水稻糙米重金属Cd含量的QTL分析

镉(Cd²⁺)是一种分布较广泛、毒性较强的一种重金属, 文章利用韭菜青×IR26杂交衍生的一个重组自交系群体(Recombinant inbred lines, RIL)及构建的SSR分子遗传图谱, 对控制糙米中Cd²⁺含量的QTL进行分析, 为选育籽粒中Cd²⁺低吸收或低积累的水稻品种提供参考。结果表明, 在Cd²⁺胁迫(5 mg/kg)处理条件下, 共检测到2个与糙米Cd²⁺含量有关的QTLs, 分别位于水稻第11染色体上的标记RM6288-RM6544和RM167-RM5704之间, 其中qCCBR-11a对表型贡献率为11.17%, 加性效应0.089; qCCBR-11b对表型变异贡献率为7.66%, 加性效应0.075。相关分析显示, 糙米Cd²⁺含量与株高、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率和千粒重等产量性状的相关性均不显著, 糙米中Cd²⁺含量是一个相对独立、由基因控制的遗传性状。     

玉米抗南方锈病基因的QTL定位

为发掘新的抗南方锈病基因资源,本研究以感病自交系黄早四为母本、抗病自交系W456为父本,构建F2群体并开展抗病基因定位研究。采用人工接种鉴定的方法对两个亲本、F1、F2群体及对照材料进行表型鉴定和遗传分析。利用均匀覆盖10条染色体的200个SSR标记,分析240个F2单株的基因型并构建含有200个SSR位点的遗传连锁图,连锁图总长度3331 cM,标记间平均距离16.6 cM。使用QTL IciMapping V4.1软件中的完备区间作图法对抗病QTL进行分析,共检测到6个控制南方锈病的QTL:qSCR3、qSCR7、qSCR8-1、qSCR8-2、qSCR9和qSCR10,邻近标记分别为umc2105和umc1729、umc1066和bnlg2271、umc1904和umc1984、umc1984和bnlg1651、umc1957和bnlg1401、umc2034和umc1291,分别位于3、7、8、9和10号染色体上,其中8号染色体上有两个位点,标记区间长度在5～19 cM之间。单个QTL的表型贡献率在2.61%～24.19%之间,可以解释表型总变异的62.3%,其中3个QTL贡献率大于10%,位于10号染色体上的qSCR10贡献率最大,可解释表型变异的24.19%。通过对目标区间标记加密,将该位点的定位区间进一步缩小到2.51 cM内,与两侧标记的距离分别是2.15 cM和0.36 cM。初步定位得到10号染色体上存在抗南方锈病的主效QTL,可为抗病品种的培育提供参考。     

玉米雄穗颜色QTL分析

雄穗是玉米的重要生殖器官,不同品种间玉米的雄穗外观差异明显。对玉米雄穗的颜色进行遗传分析和QTL定位,筛选与雄穗颜色紧密连锁的分子标记,可以作为玉米的品种保护和品种鉴别的有用工具。同时,紫色雄穗中花色苷类色素含量较高,与玉米雄穗的抗虫性密切相关。本研究利用一个黑玉米自交系SDM为共同父本,分别与白玉米自交系木6和黄玉米自交系Mo17杂交,构建2个相关F2∶3群体,分别命名为MuS(木6×SDM)和MoS(Mo17×SDM),在云南和重庆两个不同的环境中种植,对玉米花药颜色(COAn)和花药护颖颜色(COCa)2个性状进行QTL定位。结果表明:玉米花药和花药护颖的颜色均为数量性状,受主效基因和微效基因共同控制。2个群体在2个环境中共检测到7个与花药颜色相关的QTL,位于第2、3、6和10染色体上,其中位于第10染色体标记区间umc1196a-IDP8526内的QTL在重庆和云南同时表达,对表型的贡献率分别为23.17%和19.98%;2个群体在2个环境中共检测到9个与花药护颖颜色相关的QTL,位于第3、6、9和10染色体上,其中3个QTL为环境钝感QTL(在2个环境中均表达,且至少在1个环境中贡献率大于10%),分别位于第6染色体标记区间umc1979-umc1796、mmc0523-umc2006内和第10染色体标记区间umc1196a-umc2043内,对表型的贡献率为10.69%～59.30%。2个群体检测到的主效QTL的位置和效应高度一致,且控制花药颜色和花药护颖颜色2个性状的主效QTL有连锁分布的现象,主要表现在bins 6.04处的标记mmc0523和bins 10.04处的标记IDP8526附近。位于第6和第10染色体上的在不同环境和遗传背景下稳定的QTL可以作为进一步精细定位的靶位点,也可以为玉米雄穗颜色的分子标记辅助选择提供有价值的参考。     

