水稻生物学产量及其构成性状的QTL定位

QTL的加性效应、加性×加性上位性效应及它们与环境的互作效应是数量性状的重要遗传分量.利用IR64/Azucena的125个DH品系为群体,分析了水稻生物学产量及其两个构成性状干草产量和谷粒产量的遗传组成.用基于混合模型的复合区间作图(MCIM)方法进行QTL定位.检测到12个位点有加性主效应,27个位点涉及双位点互作,18个位点存在环境互作.结果表明水稻生物学产量和它的两个构成性状普遍存在上位性效应和QE互作效应.此外,还探讨了性状间相关的遗传基础.发现4个QTLs和一对上位性QTLs可能与生物学产量与干草产量之间的正相关有关.3个QTL可能与干草产量与谷粒产量之间的负相关有关.这些结果可能部分地解释了这3个性状相关的遗传原因.通过对水稻生物学产量及其两个构成性状所定位QTL的分析,加深了对数量性状QTL的认识.首先,QTL的上位性效应和QE互作效应是普遍存在的;其次,QTL的多效性或紧密连锁可能是遗传相关的原因,当QTL对两个性状作用的方向相同时可导致正向遗传相关,反之则为负向遗传相关,当有些QTL表现为同向作用而另一些QTL表现为反向作用时,则可削弱性状间的遗传相关性;第三,复合性状的QTL效应可分解为其组成性状的QTL效应,如果QTL对各组成性状的效应方向相反而相互抵消,可使复合性状的QTL效应不易被检测;第四,加性效应的QTL常参预构成上位性效应,而具有上位性效应的QTL并非都有加性主效应,表明忽略上位性的QTL定位方法会降低检测QTL的功效;最后,鉴别不同类型的QTL效应有利于指导育种实践,选择主效QTL适用于多环境,QE互作QTL适用于特定环境,对上位性QTL应强调选择基因组合而并非单个基因.     

利用最大似然法进行水稻产量性状基因的分子作图

本研究根据对估计标记－数量性状基因座位（ＱＴＬ）之间重组率的两种分析方法（矩量法和最大似然法）、两种方差模型（ＱＴＬ基因型之间的方差同质和异质模型）的分析,揭示了ＬＯＤ值在标记－ＱＴＬ连锁检测上所得结果的相关性高于重组率估计值的相关性。采用最大似然法和异质方差模型,估计了水稻产量构成有关的ＱＴＬ与分布于１１对染色体上的５１个限制性片段长度多态性（ＲＦＬＰ）标记之间的重组率,并对似然比（以ＬＯＤ值表示）进行Ｘ￣２检验,发现７个存在显著连锁关系的标记－性状组合,其平均重组率为１０．０％。这些标记分布于第１、５、６、８和１１等５对染色体上,涉及７个ＲＦＬＰ标记和３个产量构成性状,即每穗颖花数（ＲＧ５７３、ＲＺ６１７、ＲＧ１０３）、单株穗数（ＲＧ６４Ｂ）和每穗实粒数（ＲＧ１０１、ＲＧ２４４、ＲＧ６５３）。     

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。     

与水稻籼粳分化有关的穗颈维管束性状基因的分子标记定位

水稻穗颈维管束数及其与穗一次枝梗数之比（V／R）是与籼粳分化有关的重要性状,采用籼粳交（圭630／02428）杂种F1花药培养获得的DH群体,对水稻穗颈维管束数,穗一次枝梗数及V／R比进行了QTL分析,检测到3个控制穗颈维管束数的QTL;其中,效应最大的qVB-8的贡献率为31．1％,加性效应值为1．96％,增效等位基因来自灿稻亲本圭630,2个控制一次枝梗数的QTL效应较小,但分别与控制穗颈维管束数的2个QTL同位,检测到影响V／R比的3个QTL,其中,效应最大的qV/R-1的贡献率为25．3％,被定位于第1染色体上,与落粒性基因sh-2紧密连锁（亦或为一因多效）。此外,还检测到4对和2对分别控制穗颈维管束数和V／R比的互作QTL。结果分析表明,水稻穗颈维管束数与穗一次枝梗数受不同的多基因系统控制,但这2个多基因系统的某些位点在基因组中具有同位性;在第1染色体上,控制V／R比,且效应最大的qV/R-1所在的染色体区段在水稻籼粳分化过程中可能具有重要作用。     

