旱条件下水稻幼苗种子根长（SRL）、不定根数（ARN）、总根干重（RW）及其对应的相对参数（干旱和淹水条件下根系性状的比值）的QTLs。淹水与干旱条件下检测到一个共同的种子根长QTL和一个共同的总根干重QTL。同时对前人发表的遗传群体定位的根系性状QTLs进行比较分析,检测到几个共同的根系性状QTLs。对与细胞伸长、分裂相关的候选基因进行了定位,其中4个细胞壁相关的ESTs（OsEXP2,OsEXP4,EXT和Xet）被定位在与不同水分条件下检测出的根系性状QTLs的相同区间。     

小豆种质资源苗期抗旱性评价及抗旱资源筛选

为了探讨小豆苗期抗旱性特点,建立抗旱性鉴定指标评价体系,筛选抗旱基因型材料,本研究以苗期盆栽控水方式,对不同来源的235份小豆种质资源进行了干旱胁迫试验。在测定其根系形态、株高、生物量和冠层萎蔫等15项指标的基础上,利用隶属函数值法、主成分分析和聚类分析对抗旱性进行了综合评价。结果表明,干旱胁迫条件下主根长、侧根长、总根长和根冠比值均比对照组高;主根表面积、侧根表面积、总根表面积、主根体积、侧根体积、总根体积、地上部干重、地下部干重、整株干重和株高值均低于对照组。各性状隶属函数值相关性分析表明隶属函数值平均值与总根表面积相关性最大。主成分分析将15个性状归纳成3个主成分(累积贡献率为82.8%),其中第Ⅰ主成分的载荷主要是根表面积,第Ⅱ主成分的载荷主要是干重,第Ⅲ主成分的载荷主要是主根长。聚类分析将235份小豆种质资源聚成抗旱型、中间型和敏感型3类,分别占供试材料的8%、63%、29%。根据隶属函数值法和主成分分析法结合不同类型根系形态,可将总根表面积作为小豆苗期抗旱性评价的主要指标。初步筛选出15份小豆耐旱资源材料,为进一步开展小豆抗旱育种和挖掘抗旱基因提供了基础材料。     

苗期水稻根部性状的QTL定位

耐旱是水稻抗逆研究中最重要的性状之一。利用水稻籼粳品种窄叶青8号（ZYQ8）和京系17（JX17）及其通过杂交F1代花药培养获得的127个单株组成的双单倍体分离群体（double haploid,DH)为材料,在营养液中培养10天后,对影响抗旱能力的根部几个主要性状进行了分析,发现最大根长（Maximum root Length,MRL)、根干重（Dry Root Weight,DRW)和根茎干重比（Root/Shoot Ratio of Dry Weight,RSR)3个性状在群体中变异较大,利用该群体建立的水稻分子遗传图谱,对上述3个水稻性状进行数量性状座位（Quantitative Trait Locus,QTL)的分析定位,结果表明,2／1／2个QTLs的亲本JX17等位基因分别控制着最大根长、根干重和茎士重比的表达,对表型变异的解释率分别为16．4％、17．0％、16．4％、10．4％和19．9％;2／1个QTLs的亲本ZYQ8等位基因分别控制着最大根长和根茎干重比的增加,表表型变异的解释率分别为19．6％、13．0％和13．2％。检测到的8个QTLs分别位地水稻的染色体2、3、4、5、6、9和10上。与其他已发表的定位结果比较表现,在3个性状的总共8个QTLs中,各有1个性状的1个QTL（控制最大根长的L169－CT106A,控制根干重的G45－G1314A和控制根茎干重比的G62－G144）与早先报道的结果相吻合。     