玉米株高和穗位高的QTL定位

摘要: 用玉米自交系掖478和丹340构建了397个F_2:3家系群体, 利用双亲间多态的150个共显性SSR标记绘制分子连锁图谱, 图谱总长度1 478.7 cM, 标记间平均距离10.0 cM。在5种环境下对株高和穗位高性状进行鉴定, 复合区间作图法检测到21个株高QTL和25个穗位高QTL。于第1和5染色体的umc2025－umc1035及umc1822－bnlg1118区域检测到平均贡献率分别为12.2%和14.9%的株高QTL。于第3和5染色体的phi029－umc1102及phi109188－bnlg1118区域检测到平均贡献率达到10.2%和22.8%的穗位高QTL。第5染色体的Bin5.05－5.07区域可能存在控制株高和穗位高的主效QTL。株高和穗位高的基因作用方式主要是加性和部分显性效应。文章还分析了群体大小及试验环境对株高和穗位高QTL定位结果的影响     

玉米SSR连锁图谱构建及叶面积的QTL定位

叶片是玉米进行光合作用的主要器官,叶面积的大小(尤其是穗三叶面积)对于玉米干物质的积累及产量形成起着至关重要的作用。研究玉米叶面积的遗传基础对于指导玉米高产育种具有理论意义。文章以两个叶面积差异显著的亲本478×武312为基础材料所构建的218个F8代的重组自交系为作图群体,构建了一张包含184个SSR标记的遗传连锁图谱,图谱总长度为2084.1cM,平均图距为11.3cM。通过两年的田间试验对玉米叶面积(穗三叶)进行了QTL定位分析。两年共定位到7个和叶面积相关的QTL位点,2006年定位到4个QTL位点;2007年定位到3个QTL位点。在第2染色体umc1542-umc1518标记区间发现一个主效QTL位点,该位点可以在两年同时检测到,两年分别解释12.5%和17.3%的表型变异。该位点能稳定地检测到且具有较大的贡献率,可能会在玉米叶面积分子标记辅助选择上有所应用。     

Pb2+在甜菜夜蛾体内的积累及对种群的影响

重金属的污染及其治理是目前倍受关注的生态学问题之一.甜菜夜蛾是我国长江流域及以南地区蔬菜、棉花等作物上的主要害虫,近几年突发趋势明显.本文以甜菜夜蛾为靶标对象,设计5个浓度(0.3、1.2、4.8、19.2、76.8 mg · kg^-1)重金属Pb²⁺处理,探讨处理后甜菜夜蛾各虫态体内Pb²⁺的积累和排泄,并根据甜菜夜蛾各虫态的生长与存活情况,构建了该虫连续3个世代的种群生命表.结果表明: 取食含有不同浓度Pb²⁺的人工饲料后,各虫态甜菜夜蛾体内Pb²⁺的浓度在同一世代不同处理间存在显著差异,且呈显著的剂量 反应关系.各虫态体内Pb²⁺的浓度基本上随胁迫世代数的延长而增加.受Pb²⁺胁迫后,各虫态体内Pb²⁺的浓度顺序为5龄幼虫＞成虫＞蛹;该虫可通过粪便、预蛹蜕和蛹壳排泄体内部分重金属,且粪便和预蛹蜕中的Pb²⁺浓度远大于蛹蜕中的浓度;根据Pb²⁺不同浓度条件下甜菜夜蛾各虫态的存活率、雌性比和产卵量,构建的种群生命表表明,低浓度Pb²⁺胁迫可促进甜菜夜蛾的种群增长,而高浓度胁迫使种群增长衰退;且随着重金属的持续胁迫,其种群衰退更明显.研究结果为长期、客观评价重金属的危害性以及对重要农业害虫的种群影响提供了借鉴.     

