玉米几个数量性状在不同发育阶段的基因效应分析

玉米株高、粒重和单株叶数在不同发育阶段的基因效应分析表明,终结性状的基因效应值为不同发育阶段性状净增量基因效应值的代数和,这使不同发育阶段净增量的正负基因效应相互抵消,故使终结性状的基因效应不能充分反映控制该性状的基因(组)在发育过程中的真实作用方式。不同发育阶段基因效应的符号、显著性关系及遗传模型的明显差异被认为是不同发育阶段由不同基因(组)作用的结果。净增量的基因效应估计值表明,显性效应在株高和粒重中比加性效应更重要,而单株叶数则相反;上位性效应普遍存在,其中株高>单株叶数>粒重。     

植物数量性状遗传体系的分离分析方法研究

在传统的数量性状多基因遗传模型基础上提出主基因-多基因遗传模型具普遍性,纯主基因或纯多基因遗传模型只是其特例。由此初步建立了植物数量性状遗传体系分离分析方法。目前该方法可以检验2～3个主基因的个别遗传效应、多基因整体的遗传效应和两者的遗传率。本文介绍这种分离分析方法的研究经过、主要进展及应用效果,并以实例说明其分析步骤、方法和效果。     

稻米碾磨品质性状遗传主效应及其与环境互作的遗传分析

采用包括遗传主效应和基因型与环境互作效应的种子三倍体遗传模型,分析了不同环境条件下籼稻稻米碾磨品质的遗传特性。结果表明,各碾磨品质性状除了受制于种子基因效应、细胞质效应和母体植株基因效应等遗传主效应外,还会明显受到各遗传效应与环境互作效应的影响。其中精米重和精米率两个性状的表现主要是以遗传主效应为主,而糙米重和糙米率则以基因型ｘ环境互作效应为主。在各遗传体系中,除了精米率性状的种子直接遗传效应与环境的互作效应略大于母体植株遗传效应与环境的互作效应外,其他碾磨品质性状的母体植株基因的表达受环境条件的影响程度要大于种子基因。细胞质ｘ环境互作效应对精米重和糙米率的影响也较为重要。遗传效应预测值结果表明,Ｐ７和Ｐ８两个亲本的遗传主效应表现突出,可以明显改良杂交后代多数碾磨品质性状。Ｐ１和Ｐ２两个亲本的碾磨品质性状预测值在两年中的环境互作效应较为－致,不易受到外界条件的影响。上述亲本在水稻品质育种中可加以利用。     

麦芽品质性状的遗传模型及其分析方法

本文提出分析大麦芽品质性状世代平均数的遗传模型,根据麦芽性状的特点,该模型将控制麦芽性状的总遗传效应分解为萌动胚基因效应和胚乳基因效应。     

烤烟叶数、叶面积的遗传分析

以叶数较少、叶面积较小的烤烟品种丸叶为母本(P1),以叶数较多、叶面积较大的烤烟品种Coker319为父本,构建了6个世代分离群体,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型的联合分离分析方法,分析烤烟杂交组合丸叶×Co-ker319叶数、叶面积的遗传效应。结果表明:烤烟的叶数和叶面积均受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因(E0)控制,其中叶数遗传以加性效应及显性×显性上位性效应为主,叶面积几种遗传效应差不多,其上位性效应>加性效应>显性效应,叶数和叶面积在B1世代的主基因遗传率分别为36.91%和2.13%,多基因遗传率分别为31.00%和19.53%,B2世代的主基因遗传率分别为51.60%和50.92%,多基因遗传率分别为16.84%和13.26%,F2世代的主基因遗传率分别为42.63%和30.32%,多基因遗传率分别为42.08%和12.18%,叶数和叶面积的主基因遗传率较高,适合在早代选择。     

RFLP遗传标记与作物数量性状基因定位

在农作物中许多主要经济性状属由单个基因效应微小的多基因控制且易受环境影响的数量性状。多年来对这类性状的遗传研究主要采用数量遗传学方法,通过适当的试验设计和统计模型估算出乎均数、方差、协方差、遗传力、配 合力、遗传距离,基因加性效应显性效应上位性效应等遗传参数,用这些参数描述群体的遗传特征,对育种研究起到了一定的指导作用。     

