栽培稻抗旱性相关性状QTL的定位

就分子标记技术的发展及其应用于栽培稻的抗旱性相关性状QTL定位的研究进展作了初步阐述.     

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。     

基于玉米导入系群体的3个农艺性状QTL分析

通过回交育种程序结合SSR标记构建以玉米自交系农系531为受体亲本、10个具有不同农艺性状的自交系为供体的染色体片段导入系群体,在该群体BC3F3世代,利用GGT32图示基因型软件和Windows QTL IciMapping v1.0对导入片段进行检测、并结合田间调查对控制玉米穗位高、穗上叶夹角和株高的QTL进行分析.研究表明,导入系群体的创建在遗传结构上改良了农系531穗位偏高、穗上叶夹角偏大的不足,并得到基本符合育种目标的改良株系.通过QTL分析,在具有相同性状改良的单株上,分别检测到4个包含穗位高、4个包含穗上叶夹角和6个包含株高QTL的共同的导入染色体片段.     

基于染色体置换系的野生稻抽穗期及紫色性状QTL的鉴定

利用一套以9311为背景的普通野生稻染色体片段置换系群体为研究材料,进行野生稻相关QTL的定位与基因的鉴定。在多年多点的抽穗期调查数据基础上,结合200多个分子标记引物的基因型鉴定结果,定位到11个与抽穗期相关的QTL;选取携带相关QTL导入片段的两个置换系进一步研究,发现2个抽穗期主效QTL均为已克隆基因的等位基因。利用叶鞘、稃尖、柱头颜色与9311差异显著的一个单片段置换系定位到来自野生稻的紫色性状基因Or C,初步鉴定与栽培稻的等位基因功能不同。这些结果再次表明染色体片段置换系是行之有效的QTL定位以及基因发掘的遗传群体。通过对抽穗期、紫色性状相关QTL的定位与基因的鉴定,为进一步的功能研究提供了基因资源。     

陆地棉早熟相关性状的QTL定位与相关基因的初步鉴定

早熟性状是棉花遗传改良的目标性状之一,鉴定棉花早熟性状QTL具有重要育种价值。以陆地棉早熟品系EM019(Early-maturity 019)和陆地棉晚熟品种鲁棉研37号（LMY37,Lumianyan 37）为亲本杂交,构建了包含312个株系的重组自交系群体（RILs,recombinant inbred lines）,采用复合区间作图法对该RIL群体在山东临清（2019,2020,2021年）、新疆轮台（2019年）4个环境条件下的开花时间、吐絮率、铃重、衣分进行QTL检测,共获得21个QTLs。其中7个与开花时间相关,加性效应在0.30～1.01之间,解释表型变异率为2.56%～17.71%;8个与吐絮率相关,加性效应在-5.81～-2.39之间,解释的表型变异率为4.66%～20.44%。这些QTLs大多成簇分布在A05、D03和D08染色体上。对D08染色体上的一个QTL簇进行相关基因鉴定,筛选出124个相关基因,结合LMY37和EM019在长日照和短日照处理下不同叶龄期的转录组数据,通过GO富集和热图分析,获得了3个可能与早熟相关的基因：GH＿D08G0636、GH＿D0...     

羽衣甘蓝裂叶相关性状遗传分析

以羽衣甘蓝圆叶自交系‘0835’和裂叶自交系‘0819’为亲本,调查P1、P2、F1、F2群体莲座期4个裂叶相关性状表型数据,运用‘四世代主基因+多基因’遗传模型,对叶长、叶宽、叶形指数、叶缘缺刻数4个叶形相关性状进行遗传分析,探讨羽衣甘蓝裂叶相关性状的遗传规律,为羽衣甘蓝裂叶性状遗传、QTL定位及新品种选育奠定基础。结果表明:(1)4个性状均存在一定的杂种优势,其中叶缘缺刻数中亲优势达显著水平,4个性状均存在负向超亲优势。(2)叶长和叶宽均符合E-4模型,即由2对等加性主基因+加性-显性多基因共同控制;叶长主基因遗传率为83.80%,多基因遗传率为1.05%;叶宽主基因遗传率为22.28%,多基因遗传率为61.92%。(3)叶形指数和叶缘缺刻数均符合E-1模型,即由2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制;叶形指数主基因遗传率为93.73%,多基因遗传率为2.59%;叶缘缺刻数主基因决定了表型变异的91.18%。     

