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。     

A multiparent advanced generation inter-cross population for genetic analysis in wheat

We present the first results from a novel multiparent advanced generation inter-cross (MAGIC) population derived from four elite wheat cultivars. The large size of this MAGIC population (1579 progeny), its diverse genetic composition and high levels of recombination all contribute to its value as a genetic resource. Applications of this resource include interrogation of the wheat genome and the analysis of gene-trait association in agronomically important wheat phenotypes. Here, we report the utilization of a MAGIC population for the first time for linkage map construction. We have constructed a linkage map with 1162 DArT, single nucleotide polymorphism and simple sequence repeat markers distributed across all 21 chromosomes. We benchmark this map against a high-density DArT consensus map created by integrating more than 100 biparental populations. The linkage map forms the basis for further exploration of the genetic architecture within the population, including characterization of linkage disequilibrium, founder contribution and inclusion of an alien introgression into the genetic map. Finally, we demonstrate the application of the resource for quantitative trait loci mapping using the complex traits plant height and hectolitre weight as a proof of principle.     

直播水稻茎鞘非结构碳水化合物积累与转运的遗传剖析

为了揭示水稻（Oryza sativa）茎鞘非结构碳水化合物（nonstructural carbohydrate, NSC）积累与转运的遗传基础, 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5个相关性状进行了QTL定位。始穗期和成熟期共检测到3个茎鞘NSC含量QTL, 分别位于第1、9和12染色体上, 贡献率分别为13%、7%和7%, 增效等位基因均来自特青。检测到的2个NSC转运率QTL均位于第12染色体上, 贡献率分别为8%和14%。检测到的结实率和千粒重QTL分别为3个和4个, 3个结实率QTL的贡献率分别为9%、24%和6%, 4个千粒重QTL的贡献率分别为14%、11%、12%和13%。进一步的分析表明,来自Lemont的等位基因降低成熟期茎鞘NSC含量的同时却能提高NSC转运率、结实率和千粒重, 而来自特青的等位基因对NSC转运率和结实率均有增效作用, 这为性状间表型相关提供了重要的遗传解释。     

应用重组自交系群体定位大豆抗虫QTL

以大豆组合科丰1号×南农1138-2衍生的重组自交系(RIL)群体为材料构建遗传连锁图谱, 利用软件 Cartographer V.2.5 采用复合区间作图法检测定位大豆抗虫QTL。以斜纹夜蛾幼虫重为抗性指标, 检测到 1 个与抗虫性有关的 QTL, 位于G20-O连锁群上, 其端距离为31.91 cM, 加性效应估计值为0.0408, 对性状变异的解释率为 11.74％; 以蛹重为抗性指标, 检测到 2 个与抗虫性有关的 QTL, 分别位于G8-D1b+W和G17-L连锁群上, 其端距离分别为 14.71 cM和0.01 cM, 加性效应估计值分别为-0.0139和0.0103, 对性状变异的解释率分别为 11.30％和6.36％。     

02428×合系35的RIL群体糙米总黄酮与总生物碱含量的遗传分析

测定了水稻02428与合系35杂交培育的222个RIL(重组自交系)及其亲本的发芽糙米和糙米总黄酮和生物碱含量,对其进行遗传分析及探讨了发芽糙米和糙米中总黄酮、生物碱的含量变化.结果表明,RIL群体发芽糙米和糙米中总黄酮、生物碱呈现广泛的遗传变异,糙米总黄酮含量略高于发芽糙米,但两者均呈正态分布,类似于性状的分布特征.RIL群体发芽糙米生物碱含量是糙米的1.5倍,且两者呈偏态分布;为功能水稻的遗传及品种选育提供了一定的理论依据.     

利用RIL群体进行小麦品质性状及其与产量性状的相关分析

利用小麦重组自交系(RIL)群体,对小麦主要品质性状、及其与产量的关系进行了分析。结果表明,RIL群体品质、产量性状都表现了较大的变异幅度;蛋白质各性状内、淀粉各性状内相关性多数显著,但二者之间相关性多不显著,这说明在小麦品种改良中,优良的蛋白质性状和优良的淀粉性状可以兼得;稳定时间、沉降值等重要的加工品质性状和淀粉性状与产量相关不显著,说明加工品质可以与产量很好地协调起来;适当降低千粒重,增加穗数,有利于强筋的形成和粘度的提高;矮杆、半矮杆性状能够与良好的加工品质、高蛋白质含量、高GMP含量协调起来。     