水稻QTL定位研究进展

水稻的许多重要农艺性状均属于数量性状,研究水稻数量性状遗传对水稻育种具有十分重要的意义.近年来大量的研究揭示了水稻QTL的基本特征,剖析了重要农艺性状的遗传基础,给水稻遗传改良带来了新策略,不断深入的研究已经完成了水稻特定数量基因的精细定位和克隆,到目前为止已经有一万多个水稻QTL进行了定位,其中有19个进行了克隆,这对水稻育种具有十分重要的意义.本文主要综述了QTL定位的理论基础,水稻QTL定位的研究进展,并对水稻QTL研究的趋势进行了展望.     

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。     

利用重组自交系进行陆地棉产量及产量构成因子性状的QTL定位

以高产陆地棉栽培品种中棉所12和8891的杂交组合湘杂棉2号为材料,采用单粒传法构建了含有180个家系的重组自交系(RILs)群体。本研究的目的是分析产量及其构成因子的相互关系并进行相应的QTL定位。重组自交系群体、两亲本和F1于2002年、2003年分别种植于南京农业大学江浦实验农场和江苏省灌云棉花基地。收获每行中间五株的籽棉并考察产量及产量构成因子性状。调查的产量及产量构成因子性状包括单株籽棉产量、单株皮棉产量、单株铃数、铃重、衣分、衣指和籽指。筛选了4,106对SSR引物和384个AFLP引物组合,分别得到127和18个多态位点;此外,2个RAPD引物、1个SRAP引物组合以及来自亲本8891的显性黄花药基因P1也被用来作为标记检测群体基因型。最终共获得149个多态位点,其中132个位点分布于26个染色体/连锁群,覆盖865.20cM,约占棉花基因组的18.57%,标记间平均距离6.55cM。利用此遗传图谱结合重组自交系群体3个环境下的产量及产量构成因子性状,应用QTLCartographer2.0的复合区间作图法进行单位点QTL定位。对各环境资料的分离分析共定位出34个QTL,而利用三环境平均值的联合分析定位出15个QTL。本研究定位的QTL可为棉花产量育种提供信息,其中衣分QTLqLP-A10-1在联合分析及分离分析下的两个环境都能检测到,可能对标记辅助选择有实际应用价值。通径分析结果表明,各产量构成因子中,铃数对皮棉产量贡献最大,这与产量构成因素性状在F1的杂种优势表现一致;因此,在棉花育种上,可优先考虑单株铃数并结合其它产量构成因素进行品种选育和杂交组合选配。     

水稻QTL分析的研究进展

水稻许多重要的性状是由多基因控制的数量性状,经典的数量遗传学只能把数量性状作为一个整体进行研究。近年来．高密度分子标记连锁图的构建和有效的生物统计学方法的发展使人们对数量性状遗传基础的研究出现了革命性的变化。通过对不同群体内的个体或品系的分子标记基因型和表型数据的共分离分析,能对QTL进行检测和定位。本文对QTL定位的原理和方法进行了介绍,从QTL的数目和效应、上位性效应、QTL基因型与环境的互作、相关性状的QTL以及个体发育不同阶段的QTL等方面对水稻QTL分析的研究进展进行了综述。水稻基因组测序计划已经完成,本文还对基因组时代水稻QTL精细定位和克隆的方法进行了探讨,对QTL分析在水稻育种中的应用前景进行了展望。     

水稻叶绿素含量的QTL定位

利用由两个籼稻品种Acc8558和H359杂交构建的一个包含131个株系(F19)的重组自交系群体,及其相应的包含147个RFLP和78个AFLP标记的遗传图谱,采用多性状复合区间定位方法,对控制水稻叶绿素含量的QTL进行了定位分析。对叶绿素a和叶绿素b含量各检测到6个QTL,其中5个QTL在两性状问是相同的。这些QTL主要分布在第1和第4染色体上,因此这两条染色体对叶绿素含量是重要的。QTL qChlAlc／qChlBlb(二者位置相同)在4个观测时期均表现较大效应,且在最后的剑叶期贡献最大,因此对叶绿素含量最为重要。另两个QTL(qCh-LA4a／qChlB4a和qChlA4b／qChlB4b)只在第2次观测时期效应显著,表明它们只在特定发育阶段发挥作用。     