大豆重要农艺性状的QTL分析

应用栽培大豆科丰1号（♀）和南农1138-2（♂）杂交得到的F9代重组自交系（RILs）群体（201个家系）,构建了含302遗传标记、覆盖2363.8cM、由22个连锁群组成的遗传连锁图谱。采用区间作图法,对该群体的主要农艺性状的调查数据进行QTL分析,表明与开花期、成熟期、株高、主茎节数、每节荚数、倒状性、种子重、产量、蛋白质和含油量等10个重要农艺性状连锁的QTL位点34个,每个数量性状的遗传变异是由多个QTL位点决定的。与产量有关的农艺性状的一些QTL集中在几个连锁群上。     

茶陵野生稻冷响应基因OrCrZFl的克隆与生物信息学分析

OrCrZFl基因是基于水稻基因表达芯片分析从茶陵野生稻中筛选出的一个受低温诱导、编码类锌指蛋白的基因。以茶陵野生稻为材料,用RT-PCR方法扩增获得了包含其完整ORF的cDNA克隆。根据其ORF进行预测,该基因编码一个包含492个氨基酸残基的蛋白,其理论分子量为51.895 kD,pI=6.21。经蛋白质相似性比对,其编码蛋白与日本晴第8号染色体上Os08g0536300基因编码的蛋白质(GenBank登录号:XP_015649825.1,zinc finger protein CONSTANS-LIKE 14)氨基酸序列一致性为98.37%;其第145位到第492位氨基酸序列与籼稻93-11的预测蛋白(EEC83950.1, hypothetical protein OsI_30045)一致性为96.55%;其第16位到第492位氨基酸序列与谷子(Setaria italica)、高粱(Sorghum bicolor)、玉米(Zea mays)、粗山羊草(Aegilops tauschii subsp.tauschii)及穿心莲(Panicum hallii)编码的蛋白(zinc finger protein CONSTANS-LIKE 14/15)一致性为67.35%～72.47%。对其可能的启动子区域序列分析,发现多个可能与逆境或逆境激素反应有关的顺式作用元件。基于以上结果,我们认为该基因为一新的野生稻耐冷候选基因。     

晒晾烟重要农艺性状遗传分析

以8个优良的晒晾烟品种(系)为亲本,配置完全双列杂交,进而利用基于混合线性模型的统计学方法,对晾晒烟株高、叶数、节距、腰叶长、腰叶宽以及茎围6个主要农艺性状进行遗传分析。结果表明,在多数农艺性状遗传中加性效应和显性效应都起重要作用,但所占比例有所不同,腰叶长和叶数主要受加性效应影响,而株高、节距、腰叶宽和茎围性状显性效应起主要作用;6种重要农艺性状狭义遗传率由高到低分别为:腰叶长>叶数>株高>节距>腰叶宽>茎围,其中,腰叶长和叶数狭义遗传率较高,分别为0.35和0.33,适合进行早代选择。另外,估算了供试材料的遗传效应值,并对各亲本及组合的育种利用价值进行了评价。本研究为晒晾烟重要农艺性状遗传改良提供了一定的理论依据。     

番茄可溶性固形物的动态QTL及相关性状

利用TD22×HT-1-1-1-1组合产生的206个F2:3家系进行番茄可溶性固形物及相关性状的动态QTL定位,并对3个时期的可溶性固形物与果重、果型指数、可溶性糖、VC及有机酸进行相关性分析.结果表明在番茄果实发育的3个时期可溶性固形物的QTL位点存在差异,绿熟期和红熟期分别检测到4个、8个QTL位点,呈现动态变化,两个时期同时检测到LEαat006和Tomato|TC162363两个标记,对辅助选择育种有重要意义.研究发现3个时期可溶性固形物存在极显著差异,不同时期可溶性固形物的主要相关性状不同.绿熟期与可洛性糖呈显著正相关,与果重呈显著负相关;黄熟期与可溶性糖和有机酸呈显著正相关;红熟期与可溶性糖和有机酸呈显著正相关,与果重呈显著负相关.在各性状相关性分析的基础上建立线性回归模型,利用非参品种进行检验,拟合度达到95%以上.     