鲤饲料转化率性状的QTL 定位及遗传效应分析

数量性状(QTL)定位是实现分子标记辅助育种、基因选择和定位、培育新品种及加快性状遗传研究进展的重要手段。饲料转化率是鲤鱼的重要经济性状和遗传改良的主要目标, 而通过QTL 定位获得与饲料转化率性状紧密连锁的分子标记以及相关基因是遗传育种的重要工具。研究利用SNP、SSR、EST-SSR 等分子标记构建鲤鱼(Cyprinus carpio L.)遗传连锁图谱并对重要经济性状进行QTL 定位。选用174 个SSR 标记、41 个EST-SSR 标记、345 个SNP 标记对德国镜鲤F2 代群体68 个个体进行基因型检测, 用JoinMap4.0 软件包构建鲤鱼遗传连锁图谱。再用MapQTL5.0 的区间作图法(Interval mapping, IM)和多QTL 区间定位法(MQMMapping, MQM)对饲料转化率性状进行QTL 区间检测, 通过置换实验(1000 次重复)确定连锁群显著性水平阈值。结果显示, 在对饲料转化率性状的多QTL 区间定位中, 共检测到15 个QTLs 区间, 分布在9 个连锁群上, 解释表型变异范围为17.70%—52.20%, 解释表型变异最大的QTLs 区间在第48 连锁群上, 为52.20%。HLJE314-SNP0919(LG25)区间标记覆盖的图距最小, 为0.164 cM; 最大的是HLJ1439-HLJ1438(LG39)区间,覆盖图距为24.922 cM。其中区间HLJ1439-HLJ1438、HLJ922 -SNP0711 解释表型变异均超过50.00%, 可能是影响饲料转化率性状的主效QTLs 区间。与饲料转化率相关的15 个QTLs 的加性效应方向并不一致, 有3个区间具有负向加性效应, 平均为?0.027; 12 个正向加性效应, 平均值为0.06。研究检测出的与鲤鱼饲料转化率性状相关的QTL 位点可为鲤鱼分子标记辅助育种和更进一步的QTL 精细定位打下基础。       

高丹草氢氰酸含量性状的QTL定位分析

为了深入开展高丹草低氢氰酸含量性状的QTL精细定位、基因图位克隆、功能解析及分子标记辅助育种,该研究以二倍体杂交高丹草F_2代群体500个分离单株无性系及其亲本为材料,在课题组前期已构建出的高丹草高密度分子遗传连锁图谱的基础上,利用区间作图法对两年两地测定的高丹草氢氰酸含量性状进行了QTL定位分析。结果显示:(1)在4个不同环境下高丹草氢氰酸含量性状的广义遗传率分别为61.70%、72.05%、40.16%和69.25%,表明氢氰酸含量是既受环境影响又受微效多基因控制的数量性状,而且其群体测定值频率呈明显单峰正态性分布特点,符合QTL定位要求。(2)在LOD2.5的条件下,共检测到16个与氢氰酸含量性状相关的QTLs,其分布在LG1、LG2、LG4、LG6、LG7、LG8和LG10连锁群上。(3)16个QTLs中能重复检测到的稳定QTLs有9个,遗传贡献率范围为1.17%～39.9%,其中贡献率大于20%的主效QTLs有Qcn2-2、Qcn4-1、Qcn6和Qcn6-1共4个。该研究结果明确了各QTLs的遗传效应和分子标记位点。     

不同供水条件下水稻幼苗根系形成的遗传分析

利用分子标记图谱对溶液培养与旱作培养（纸培养）下的水稻（Oryza sativa L.)幼苗的种子根与最长不定根长,不定根数,总根干重,根冠比等性状进行了基因定位与遗传分析。4种参数共检测到6个数量性状位点（quantitative trait loci,QTLs)与22对上位性互作位点,其中溶液培养中的最长不定根长,总根干重和旱作培养中的总根干重检测到的QTLs位点对总变异的贡献率分别为20％,23％和13％左右;旱作培养中的最长不定根长,不定根数,根冠比和溶液培养中的根冠比仅检测到上位性位点,对表型变异的贡献率在12％－61％之间,溶液培养与旱作条件下没有一个或一对检测到的QTL或互作位点完全相同,提示溶液培养和旱作条件下影响幼苗根系生长的遗传机制差异,上位性作用对旱作培养条件下的根生长具重要影响。     

籼粳分类的形态指数及其相关鉴定性状的遗传分析

利用通过典型籼粳交F1代加倍所构建的一个DH群体为材料,考察了121个DH株系的程氏指数及其相关的6个鉴定性状,并进行了数量性状座位(QTLs)分析.分别检测到叶毛的2个主效基因、谷粒长宽比的3个QTLs、稃色的1个QTL、稃毛的1个QTL、穗轴1～2节长的2个QTLs及酚反应的1个主效基因和2个QTLs.另外检测到与形态指数有关的4个QTLs,分别在第1,3,4和6染色体上.其中第1,3和6染色体上控制形态指数的3个QTLs分别与鉴定性状的部分QTLs位于同一区间.     

