基于混池测序及遗传图谱定位玉米雄穗分枝数基因

【目的】构建玉米雄穗分枝数极端混池和分子遗传图谱,对雄穗分枝数进行QTL定位,为探究玉米雄穗分枝数的发育机制及选育雄穗分枝数少的品种提供理论参考。【方法】将雄穗分枝少的自交系SNM131与雄穗分枝多的自交系HY813组配F_(2)代群体,统计群体各单株的雄穗分枝数,分析其遗传模式。从F_(2)代群体中分别挑选33个雄穗分株少的单株和38个雄穗分枝多的单株构建混池,对2个亲本和2个子代混池分别展开30×、17×和28×覆盖度的全基因组重测序,对测序数据进行关联分析,获得雄穗分枝数性状的定位区间。利用10K芯片对F_(2)代群体276个单株进行单核苷酸多态性(SNP)标记分型,所得数据用于构建遗传连锁图谱,并结合雄穗分枝数表型数据,利用全基因组复合区间作图法(GCIM)进行QTL定位。最后根据定位区间对应的B73参考基因组的物理区段上的基因注释信息,预测调控雄穗分枝数的候选基因。【结果】F_(2)代群体雄穗分枝数平均7.6个,F_(2)代群体在雄穗分枝数性状上偏向母本SNM131,以少雄穗分枝为主。全基因组重测序共获得1812886个SNP标记和24714个插入缺失标记(InDel),并基于混合分组分析法(BSA)进行雄穗分枝数性状分析,最终共获得6个显著关联区间,分布于玉米5、8和10号染色体。其中,10号染色体上一个峰值最高的关联区间(物理位置127.61~129.46 Mb),推测为控制雄穗分枝数性状的主效位点。构建的遗传连锁图谱包含2944个SNP标记,总图距3684.3 cM。基于遗传连锁图谱,利用GCIM法共定位到5个QTL,分别分布于1、4、6和10号染色体,单个QTL可解释1.9%~9.9%的表型变异。主效QTL被定位在10号染色体约0.56 Mb的物理区间(127.81~128.37 Mb),关联区间包含有15个有中、高功能变异位点的候选基因,其中TBN-S基因编码磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP),属于TFL1类基因,与花序分生和雄穗分枝数发育密切相关。【结论】通过田间表型鉴定、遗传连锁图谱构建和SNP标记定位,将控制玉米雄穗分枝数的主效QTL定位在10号染色体长臂约0.56 Mb物理区间内,包含15个中、高变异度的基因,预测TBN-S为候选基因。

基于不同遗传群体的大豆分枝数QTL定位分析

分枝数是大豆重要的农艺性状,与大豆株型结构、产量潜力和适应性密切相关。为挖掘大豆分枝数稳定遗传位点,本研究以多分枝大豆Charleston和主茎型大豆东农594为亲本构建的148份重组自交系群体(RILs)和以主茎型大豆绥农14和多分枝野生大豆ZYD00006为亲本构建的213份染色体片段代换系(CSSLs)2个遗传群体为试验材料,采用ICIMapping软件中的完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)和Win-QTL-Cart 2.5软件中的复合区间作图法(composite interval mapping,CIM),对2018-2021年两个遗传群体的分枝数表型数据进行QTL分析,对QTL置信区间内的候选基因进行挖掘。共检测到17个与大豆分枝数性状相关的QTL位点,其中qBNA2_1和qBNK_1在不同年份和不同群体中稳定出现,分布在第8和9号染色体。根据基因注释等信息对两个QTL区间内的候选基因进行筛选,并通过qRT-PCR预测Glyma.08G053700、Glyma.08G068200、Glyma.08G082400和Glyma.09G167100为调控分枝数的候选基因。本研究结果有助于探明大豆分枝数形成的遗传机制,为大豆理想株型研究提供候选基因与材料支撑。

玉米雄穗分枝数与主轴长的QTL鉴定

在包含103个SSR标记的连锁图谱基础上,运用复合区间作图法检测玉米组合(N87-1×9526)F3家系在正常与干旱胁迫环境下的雄穗分枝数与主轴长性状QTL。雄穗分枝数在正常环境下被检测到2个QTL座位,分别位于第5和7连锁群上;在胁迫环境下被检测到4个QTL座位分别位于2、5、7和10连锁群上,其中位于第5和7连锁群上的QTL不仅具有一致性而且与本作图群体中曾检测到的耐旱相关性状QTL存在连锁。雄穗主轴长在正常环境下被检测到2个QTL位于第2和第6连锁群上,在干旱胁迫环境下被检测到了3个QTL分别于第2、4和10连锁群上,其中位于第2染色体上的QTL是两种环境下所共同检测到的QTL。分析QTL的遗传作用方式表明,雄穗分枝数以部分加性效应为主,而雄主轴长全部表现为显性和超显性。