黄瓜霜霉病抗性遗传分析

通过2个抗感杂交组合,采用多世代联合的分离分析方法研究了黄瓜霜霉病抗性的遗传机制.结果显示,2个组合的最适遗传模型分别是2对加性-显性-上位性主基因 加性-显性-上位性多基因模型和2对等加性主基因 加性-显性多基因模型.组合I最优模型的主基因遗传率是56.84%~87.16%,多基因遗传率是0~34.93%;2个主基因的加性效应均为-15.191,加性效应较强,显性效应较弱,它们之间的加性与加性和加性与显性上位性效应较强.组合Ⅱ最优模型的主基因和多基因遗传率分别为48.92%和42.11%;2个主基因的加性效应皆为-13.505,显性效性均为0,它们之间不存在互作效应.结果表明,黄瓜霜霉病抗性,以加性效应为主,主基因遗传力较高,但是微效多基因效应也占相当的比重,所以,在霜霉病抗性育种中,要重视主基因,同时兼顾多基因效应.     

辣椒株高遗传分析

以辣椒矮秆自交系B9431（P1）和高秆自交系‘吉林长椒’（P2）为双亲,构建P1、F1、P1、B1、B2和F2 6个家系世代群体,应用植物数量性状主基因＋多基因混合遗传模型对该6个世代群体株高进行多世代联合分析,结果显示：株高遗传符合1对主基因＋多基因遗传模型,高秆对矮秆表现为不完全显性,F1代株高的势能比值为0．39,显性程度为0．91。B1、B2和F2群体主基因遗传率分别为20．35％、17．20％和35．29％,多基因遗传率分别为5．08％、19．75％和0;主基因效应表现为负向加性效应,其值为-6．43,显性效应为0;多基因加性效应值和显性效应值分别为-8．89和9．77。研究还表明,主基因与多基因间的基因效应存在一定差异,主基因加性效应值相当于多基因加性效应值的72．33％,主基因无显性效应,显性效应是由多基因控制遗传。     

IGF-1基因对长白×蓝塘猪资源群生产性能的遗传效应分析

利用F2代设计建立了由216头F2代个体组成的长白×蓝塘猪资源群,应用PCR-RFLP方法检测F2代个体IGF-1基因的多态性;通过固定模型方法估计了IGF-1不同基因型的最小二乘均值,同时采用混合模型方法分析不同性状IGF-1基因型的遗传效应,并由此计算IGF-1基因的加性和显性效应.固定模型和混合模型方法的分析结果都表明,IGF-1不同基因型对猪断奶后日增重有显著影响,AA型的遗传效应显著比AB型高20.58 g(P=0.0347),IGF-1基因对该性状的加性和显性效应分别为1.78 g和-18.81 g;对胴体组成性状也有影响,AA型和AB型对骨率的遗传效应分别极显著低于BB型5.22%(P= 0.0008)和5.19%(P=0.0007),IGF-1基因对该性状的加性和显性效应分别为-2.61%和-2.58%;AA型胴体瘦肉量的遗传效应显著比AB型少0.45 kg(P=0.0264),IGF-1基因对该性状的加性和显效应分别为0.16 kg和0.61 kg;AA型和AB型皮脂率的遗传效应比BB型分别高8.81%(P=0.0206)和7.64%(P=0.0431),对该性状的加性和显性效应分别为4.41%和3.24%.因此,IGF-1基因的遗传效应分析说明该基因对断奶后日增重、骨率、胴体瘦肉量和皮脂率等4个性状有显著的遗传影响;而加性和显性效应估计值的大小表明,IGF-1基因的遗传效应只有在皮脂率性状上加性效应相对显性效应比较高,可以作为主基因对该性状进行有效选择.     