水稻株形对纹枯病抗性的影响

利用240份源于珍汕97B／明恢63的重组自交系水稻(Oryza sativa L.)群体,连续2年调查纹枯病病级与水稻生育期、株高和叶片长宽等18个株形性状的关系。对株形性状与纹枯病病级进行了偏相关分析。实验结果,只有植株松紧度与病级表型偏相关两年中都达到了显著或极显著水平,倒2叶基角、穗层整齐度等8个性状与病级之间的偏相关只有一年达显著或极显著水平。结合构建的分子标记遗传连锁图谱,对各性状进行QTL定位。在抗纹枯病QTL相近区间仅检测到控制分蘖角、植株松紧度和倒2叶基角的QTLs,未发现其余株形性状QTLs与抗纹枯病QTLs分布在同一染色体上。结果表明,水稻对纹枯病的抗性主要是由本身抗性基因控制,株形对纹枯病抗性表达的影响主要是间接影响,即通过改变田间小气候而影响发病程度。抗纹枯病育种在累加主效抗纹枯病QTLs的同时,也要注重选择不利于纹枯病发展的株形性状。     

7个烤烟产量相关性状的QTL定位分析

以烤烟Y3和K326为亲本,采用单粒传法(SSD)获得一个包含262个F6株系的重组自交系群体(RILs)。基于该群体构建了一张含有24个连锁群、626个SSR标记,总长为1 120.45cM的遗传图谱。通过两年一点3次重复的随机区组田间试验,测定了株高、节距、叶数、茎围、茎叶角度、腰叶长和腰叶宽7个与产量相关农艺性状,采用混合线性模型的严格复合区间作图法(rMQM)在烟草全基因组范围内进行QTL扫描分析。结果显示:(1)烤烟7个目标性状在RILs群体内各株系间存在较大范围的连续变异,具有显著的双向超亲分离,且各性状的平均值很接近中亲值;7个农艺性状的平均广义遗传率为73.33%,其中株高和节距的广义遗传率在80%以上,而茎围和茎叶角度的广义遗传率则低于60%,表明7个与烤烟产量相关的农艺性状是既受微效多基因控制又受环境条件影响的数量性状。(2)共检测到30个QTLs分布在9条连锁群上,其中与株高、节距、叶数、腰叶长和腰叶宽相关的5个主效QTLs在连续两年中均可检测到,且具有较大的效应值,可解释大于10%的表型变异。(3)7个目标性状之间存在一定程度的相关性,与之对应在基因组中也存在一些较小区域,每个区域包含2个或2个以上紧密连锁的不同性状的QTLs。烟草产量相关农艺性状的QTL分析和主效QTLs的获得,为进一步利用分子标记辅助选择培育烟草高产新品种奠定了理论基础。     

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。     

玉米株高和穗位高遗传基础的QTL剖析

利用玉米强优势组合(Mo17×黄早四)自交衍生的191个F2单株构建了由SSR和AFLP标记组成的分子连锁图谱.F2进一步自交产生的184个F2:3家系用于调查株高和穗位高的表型值.采用基于混合线性模型的复合区间作图法和相应的作图软件QTLmapper/V2.0,分别定位了7个株高和6个穗位高QTL;检测到18对控制株高和13对控制穗位高的上位性效应位点;同时发现了与环境存在显著互作的6个株高和8个穗位高单位点标记区域以及4对株高和4对穗位高上位性效应区域.分析了各种遗传因素在株高和穗位高遗传基础中的相对作用大小,指出了加性、显性和上位性是玉米株高和穗位高的重要遗传基础.并对所定位的QTL的真实性、株高和穗位高的关系以及研究结果对分子育种的启示予以讨论.     