大豆分枝数和叶柄夹角的相关野生片段分析

【目的】从以栽培大豆为遗传背景的野生大豆染色体片段代换系(CSSL)群体中检测出与分枝数和叶柄夹角有关的野生片段,估计其遗传效应,为未来基因克隆和功能研究提供材料基础。【方法】利用由151个家系组成的野生大豆CSSL群体(SojaCSSLP1),通过单标记分析、区间作图、完备复合区间作图和基于混合线性模型的复合区间作图等四种定位方法,结合与轮回亲本有显著差异的染色体片段代换系间相互比对,检测与分枝数和叶柄夹角相关的野生片段。【结果】累计共检测到3个分枝数相关的野生等位变异/片段和5个叶柄夹角相关野生等位变异/片段,其中与分枝数相关的Sat_160野生片段和与叶柄夹角相关的Sat_286野生片段能分别被所有方法检测到。在这些QTL/片段中,Sat_286位点最高能解释22%的叶柄夹角表型变异;在所有检测到的位点(片段)上,来自野生大豆的等位基因均具有正向的加性效应,这与2个亲本的表型差异相吻合。【结论】所发现的3个分枝数和5个叶柄夹角野生等位变异/片段均来自未报道的QTL/片段,体现了野生大豆的特点。

播种量和品种对紫花苜蓿分枝数和株高的影响

采用裂区设计,以播量(15.0,22.5,30.0kg/hm^2)为主区,8个不同秋眠级紫花苜蓿品种为副区,研究其对植株分枝数和植株高度的影响,旨在为紫花苜蓿生产提供科学依据。结果表明,1)苜蓿的播种量不同对其1、2级分枝数均无显著差异,且不同品种之间分枝数差异也多不显著;从不同年度看,不同品种的1、2级分枝数均表现出2014年>2013年>2012年的变化趋势。2)不同品种间2级/1级分枝数比值,2012和2013年之间差异不显著,但绝大部分显著高于2014年。3)播种量对植株高度有一定影响,大部分品种的植株高度表现出30.0kg/hm^2<22.5kg/hm^2<15.0kg/hm^2的趋势。因此,适当减少紫花苜蓿播种量对1、2级分枝数没有影响,但提高了植株高度。

用分离群体中的残余杂合系定位大豆C1连锁群的分枝数qBN-c1-1位点

【目的】大豆分枝数与大豆株型及产量关系密切,检测世代间可稳定遗传的大豆分枝数QTL,为大豆株型和产量育种的分子标记辅助选择奠定基础。【方法】根据科新3号×中黄20杂交组合F2群体构建的分子遗传图谱,对F2:4群体进行QTL定位,并利用定位QTL两侧的标记选择残余杂合个体,构建残余杂合系,对分枝数相关的QTL进行验证。【结果】在F2:4群体将分枝数QTL(qBN-c1-1)定位在C1连锁群区间Satt294-Satt399,贡献率为12.01%,来自于科新3号亲本的加性效应为-0.51;用F2:5选出残余杂合系,将控制大豆分枝数QTL定位在C1连锁群Satt399-Satt361区间,贡献率为11.16%,来自于科新3号的加性效应为-1.74,研究结果与F2:4群体一致。【结论】位于C1连锁群的与分枝数相关的QTL在该遗传背景下可稳定遗传。

甜玉米雄穗一级分枝数QTL定位

【目的】为改良玉米雄穗性状．【方法】以雄穗一级分枝数有显著差异的超甜玉米自交系T4和T19为亲本，构建了包含232个单株的F：群体，考察雄穗一级分枝数，利用复合区间作图法进行QTL定位．【结果和结论】结果获得一张包含77个SSR标记的遗传连锁图谱，全长868．7cM，标记平均间距为11．28cM，共检测到4个与超甜玉米雄穗一级分枝数相关的QTL位点，分别位于玉米第4、7、8染色体上，可解释5．08％～17．71％的表型变异．主效QTL位点q船Ⅳ-4位于第8染色体，可解释17．71％的表型变异．这些QTLs将为雄穗一级分枝数的分子标记辅助选捧提供依据．