陆地棉数量性状的遗传分析 Ⅰ.17个农艺性状的基因效应估计

由11组各含P_1、P_2、F_1、F_2、B_1和B_2家系的平均数及其方差,估计了陆地棉有关株型的10个性状和有关产量、品质的7个性状的基因效应。结果表明,株高,主茎节间长,第5、10、15果枝节间长和纤维长度的遗传,除有加性、显性效应外,尚有不可忽略的上位性效应;第1、10果枝与主茎夹角的遗传属加性-显性模型;第1果枝节间长,第5、15果枝与主茎夹角,每株铃数,单铃籽棉重,衣分,霜前籽棉、籽棉和皮棉产量则主要是加性遗传效应。因而一般地说,株型性状的遗传并不比产量性状简单。     

黄瓜苗期低温弱光下MDA含量主基因-多基因联合遗传分析

选取耐低温弱光性不同的2份黄瓜材料9507、9517及其配制的BC1、BC2、F1、F2等6个世代,进行低温弱光处理,每天光照处理7.5 h,强度为30 μmol·m-2·s-1,约合2 000 lx,白天12℃,晚上8℃,共处理14 d.运用主基因-多基因联合遗传模型方法研究丙二醛(MDA)含量的遗传规律,并估算遗传参数.结果表明MDA含量的遗传受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制,2对主基因的加性效应均为负向效应,其显性效应也均为负向,差异不大.总加性效应与总显性效应均为较大的负向效应.分离世代中,主基因的遗传率均比多基因的遗传率高,环境方差对表型方差的影响占有绝对优势,即低温弱光条件下环境对MDA含量的遗传起很大作用,对于这个性状适于晚代选择.     

基因组内三个信息层相互作用决定美臀表型产生

绵羊callipyge（美臀）是一种可遗传的肌肉肥厚体征,该表型以独特的方式“极化超显性”遗传给子代.绵羊18号染色体的DLK1-GTL2印记化结构域内存在1个远距离调控元件（long-range control element,LRCE）,该元件发生单个碱基突变（A→G）.A→G突变顺式作用于印记化结构域内的相关基因,印记化基因的产物包括蛋白质及非编码RNA分子,它们相互作用导致美臀表型产生.美臀表型产生及其独特的遗传方式是绵羊基因组内的蛋白质编码基因、非编码RNA基因以及表观遗传效应等3个信息层相互作用的结果,说明以前被忽略的隐藏信息发挥了极其重要的调控功能.这些现象对经典的中心法则形成了挑战,但是为基因组研究拓展了新的领域.     

无义突变与“遗传补偿效应”

"遗传补偿效应"(genetic compensation response, GCR)是近年来在斑马鱼(Danio rerio)中最先描述的一个遗传现象,是指当敲低某一个基因时有明显的表型,但此基因的敲除遗传突变体由于其他基因的上调反而没有表型。这种基因敲低和敲除表型上的差异并非斑马鱼所独有,在拟南芥(Arabidopsis thaliana)、小鼠(Mus musculus)等模式生物中都观察到此种现象。这种奇怪的现象一直困扰着基因功能研究。2019年4月3日,Nature同时在线发表两篇论文揭示了其中的奥秘,其中一篇来自于本实验室,另一篇来自于德国Stainier实验室。利用斑马鱼或小鼠培养细胞的不同基因的遗传突变体为模型,两个实验室分别证明无义突变与核酸序列同源性是激活遗传补偿效应的两个先决条件;无义mRNA介导的降解途径参与激活遗传补偿效应;同时还观察到补偿基因的高表达与其转录起始位点处的组蛋白H3K4me3修饰相关。本文具体介绍了这两篇研究论文中提出的"遗传补偿效应"分子机制的异同,以期为克服遗传补偿效应给基因功能研究带来的障碍提供新的思路和方法。     

人类群体遗传空间结构对应分析中的“蹄型效应”及其遗传学解释

探讨了人类群体遗传结构对应分析中“蹄型效应”的产生机制及其遗传学解释。从分析基因频率矩阵的结构特点入手,以实例验证和比较了对应分析中散点图的结构特征。发现当基因频率矩阵的结构不同时,其对应分析中散点图的分布模式不同;当基因频率矩阵中存在稀有基因时,其对应分析的散点图则呈现明显的“蹄型效应”。“蹄型效应”经常会歪曲潜在遗传结构的真实形态,其产生主要是因为对应分析中的c2距离不相似测度高估了稀有基因的作用。在人类群体遗传结构对应分析中,当出现“蹄型效应”效应时,需认真分析基因频率矩阵的结构,寻找“蹄型效应”产生原因并给出合理的遗传学解释,以免做出错误结论。     