水稻产量相关QTL研究现状

产量是最为复杂的数量性状,对它的遗传机理了解甚微。近15年来,许多学者利用随机分离群体定位了许多影响水稻产量及其组分的QTL,即以QTL定位的方法对产量潜力进行遗传剖析。试验证明上位性效应对产量及其组分性状遗传变异起着重要作用,但目前大多数QTL研究仍侧重于发掘和克隆单个主效QTL,然而对单一基因／QTL的深入了解还不足以诠释复杂性状遗传基础的全貌,还没有为育种家提供足够的可应用于分子标记辅助育种的遗传信息并用于提高水稻产量。笔者认为今后的数量性状研究尚需加强复杂性状QTL遗传网络的发掘,在改良水稻品种性状的同时发展并完善QTL研究。     

玉米5个农艺性状的QTL定位

利用“豫玉22”构建的266个玉米F2：3家系为材料,通过一年两点的随机区组田间试验和分子标记分析,研究了玉米穗位高、雄穗分支数、茎粗、抽雄期、吐丝期5个重要农艺性状。相关分析表明,穗位高、雄穗分支数、茎粗与单株产量显著正相关,抽雄期与吐丝期高度正相关,雄穗分支数与茎粗显著正相关。采用复合区间作图法,通过500次排列测验分别确定各性状的LOD阈值,在武汉和襄樊两地共定位了7个穗位高QTL、9个雄穗分支数QTL、8个茎粗QTL、9个抽雄期QTL和7个吐丝期QTL;这些QTL在染色体上分布不均匀,具有集中分布的特点。研究表明,数量性状间的表型相关可能源于控制数量性状的QTL位点间的相关。     

水稻光合功能相关性状QTL分析

利用粳稻Kinmaze／籼稻DV85杂交后代单粒传衍生的81个F11家系所组成的重组自交系（Recombinant Inbred Lines,RILs）群体,研究水稻光合功能相关性状的数量性状基因座（QTL）。在水稻抽穗后7d测定叶片全氮含量（TLN）、叶绿素a／b比值（Chl．a：b）和叶绿素含量（Chl）。共检测到6个QTL,各QTL的LOD值为2．66～4．81,贡献率为11．2％-29．6％,其中,在第1、2和11染色体上检测到3个与全氮含量相关的QTL,相应贡献率为17．3％、15．3％、13．7％;在第3和4染色体检测到2个与叶绿素a／b比值相关的QTL,贡献率为13．8％和29．6％;在第1染色体检测到1个与叶绿素含量相关的QTL,贡献率为11．2％。4个QTL为本研究新检测的基因座。有趣的是,控制叶绿素含量的qCC-1位于第1染色体上RFLP标记C122附近,与已报道的NADH-谷氨酸合成酶基因位置一致,而叶绿素合成始于谷氨酸,暗示该基因座与水稻光合功能关系极为密切。然而,对抽穗后30d叶绿素含量进行QTL分析,结果未检测到与其相关的QTL,表明控制叶绿素含量qCC-1效应随水稻叶片的衰老而降低。     

Improving QTL Mapping Resolution Based on Genotypic Sampling—a Case Using a RIL Population

The QTL mapping results were compared with the genotypically selected and random samples of the same size on the base of a RIL population. The results demonstrated that there were no obvious differences in the trait distribution and marker segregation distortion between the genotypically selected and random samples with the same population size. However, a significant increase in QTL detection power, sensitivity, specificity, and QTL resolution in the genotypically selected samples were observed. Moreover, the highly significant effect was detected in small size of genotypically selected samples. In QTL mapping, phenotyping is a more sensitive limiting factor than genotyping so that the selection of samples could be an attractive strategy for increasing genome-wide QTL mapping resolution. The efficient selection of samples should be more helpful for QTL maker assistant selection, fine mapping, and QTL cloning.     