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。     

玉米开花期相关性状的QTL分析

利用玉米强优势组合(Mo17×黄早四)自交衍生的191个F_2单株构建了由SSR和AFLP标记组成的分子连锁图谱,用F2进一步自交产生的184个F_(2:3)家系调查散粉期、吐丝期和开花-吐丝间隔期(ASI)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,在两个生长环境下定位了与散粉期、吐丝期和ASI相关的QTL数目分别为13、7和5个,检测到3对控制散粉期、17对控制吐丝期和5对控制ASI的上位性效应位点;同时发现了与环境存在显著互作的3个散粉期、3个吐丝期和2个ASI单位点标记区域以及1对散粉期、3对吐丝期和2对ASI上位性效应区域.对玉米散粉期、吐丝期和ASI遗传基础中遗传因素相对作用大小分析表明,加性效应、部分显性效应和上位性效应是玉米开花期相关性状的重要遗传基础.     

家蚕重要经济性状的QTL定位研究

利用AFLP技术, 对家蚕品系C₁₀₀和大造的回交一代BC₁群体进行了连锁图谱的构建. 在此基础上, 利用WinQTLCart2.0软件分析了影响家蚕全茧量、茧层量、茧层率和蛹体重等4个重要经济性状的QTL, 通过复合区间作图分析共检测到11个QTLs, 其中控制全茧量的QTLs有 2个, 分别定位在第6, 19两个连锁群上; 控制茧层量的QTLs有3个, 分别定位在第3, 14, 19三个连锁群上; 控制茧层率的QTLs有3个, 分别定位在第2, 11, 15三个连锁群上; 控制蛹体重的QTLs有3个, 分别定位在第2, 14, 19三个连锁群上. 利用紧密连锁的分子标记将不同的增效QTLs进行聚合, 为优质高产家蚕新品种的选育打下了极好的基础.     

大豆耐旱种质鉴定和相关根系性状的遗传与QTL定位

从301份黄淮海和长江中下游地区代表性大豆地方品种和育成品种(系)中按根系类型选取59份,在苗期干旱胁迫和非胁迫条件下对地上部和地下部性状进行2年重复鉴定,发现材料间性状隶属函数值具有丰富遗传变异,以株高、叶龄、根干重和茎叶干重隶属函数的算术平均数为抗旱综合指标从中筛选出汉中八月黄、晋豆14,科丰1号,圆黑豆等强耐旱型(1级)和临河大粉青、宁海晚黄豆等干旱敏感型(5级)材料。比根干重、比总根长、比根体积与耐旱隶属函数平均值均呈极显著正相关,可作为耐旱性的根系性状指标。利用“科丰1号×南农1138 2”(1级×4级)衍生的RIL群体为材料,对耐旱相关根系性状采用主基因 多基因混合遗传模型分离分析法进行遗传分析并进行QTL定位。结果表明,该两亲本间比根干重、比总根长、比根体积的遗传均为两对主基因加多基因模型,后两者主基因间有连锁(重组率分别为4.30%和1.93%);主基因遗传率为62.26%～91.81%,多基因遗传率为2.99%～24.75%;耐旱相关根系性状各主要由1对主基因控制,另1对效应较小。QTL分析检测到5、3、5个QTLs分别控制比根重、比根总长、比根体积,位于N6 C2、N8 D1b W、N11 E、N18 K连锁群上。3性状各有1个贡献率大的QTL(Dw1,Rl1,Rv1),而且均位在N6 C2的STAS8_3T STAS8_6T相同距离的区段上,其他QTLs效应均较小。分离分析与QTL定位的结果相对一致。     

高粱抗旱性鉴定方法及相关QTL定位研究进展

高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]是世界上重要的粮食、饲料、纤维和能源作物之一,因其根系发达、叶片蜡质层厚密、渗透调节能力强、光合效率高等特点,在干旱条件下具有很强的适应性。因此,高粱在气候变化、水资源短缺和满足世界粮食需求等方面发挥着重要的作用。干旱是制约世界农业生产的主要逆境因素之一,如何解决高粱在干旱条件下的产量问题仍然是育种工作者面临的巨大挑战。为了给高粱抗旱育种提供参考,本文综述了高粱抗旱性的鉴定方法、鉴定指标和优异抗旱种质资源,以及高粱花前抗旱和花后抗旱相关性状QTL定位的研究进展,并对高粱抗旱性研究的发展趋势提出了展望。认为应建立规模化高粱种质资源抗旱鉴定体系、选择合适的全生育期自然鉴定地点,筛选抗旱种质资源;利用高通量测序技术,高效挖掘高粱抗旱性基因;建立高粱遗传转化体系、运用基因编辑等生物技术,加快高粱抗旱育种进程。     