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。     

玉米叶绿素含量的QTL定位

为了探讨玉米叶绿素含量的遗传规律, 以A150-3-2×Mo17杂交组配的189个F2单株作为作图群体, 构建了具有112个标记位点的玉米分子遗传图谱, 于喇叭口期和开花期分别进行了玉米叶绿素a含量(chla), 叶绿素b含量(chlb), 其他叶绿素含量(chlc)和叶绿素总含量(chlz)4个性状的测定, 并进行QTL分析。在喇叭口期和开花期共检测到32个QTL, 分布在除第6和10染色体以外的其他染色体上。在喇叭口期检测到24个QTL, 分布于第1、2、3、5、7、8和9染色体上, 叶绿素a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量各检测到6个QTL, 在同一区间内检测到的4个性状的QTL之间的距离在0~2 cM之间。喇叭口期检测到控制叶绿素a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量的4个主效QTL位于第5染色体上的umc1098~bnlg557区间, 分别可解释表型变异的11.63%、10.3%、10.77%和11.51%。开花期检测到8个QTL, 分布于第4和5染色体上。其中叶绿素a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量各2个QTL。标记umc1098和bnlg557之间同时存在控制喇叭口期4个叶绿素含量性状的QTL和开花期控制叶绿素a和叶绿素b的QTL。标记umc2308和bnlg386之间只存在控制开花期4个叶绿素含量性状的QTL。     

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。     

Pb2+胁迫对绿球藻(Chlorococcum sp.)的影响研究

研究了不同Pb²⁺浓度(0.1、1、10、50、100、200、400 mg/L)处理对绿球藻(Chlorococcum sp.)生长、形态结构及生理特性的影响。与对照BG11培养的绿球藻比较,Pb²⁺浓度≤50 mg/L条件下培养的绿球藻细胞壁无明显增厚,色素变化不大;而暴露到Pb²⁺浓度>50 mg/L条件下培养,绿球藻细胞壁明显增厚,蛋白核消失。低浓度Pb²⁺(0.1~10 mg/L)对绿球藻生长基本没有影响;浓度在50 mg/L时,绿球藻仍能维持一定的生长速率;但当Pb²⁺浓度≥100 mg/L时,绿球藻的生长受到显著抑制。绿球藻的Chl a+Chl b以及Chl a含量均随培养基中Pb²⁺浓度的升高而逐渐减少。绿球藻净光合作用强度随培养基中Pb²⁺浓度的增大而逐渐降低,Pb²⁺浓度≥100 mg/L时净光合作用强度检测不到;当Pb²⁺浓度<50 mg/L时,绿球藻呼吸作用强度逐渐升高,之后呼吸作用强度逐渐降低。在实验的浓度下,绿球藻的丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性都随培养基中Pb²⁺浓度的升高而逐渐增强;过氧化氢酶(CAT)则随Pb²⁺浓度的增大酶活性先升高后降低。当Pb²⁺浓度≤100 mg/L时,绿球藻对Pb²⁺的去除率都在95%以上;之后逐渐降低,浓度到400 mg/L时仍然达56.7%。结果显示,绿球藻是一种耐受Pb²⁺胁迫的藻类,对铅的去除率也高,可以应用于含铅污水的处理。     

重金属铅对3种蕨类植物孢子萌发和配子体发育的影响

研究了重金属铅对水蕨、中华桫椤和扇蕨孢子萌发及其对水蕨配子体发育的影响。结果表明：随着铅浓度的增加,水蕨、中华桫椤和扇蕨孢子的萌发率逐渐降低;在低于10^-4 mol·L^-1的环境中,水蕨孢子可以正常萌发;在低于10^-5 mol·L^-1的环境中,中华桫椤和扇蕨孢子能正常萌发;水蕨、中华桫椤和扇蕨的孢子都对铅具有一定的耐受性;铅对水蕨配子体的发育存在一定影响,铅使水蕨配子体呈不规则的心脏形,多发育为雄配子体;精子器凹陷入原叶体边缘;配子体细胞中叶绿体分布不均匀。本研究为铅污染土壤的植物修复筛选后备植物。     