水稻加工品质数量性状基因座 (QTLs)分子定位研究

检测了Lemont/特青RI群体212个株系的糙米率（BR）,精米率（MR）和整精米率（HR）等3项加工品质性状,利用RFLP连锁图和线性模型的复合区间作图方法（QTLMapperV1.0)进行QTL定位研究。群体呈边境分布,双向超亲现象明显,HR较BR,MR变异范围更大并偏向低值方向;分别检测到1个MR,4个HR主效QTL,其中QHr6和QHr7等2个基因座具有较大遗传效应;分别检测到12对影响BR、5对影响MR,16对影响HR的上位性基因座,上位性效应的影响大于主效QTLs,不同性状或同一性状上位性效应通过共同的区间形成复杂的互相联系。     

杂交水稻中超显性效应的分析

本文提出亚群体分析法,在二个衍生于杂交稻推广组合的F2群体中,挑选均匀分布于连锁图谱的DNA标记作为固定因子,分别根据每个固定因子的基因型将F2群体分成三类亚群体：母本型（I型）、父本型（II型）和杂合型（III型）。在大量III型亚群体中,杂合度与产量和穗数呈显著正相关。在表现这种相关性的III型亚群体内分析产量QTL和穗数QTL,发现超显性作用是研究组合杂种优势的主要遗传基础。 Abstract:Two F2 populations were each derived from a commercial hybrid and used for identification of genetic factors contributing to heterosis of rice.DNA markers distributing evenly in the linkage maps were selected as fixing factors.The F2 populations were divided into three types of sub-populations based on the genotypes of each fixing factor:maternal type (Type I),paternal type (Type II) and heterozygous type (Type III).In a large number of Type III sub-populations,significant correlations were observed between heterozygosity and grain yield,and between heterozygosity and number of panicle.QTL analysis in Type III sub-populations showing such correlations indicated that over-dominance was the major genetic basis of heterosis in the two crosses.     

小麦萌发期抗旱和耐盐性状的QTL分析

该研究以‘山农0431×鲁麦21’RIL群体及其父母本为材料,用20%PEG-6000溶液和100 mmol·L-1 NaCl溶液分别模拟干旱和盐环境,对12个小麦萌发期抗旱耐盐相关性状进行测定,结合已构建的分子标记遗传图谱对小麦萌发期抗旱、耐盐的相关性状进行QTL分析,为小麦抗旱、耐盐基因的克隆和分子标记辅助选择提供参考。结果表明:(1)正常、干旱和盐胁迫3种处理下共检测到143个QTL。检测到相对高频QTL(RHF-QTL)29个,平均贡献率范围为4.39%~13.28%,贡献率在10%以上的主效RHF-QTL有10个。(2)检测到胁迫下特异表达的RHF-QTL共17个,正常处理下特异表达的RHF-QTL为8个,稳定表达的RHF-QTL为4个。(3)QTL分析结果表明,7个RHF-QTL形成了3个QTL簇,且分布在2D、4D和5B等3条染色体上,其中:QC1位于2D染色体的wPt-6847~D-1172783区间,包括3个QTL(QRl-2D.2、QSdw-2D.3、QTdw-2D);QC2位于4D染色体短臂的D-2245724~D-1108531区间,包括2个QTL(QSl-4D、QShl-4D);QC3位于5B染色体的D-982263~S-1083095区间,包括2个QTL(QSl-5B.2、QTdw-5B.1)。     

BC群体不同连锁模式分子区间标记QTL作图相关方法的精确度分析

该文分析了BC群体不同连锁模式分子区间标记QTL作图相关方法的精确度,提出了相应参数的适用范匿,连锁顺序的检测方法,分析步骤,为QTL作图提供了理论基础。     

Mapping QTL controlling yield and yield components in a spring barley (Hordeum vulgare L.) cross using marker regression

An RFLP map constructed from 99 doubled haploid lines of a cross between two spring barley varieties (Blenheim × Kym) was used to localize quantitative trait loci (QTL) controlling grain yield and yield components by marker regression and single-marker analysis. Trials were conducted over three years. Genotype-by-year interaction was detected for plant grain weight and ear grain weight so they were analysed separately for each year. None was detected for thousand-grain weight and ear grain number so data were pooled over years. A total of eleven QTL were detected for plant grain weight over two years and fourteen for ear grain weight over three years. Seven QTL were detected for plot yield. The locus with the largest effect was on chromosome 2(2H)L and accounted for 19% of the variation in the progeny. Eight QTL were detected for thousand-grain weight and five for ear grain number. Many of the QTL detected were in comparable positions in each year. Yield and yield components were only partly correlated. Comparisons based on common RFLP markers showed that some QTL were found in positions similar to those identified in other studies. For a number of QTL the identification of linked markers provided suitable opportunities for marker-assisted selection and improvement of barley and reference markers with which to analyse the homoeologous chromosome regions of wheat and other cereals.