利用RIL和CSSL群体检测水稻种子休眠性QTL

利用由梗稻品种Asominori与籼稻品种IR24的杂交组合衍生的重组自交F10。家系(Recombinant Inbred Lines,RIL)群体及其衍生的染色体片段置换系(Chromosome Segment Substitution Lines,CSSL)群体,进行了种子休眠性QTL的检测和遗传效应分析。其中CSSL群体有2个,即CSSLl(以Asominori为背景,置换片段来自IR24)和CSSL2(以IR24为背景,置换片段来自Asominori)。在RIL群体上共检测到3个种子休眠性QTL,分别位于第3、6和9染色体上;在CSSL1群体中检测到分布在第1、3和7染色体上的3个休眠性QTL;而在CSSl2群体上检测到的3个QTL则分别位于第1、2和7染色体上。同时在两套CSSL群体上,分别检测到位于第1、7染色体上位置相近且效应一致的休眠性QTL,分析表明其所在的Asominori片段含对种子休眠性的增效基因,相应的IB24段含有减效基因。     

QTL mapping of resistance to Fusarium ear rot using a RIL population in maize

Fusarium ear rot is a prevalent disease in maize, reducing grain yields and quality. Resistance breeding is an efficient way to minimize losses caused by the disease. In this study, 187 lines from a RIL population along with the resistant (87-1) and susceptible (Zong 3) parents were planted in Zhengzhou and Beijing with three replications in years 2004 and 2006. Each line was artificially inoculated using the nail-punch method. Significant genotypic variation in response to Fusarium ear rot was detected in both years. Based on a genetic map containing 246 polymorphic SSR markers with average genetic distances of 9.1 cM, the ear-rot resistance QTL were firstly analyzed by composite interval mapping (CIM). Three QTL were detected in both Zhengzhou and Beijing in 2004; and three and four QTL, respectively, were identified in 2006. The resistant parent contributed all resistance QTL. By using composite interval mapping and a mixed model (MCIM), significant epistatic effects on Fusarium ear rot as well as interactions between mapped loci and environments were observed across environments. Two QTL on chromosome 3 (3.04 bin) were consistently identified across all environments by the two methods. The major resistant QTL with the largest effect was flanked by markers umc1025 and umc1742 on chromosome 3 (3.04 bin), explaining 13–22% of the phenotypic variation. The SSR markers closely flanking the major resistance QTL will facilitate marker-assisted selection (MAS) of resistance to Fusarium ear rot in maize breeding programs.     

水稻RIL群体苗期耐冷性QTL分析

水稻苗期冷害是影响早春季节和高纬度地区水稻成苗和秧苗生长的重要限制因素之一。为了鉴定控制水稻苗期耐冷性的QTL,研究采用了1个水稻“粳籼交”重组自交系(RIL)群体,结合1张高密度分子遗传图谱,对3叶期幼苗经过10℃冷处理3d、恢复培养2d和4d时的秧苗存活率进行复合区间作图。亲本Lemont和特青的苗期耐冷性具有极显著差异,Lemont的苗期耐冷性很强,而特青对低温敏感。在重组自交系群体中,苗期耐冷性表现为连续变异,在两个方向上均出现大量超亲分离。共检测到5个水稻苗期耐冷性QTL,分别位于水稻1、3、8和11号染色体上,单个QTL对性状的贡献率为7％～21％。其中,4个QTL的增效基因来源于亲本Lemont,另1个QTL的增效基因来源于亲本特青。2个主效QTL(qSCT-3和qSCT-8)分别位于3号染色体标记区间RM282-RM156和8号染色体标记区间RM230—RM264,对性状的贡献率达到或接近20％,被检测到的LOD值显著较高,其增效基因均来自于耐冷性亲本Lemont。研究结果进一步揭示了水稻苗期耐冷性QTL具有丰富的位点多样性,表明耐冷性普遍较强的粳稻是发掘苗期耐冷性优异基因的主要稻种资源。     

两种肥力水平下水稻苗高QTL的比较分析

利用一个来源于粳／籼交组合的水稻重组自交系群体进行盆栽试验,设正常肥力(对照CK)和低肥力(不施肥)2个处理,分别在播种后25d(时期Ⅰ)和50d(时期Ⅱ)取样测定秧苗的苗高。结合一张含有198个标记的高密度分子遗传图谱,对性状进行复合区间作图。共检测到8个水稻苗高QTL,分别位于第1、3、5、6、8和10号染色体上,各QTL对性状的贡献率为4％～12％。通过对2种肥力水平下水稻苗高QTL的比较分析,发现大多数QTL只在1种肥力水平下表达,QTL与不同肥力水平之间存在着显著的互作。唯一一个在2种肥力水平下均能稳定起作用、而且加性效应的方向一致的QTL是qSH-3-2,该QTL位于3号染色体标记区间RM156-RM16,其加性效应值为正,增效基因来自于亲本Lemont。此外,有3个QTL(qSH-1、qSH-3-3和qSH-5)在2个抽样时期均起作用,且加性效应的方向一致。对利用分子标记辅助选择改良水稻品种的耐低肥特性的育种策略进行了讨论。