质量性状和数量性状含义的辨析

植物或动物的性状一般分为质量性状和数量性状,而实际上,许多性状并不是绝对的质量性状或数量性状,而是同时受到一个或少数几个主基因和或数量性状多基因的控制.因此,在遗传学教学中,有必要对此类性状进行分析.为加深学生对此类性状的遗传及这两个概念的理解,通过性状次数分布图分析,结合最新的遗传学研究成果,对之进行了分析和讨论.     

Molecular genetics of growth and development in Populus (Salicaceae). v. mapping quantitative trait loci affecting leaf variation

We examined the genetic variation of leaf morphology and development in the 2-yr-old replicated plantation of an interspecific hybrid pedigree of Populus trichocarpa T. & G. and P. deltoides Marsh. via both molecular and quantitative genetic methods. Leaf traits chosen were those that show pronounced differences between the original parents, including leaf size, shape, orientation, color, structure, petiole size, and petiole cross section. Leaves were sampled from the current terminal, proleptic, and sylleptic branches. In the F2 generation, leaf traits were all significantly different among genotypes, but with significant effects due to genotype X crown-position interaction. Variation in leaf pigmentation, petiole length. And petiole length proportion appeared to be under the control of few quantitative trait loci (QTLs). More QTLs were associated with single leaf area, leaf shape, lamina angle, abaxial color, and petiole flatness, and in these traits the number of QTLs varied among crown positions. In general, the estimates of QTL numbers from Wright's biometric method were close to those derived from molecular markers. For those traits with few underlying QTLs, a single marker interval could explain from 30 to 60% of the observed phenotypic variance. For multigenic traits, certain markers contributed more substantially to the observed variation than others. Genetic cluster analysis showed developmentally related traits to be more strongly associated with each other than with unrelated traits. This finding was also supported by the QTL mapping. For example, the same chromosomal segment of linkage group L seemed to account for 20% of the phenotypic variation of all dimension-related traits, leaf size, petiole length. and midrib angle. In both traits. the P. deltoides alleles had positive effects and were dominant to the P. trichocarpa alleles. Similar relationships were also found for lamina angle. abaxial greenness, and petiole.     

Detection of quantitative trait loci for reproduction and production traits in Large White and French Landrace pig populations (Open Access publication)

A genome-wide scan was performed in Large White and French Landrace pig populations in order to identify QTL affecting reproduction and production traits. The experiment was based on a granddaughter design, including five Large White and three French Landrace half-sib families identified in the French porcine national database. A total of 239 animals (166 sons and 73 daughters of the eight male founders) distributed in eight families were genotyped for 144 microsatellite markers. The design included 51 262 animals recorded for production traits, and 53 205 litter size records were considered. Three production and three reproduction traits were analysed: average backfat thickness (US_M) and live weight (LWGT) at the end of the on-farm test, age of candidates adjusted at 100 kg live weight, total number of piglets born per litter, and numbers of stillborn (STILLp) and born alive (LIVp) piglets per litter. Ten QTL with medium to large effects were detected at a chromosome-wide significance level of 5% affecting traits US_M (on SSC2, SSC3 and SSC17), LWGT (on SSC4), STILLp (on SSC6, SSC11 and SSC14) and LIVp (on SSC7, SSC16 and SSC18). The number of heterozygous male founders varied from 1 to 3 depending on the QTL.     

Small- and Large-Effect Quantitative Trait Locus Interactions Underlie Variation in Yeast Sporulation Efficiency

Quantitative trait loci (QTL) with small effects on phenotypic variation can be difficult to detect and analyze. Because of this a large fraction of the genetic architecture of many complex traits is not well understood. Here we use sporulation efficiency in Saccharomyces cerevisiae as a model complex trait to identify and study small-effect QTL. In crosses where the large-effect quantitative trait nucleotides (QTN) have been genetically fixed we identify small-effect QTL that explain approximately half of the remaining variation not explained by the major effects. We find that small-effect QTL are often physically linked to large-effect QTL and that there are extensive genetic interactions between small- and large-effect QTL. A more complete understanding of quantitative traits will require a better understanding of the numbers, effect sizes, and genetic interactions of small-effect QTL.     