Removal of lead (Pb(2+)) by the cyanobacterium Gloeocapsa sp

Pb²⁺ removal ability of the viable-freshwater cyanobacterium Gloeocapsa sp. was studied in batch experiments. Gloeocapsa sp. was cultured in the Medium 18 with pH adjusted to 3, 4, 5, 6 and 7. Growth was subsequently determined based on the increase of chlorophyll-a content. Gloeocapsa sp. was able to grow at all pH levels tested, except at pH 3. Removal of Pb²⁺ was then further studied under pH 4. The results showed that Pb²⁺ concentration in the range of 0–20 mg L⁻¹ was not inhibitory to Gloeocapsa sp. growth but reduced its Pb²⁺ removal efficiency (by 4.5% when Pb²⁺ concentration increased from 2.5 to 20 mg L⁻¹). Pb²⁺ removal characteristics followed the Langmuir adsorption isotherm with the maximum removal capacity (q_max) of 232.56 mg g⁻¹. Adsorption of Pb²⁺ by this cyanobacterium followed the second order rate reaction and intraparticle diffusion was likely the rate-determining step. The initial rate of Pb²⁺adsorption during intraparticle diffusion was slower under light than under dark conditions, indicating that light probably slowed down the initial rate of intraparticle diffusion through the repulsion effects on cell membrane.     

Genome-wide analysis of maize cytoplasmic male sterility-S based on QTL mapping

Three types of sterile cytoplasm in cytoplasmic-male-sterility (CMS) maize, T, C and S, can be identified according to their fertility-restoration and mitochondrial DNA RFLP patterns. CMS-S, which is the least stable among the three types of CMS, is controlled by sterile cytoplasm interactions with certain nuclear-encoded factors. We constructed a high-resolution map of loci associated with male-restoration of CMS-S in BC1 populations of maize. The map covers 1730.29 cM, including 32 RFLP, 51 SSR 62 RAPD and 21 AFLP markers. Genome-wide QTL analysis detected 6 QTLs with significant effects on male fertility as assessed by their starch-filled pollen ratios. Four QTLs out of six were located between the SSR markers MSbnlg1633-Mrasg20, MSbnlg1662-Msume1126, MSume1230-MSumc1525, and RAPD marker MraopQ07-2-MraopK06-2 on chromosome 2. Two other minor loci were mapped between MraopK16-1-Mraopi4-1, on chromosome 9, and between Msuncbnlg1139-MraopR10-2, on chromosome 6. The Rf3 nuclear restoring gene was precisely located on the chromosome 2, 2.29 cM to the left of umc1525 and 8.9 cM to the right of umc1230. The results provide important markers for marker-assisted selection of stable CMS-S maize.     