东乡野生稻低温发芽力QTL定位及超级稻耐冷改良

低温发芽力是限制直播稻种子成苗的主要因素之一。研究低温发芽力遗传及分子机制对选育适宜直播的优良水稻新品种意义重大。本研究利用东乡野生稻和超级稻沈农265通过多代回交和自交的方法构建的回交重组自交系群体,根据农艺性状和低温发芽力的综合表现,筛选了10份综合农艺性状良好且低温发芽力较强的株系,为超级稻沈农265低温发芽力的改良提供了基础材料。采用集团分离分析法(BSA),共检测到4个标记与低温发芽力连锁,分别是2号染色体RM324和RM166、5号染色体RM534和9号染色体RM257。进一步通过连锁分析,鉴定出15个低温发芽力相关QTL,分别位于第1、2、4、5、6、7和11号染色体,这些QTL的LOD值介于2.57~5.00之间,QTL贡献率介于11.48%~17.72%之间。其中位于2号染色体的qGP-2-1和qGP-2-4与BSA法检测到的连锁标记RM324和RM166一致,这两个位点可用于低温发芽力分子标记辅助选择。     

茶陵野生稻冷响应基因OrCr3的克隆及其生物信息学分析

OrCr3(Oryza rufipogon cold responsive gene 3)是一个从茶陵野生稻中发现的受低温诱导表达的基因.以茶陵野生稻为材料克隆了其cDNA及其启动子区域序列,生物信息学分析表明,该基因的完整ORF(open reading frame)长为1 110 bp,推测编码一个由369个氨基酸残基组成的山梨糖醇脱氢酶蛋白,理论相对分子质量为39.3 kD,pI值为6.03;山梨糖醇脱氢酶具有催化山梨糖醇向果糖转变的作用;对OrCr3的启动子区域进行分析,发现多种可能与逆境应答相关的顺式作用调控元件;该基因编码的蛋白在不同物种中存在高度相似性.以上结果说明OrCr3基因可能是一个保守的耐逆相关基因.     

甘蓝型油菜种子发芽率QTL定位及相关生理性状

利用GH06×P174组合衍生的183个重组自交系进行种子发芽率遗传分析及种子发芽期间种子生理性状分析。用复合区间作图法对在室温下保存两年的种子(STY)、保存1年的种子(SOY)与新收获种子(FS)发芽率进行QTL定位。另外对保存两年的种子及新收获的种子萌发期间脂肪酶活性、电导率、还原糖含量、总糖含量及根系活力进行了测定, 并对结果进行分析。结果表明3批种子的发芽率QTL位点各不相同, 保存两年的种子在第9、14、17条连锁群上分别检测到1个位点, 保存1年的种子在第5、9条连锁群上各检测到1个位点, 新收获的种子在第4、18条连锁群上分别测检到1个位点。研究发现, 3批种子的发芽率相关性不显著, 发芽率差异达到极显著水平, 同时保存不同年份种子的发芽率QTL各不相同, 这表明甘蓝型油菜发芽率受很多不同因素所控制。保存两年及新收获种子的发芽率与电导率之间的相关性均达到极显著负相关, 表明可以通过电导率的测定估测发芽率, 电导率的研究对种子发芽率的研究具有重要意义。     

利用高代回交导入群体定位大豆品质性状QTL

通过对大豆品质性状的QTL定位,可以为大豆分子育种提供理论依据。本研究以中黄13(轮回亲本)×东山69(供体亲本)的142个家系的高代回交导入系群体BC2F7,利用具有多态性的113对SSR引物构建了一张涵盖除B2之外的19个大豆连锁群、总长度为1630.95 cM、平均遗传距离为14.43 cM的遗传连锁图谱。利用近红外光谱分析法(NIR)、气相色谱技术(GC)分析群体蛋白质、脂肪及5种脂肪酸主要组分含量;采用ICIM-ADD作图法定位QTL。两年共定位到34个QTL,其中与蛋白质、脂肪、硬脂酸、棕榈酸、亚油酸、油酸和亚麻酸相关的QTL分别为5、2、11、6、3、4、3个,Sat_003～Sat_147两年均被检测出与油酸含量呈负相关,5个区间与2个性状含量相关,Satt523～Sat_405与棕榈酸、蛋白质相关,Staga001～Satt658、Satt263～Satt651与油酸、硬脂酸相关,Satt228～Satt525与亚油酸、蛋白质相关,Satt658～Satt433与亚麻酸、硬脂酸相关;总体而言,定位结果在一定程度上阐明了品质性状的相关性,对大豆分子育种中优良品种的选育具有参考意义。