烤烟不同生育时期产量性状的遗传效应分析

以烤烟高产品种竖把老母鸡和台烟7号与低产品种TI245配制成2个杂交组合,分别获得6个世代植株(P1、P2、F1、F2、B1、B2),运用主基因+多基因混合遗传多世代联合法对2个组合不同生育时期的产量性状进行遗传分析。研究结果表明,2个组合的产量性状在性状建成中发挥调控作用的基因数目与基因效应存在发育阶段性差异。基因加性效应与显性效应存在于整个发育过程中,且效应程度在不同生育时期存在明显差异,同时加性×加性、显性×显性互作效应在产量性状的发育过程中呈间断性表达。基因遗传力在不同生育时期存在差异,现蕾期产量性状的表型变异受基因遗传效应的决定作用高于其他2个生育时期,受环境因素影响小,且不同组合间的基因效应也存在显著差异,组合Ⅱ的遗传效应明显高于组合Ⅰ。不同组合的烤烟产量性状在不同生育时期主基因+多基因遗传效应差异显著,受环境影响程度不同,因此在育种工作中既要考虑基因效应,又要注意环境影响。     

数量性状主要基因随机效应的分析

数量性状主基因在不同环境或遗传背景中表现随机效应。本文提出数量性状基因随机效应分析的试验设计和统计模型,以及对基因的分离比、平均效应和随机方差进行假设测验的方法．所述方法可用于借助标记基因对数量性状基因效应作类似分析．     

籼稻糙米厚度的发育遗传研究

应用包括３套遗传体系基因效应的数量性状发育遗传模型,分析了１２个籼稻亲本在４个不同稻米发育时期的糙米厚性状。结果表明,三倍体胚乳、二倍体母体植株基因的加性和显性效应以及细胞质效应均可以明显影响各个稻米发育时期的糙米厚度,其中灌浆始期以二倍体母体植株效应为主,灌浆中后期以三倍体胚乳效应为主,成熟期则以细胞质效应为主。在４个不同发育时期中,控制糙米厚的基因加性效应和显性效应交替为主。胚乳显性方差和母体     

大豆籽粒吸水遗传规律的探讨

对栽培大豆、野生大豆及其杂交后代籽粒进行吸水遗传规律的研究。结果表明：大豆籽粒吸水属于数量性状遗传,是由多基因控制的,吸水为显性,不易吸水为隐性,并且表现细胞质遗传效应和亲本效应。     

不结球白菜叶子重量性状遗传模型分析

应用主基因+多基因6个世代联合分离分析方法, 对不结球白菜SI×秋017组合的叶片重和叶柄重性状进行了分析。结果表明, SI×秋017组合的叶片重性状遗传受1对负向完全显性主基因+加性-显性多基因(D-4)控制, 主基因加性效应为1.8991, 显性效应为-1.8991; 多基因加性效应为-1.2934, 显性效应为1.7933; 势能比值为-1.3865, 显性度为-1.0000; B1、B2和F2世代群体叶片重的主基因遗传率分别为6.98%、4.33% 和36.08%; B1、B2和F2世代群体叶片重的多基因遗传率为16.03%、7.39%和23.96%。叶柄重的遗传受1对加性主基因+加性-显性多基因(D-2)控制, 主基因加性效应为-1.1457, 显性效应为0; 多基因加性效应为1.3472, 多基因显性效应为2.5788; 势能比值为1.9142, 显性度为0。B1、B2和F2世代群体叶柄重的主基因遗传率分别为31.72%、5.27%和57.94%。B1、B2和F2世代群体叶柄重的多基因遗传率分别为0.42%、4.59%和4.80%。对SI×秋017组合叶片重性状的改良要在晚代选择; 对叶柄重的改良要以主基因为主, 可在早代选择。     

利用杂种F2世代鉴定数量性状主基因——多基因混合遗传模型并估计其遗…

大量实验数据和ＱＴＬ作图结果表明：控制数量性状的基因中既有遗传效应较大的主基因,又有遗传效应较小的多基因,其分离世代表现出多峰性,即出现多个分布混合的特征。本文利用混合模型理论的ＡＩＣ信息准则在Ｆ２世代中鉴定影响数量性状的主基因的存在,当主基因存在时通过分离分析估计主基因的遗传效庆以及主基因的遗传变异占总变异的分量;同时还提出利用Ｐ１、Ｐ２、Ｆ１和Ｆ２４个世代鉴定多基因存在的方法。以大豆开花期性状