Detection of myostatin gene MSTN in some goat breeds (Capra hircus)

Till now not information about myostatin MSTN gene in Egyptian goat breeds. Here we show more information about MSTN in some Egyptian goat breeds to enrich the database with new sequences for Egyptian goat breeds. Our conducted study focused on detection and identifying the MSTN gene as a candidate gene of the muscles growth trait in three goat breeds (Zaraibi, Baladi and Damascus). We found the similarity between the registered sequences with the accession numbers KY463684 for Zaraibi and KY463685 for Baladi and Chinese goat breeds of the MSTN gene deposited with international gene banks by up to 99% and some other species including sheep, cows and bull breeds with percentages of 95 to 97% and between 95 to 99%, respectively. There is also a correlation between the sequences of the registered pieces of Baladi with KY463686 and Damascus and Chinese breeds with KY441464 of MSTN deposited with international gene banks by up to 99% and some other species including sheep and bull breeds at a ratio of 99% for two pieces. Results demonstrated the deposited sequences of object are part of intron 1, exon 2 is fully sequenced with Zaraibi and Baladi breeds; the intron 1, exon 1 with Baladi breed; and the intron 2, part of exon 3 with Damascus breed. Therefore, the Egyptian goat breeds consider national wealth can be used to develop breeding and improvement programs which helps in more applicable scopes like biotechnology, genetic engineering and molecular biology with the help of bioinformatics tools.     

染色体片段导入系在作物遗传育种研究中的应用

染色体片段导入系是在轮回亲本的遗传背景上只含有一个或少量供体染色体片段的家系,可作为QTL分析的重要材料。在QTL检测时,染色体片段导入系的遗传背景清楚,可有效检测微效基因及隐蔽基因,准确地评价供体染色体片段的遗传效应,打破优良基因与不良基因的连锁,提高QTL检测的效率和准确性。另外,染色体片段导入系不仅可用于QTL精细定位和基因克隆、QTL间互作、QTL与环境互作以及杂种优势的研究,同时还可用于作物聚合育种和分子设计育种。本文对染色体片段导入系的构建及其在作物遗传育种中的应用进展进行了综述。     

水稻分蘖角度的QTL定位和主效基因的遗传分析

利用水稻籼粳亚种间组合Asominori×IR24重组自交系(RIL)群体71个株系和相应的全基因组染色体片段置换系(Chromosomesegmentsubstitutionline,CSSL)群体65个株系,在2种环境下对分蘖角度性状进行了数量性状基因座(QTL)定位和上位性效应的遗传分析。在两种群体中都出现了分蘖角度的超亲分离。在RIL群体中发现了5个主效QTLs和3对上位性双位点互作标记基因座,控制水稻分蘖角度。其中在第9染色体上位于XNpb108~C506RFLP分子标记区间的qTA-9基因座在2种环境中同时出现,其贡献率平均为28·6%,增加分蘖角度的等位基因来自籼稻品种IR24。利用CSSL群体图示基因型分析,证实在第9染色体上含有RFLP标记C609和C506约15cM的染色体区段,存在增加分蘖角度的基因,来源于染色体片段供体亲本IR24,在Asominori的遗传背景中能增加分蘖角度约15°,该基因的位置与RIL群体在第9染色体上定位的QTL相同,证实了qTA-9的存在。F1表型测定及F2代遗传分析表明,来自IR24的等位基因是一个不完全显性基因。除一对上位性位点存在显著的环境互作效应外,未发现其他位点存在与环境的互作效应。不同基因的加性效应和双位点的上位性效应的共同作用可能是造成水稻分蘖角度超亲分离的主要原因。     

作物分子标记辅助选择的研究进展、影响因素及其发展策略

随着分子标记技术及其检测手段的发展,开发和应用成本的降低,分子标记辅助选择(MAS)在作物育种上的应用优势日益明显。本文综述了近年来MAS在基因聚合、基因转移和数量性状改良上的研究进展。总结了MAS的影响因素,包括标记与基因间的距离、目标性状的遗传率、群体大小、所用分子标记的数目、类型和相位等。并提出育种和定位同步进行、选择合适分子标记类型和数量、简化DNA提取方法、背景选择的逐步选择法、确定合适选择方案等MAS发展策略。