CO2浓度升高和降水增加协同作用对玉米产量及生长发育的影响

关于[CO₂]升高和降水变化等多因子共同作用对植物的影响报道较少, 制约着人们对植物对全球气候变化响应的认识和预测。玉米(Zea mays)作为重要的C₄植物, 受[CO₂]和降水影响显著, 但鲜有[CO₂]升高和降水增加协同作用对其产量及生长发育影响的报道。该研究利用开顶式生长箱模拟[CO₂]升高(390 (环境)、450和550 μmol·mol^-1), 降水增加量设置为增加自然降水量的15% (以试验地锦州1981-2010年6至8月月平均降水量为基准), 从而形成6个处理: C₅₅₀W_+15%、C₅₅₀W₀、C₄₅₀W_+15%、C₄₅₀W₀、C₃₉₀W_+15%和C₃₉₀W₀。试验材料选用玉米品种‘丹玉39’。结果表明: [CO₂]升高和降水增加的协同作用在玉米的籽粒产量和生物产量上均达到了显著水平(p< 0.05), 二因子均起正作用, 使籽粒产量和生物产量均升高。籽粒产量在[CO₂] 390、450和550 μmol·mol^-1水平下的降水增加处理较自然降水处理分别增加15.94%、9.95%和9.45%, 而生物产量分别增加13.06%、8.13%和6.49%。因为籽粒产量的增幅略大于生物产量的增幅, 所以促进了经济系数的升高。穗部性状变化显著, 其中, 穗粒数、穗粒重、穗长和穗粗等性状值均随[CO₂]升高而升高, 且各[CO₂]水平下均表现为降水增加处理>自然降水处理, 而瘪粒数相反。但是, [CO₂]升高和降水增加的协同作用也促进了轴粗的升高, 对玉米产量的增加起着限制作用。二因子协同作用在净光合速率(P_n)和叶面积上达到了极显著水平(p< 0.01), 而在株高和干物质积累量上达到了显著水平(p< 0.05)。二因子协同作用使玉米叶片的P_n升高, 植株高度升高, 穗位高升高, 茎粗增加, 叶面积变大, 从而促进了干物质积累量的升高, 为玉米增产打下了良好的基础。这表明: 在未来[CO₂]升高条件下, 一定程度的降水增加对玉米的产量具有正向促进作用。     

Quantitative trait locus analysis of drought tolerance and yield in Maize in China

Drought accounts for significant yield losses in crops. Maize (Zea mays L.) is particularly sensitive to water stress at reproductive stages, and breeding to improve drought tolerance has been a challenge. By use of a linkage map with 121 single sequence repeat (SSR) markers, quantitative trait loci (QTLs) for grain yield and yield components were characterized in the population of the cross X178×B73 under water-stressed and well-watered conditions. Under the well-watered regime, 2, 4, 4, 1, 2, 2, and 3 QTLs were identified for grain yield, 100-kernel weight, kernel number per ear, cob weight per ear, kernel weight per ear, ear weight, and ear number per plant, respectively, whereas under the water-stressed conditions, 1, 5, 2, 6, 1, 3, and 2 QTLs, respectively, were found. The significant phenotypic correlations among yield and yield components to some extent were observed under both water conditions, and some overlaps between the corresponding QTLs were also found. QTLs for grain yield and kernel weight per ear under well-watered conditions and ear weight under both well-watered and water-stressed conditions over-lapped, and all were located on chromosome 1.03 near marker bnlg176. Two other noticeable QTL regions were on chromosome 9.05 and 9.07 near markers umc1657 and bnlg1525; the first corresponded to grain yield, kernel weight per ear, and ear weight under well-watered conditions and kernel number per ear under both water conditions, and the second to grain yield and cob weight per ear under water-stressed conditions and ear number per plant under both water conditions. A comparative analysis of the QTLs herein identified with those described in previous studies for yield and yield components in different maize populations revealed a number of QTLs in common. These QTLs have potential use in molecular marker-assisted selection.     

拔节期与抽穗期玉米抗纹枯病相关QTL的初步定位

以玉米自交系R15(抗)×478(感)的F_2分离群体为作图群体,构建了包含146个SSR标记位点的遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组1666 cM,平均图距11．4 cM。通过麦粒嵌入法对229个F_(2：4)家系进行人工接种纹枯病菌,于玉米拔节期和抽穗期进行纹枯病的抗性鉴定。应用复合区间作图法分析两个时期的抗病QTL及遗传效应。结果共检测到17个抗性QTL,其中以拔节期病情指数为指标共检测到9个QTL,分别位于第1、2、3、4、5、6、和10染色体上,可解释的表型变异为3．72%-9．26%;以抽穗期的病情指数为指标共在7条染色体上检测到10个抗玉米纹枯病的QTL,分布于第2、3、4、5、6、8和9染色体上。单个QTL可解释的表型变异为4．27%-9．27%。两个时期共检测出2个共同QTL,它们分别位于第2染色体的bnlgl662-bnlg1940区间和第6染色体的umc1006-umc1723区间。定位结果表明两个时期检测出的抗性QTL的差异表达与玉米不同发育时期基因的时空表达有密切关系,从而反映在纹枯病的抗性位点差异性上．这为玉米抗病选育提供新的信息。