甘蓝型油菜分枝数QTL定位及其候选基因预测

分枝数是影响油菜产量的重要株型性状之一.为了有助于油菜分枝数的分子标记辅助育种,以甘蓝型油菜品系888-5（多分枝）和M083（少分枝）杂交形成的重组自交系（RIL）群体为材料,通过利用第一张油菜60KSNP芯片对群体进行高通量SNP分型,并结合单环境和多环境2种QTL检测方法对RIL群体在4个环境（武汉-2012、武汉-2013、扬州-2012和扬州-2013）下分枝数进行QTL定位.结果表明：共检测出18个分枝数QTL,分布于A2、A6、A7、C1和C4连锁群.其中11个QTL在2个以上环境下可重复检测到;有2个QTL与环境之间存在互作效应.主效QTL2个（qBN2-3和qBNE2-1）,分别在3个、4个环境下重复检测到,可解释的表型变异为13.12% ～20.60%,2.80% ～30.10%.qBNE2-1与环境存在互作效应.另外,通过利用SNP标记侧翼序列和油菜基因组比对作图,从3个QTL（qBN2-1、qBN7-6和qBN7-8,三者可解释的表型变异分别为19.40% ～17.30%、5.70% ～12.21%和7.88% ～10.32%）的基因组区段内（分别为279kb、165kb和562kb）共筛选出4个与分枝数有关的候选基因,它们的拟南芥同源基因（分别为CUC2、PIN3、F23N20.8和PIN4）均参与拟南芥分枝数的分化或形态建成.

甘蓝型油菜株高、第一分枝高和分枝数的QTL检测及候选基因筛选

株高、分枝数及第1分枝高是油菜重要的农艺性状。本研究利用甘蓝型油菜GH06和P174杂交,F2通过单粒法连续自交至F11构建重组自交系群体,利用油菜60K芯片对该群体进行基因分型,构建高密度遗传连锁图谱。结果表明,该图谱包含2795个SNP多态性标记位点,总长1832.9 c M,相邻标记间平均距离为0.66 c M。在此图谱基础上采用复合区间作图法（CIM）,检测到3个农艺性状的24个QTL。其中11个株高QTL分别位于A01、A06、A07、A08、A10和C06染色体,单个QTL解释5.00%~15.26%的表型变异;7个第1分枝高QTL分别位于A06、C05和C06染色体,单个QTL解释5.04%~12.99%的表型变异;6个分枝数QTL分别位于A03、A07、C01、C04和C06染色体,单个QTL解释5.95%~8.14%的表型变异。将156个拟南芥株高相关基因、10个拟南芥第1分枝高相关基因和148个拟南芥分枝数相关基因与QTL对应置信区间序列进行同源比较分析（E〈1E–20）,分别找出了20个株高候选基因、3个第1分枝高候选基因以及12个分枝数候选基因。2个环境中在A07染色体上重复检测到的QTL置信区间检测到与株高相关的候选基因ATGID1B/GID1B和WRI1,A08染色体上重复检测到的QTL置信区间检测到SLR/IAA14和AXR2/IAA72个与株高相关的候选基因。在具有部分置信区间重叠的q2013FBH-C05-1和q2014FBH-C05-2区间均检测到第1分枝高候选基因PHT1;8,在A03和C06染色体上的QTL置信区间内,分别检测到4个分枝数候选基因,匹配E值介于0~3E–56之间。

甜玉米雄穗分枝数的QTL定位

选用雄穗分枝数有显著差异的甜玉米自交系T14和T4为亲本配制杂交组合,以330个F2单株为作图群体,用复合区间作图法在玉米全基因组上检测控制雄穗分枝数的QTL。结果显示,在F2群体中检测到6个雄穗分枝数QTLs,位于玉米第2、4、9染色体上,对表型的贡献率为5.0%～17.4%;在F2∶3群体中检测到8个与甜玉米雄穗分枝数相关的QTLs,分别位于玉米第2、3、4、8染色体上,对表型的贡献率为3.5%～13.6%;对比F2和F2∶3的定位结果,挖掘到3个在两世代中表现稳定一致的QTLs,分别位于第2、4染色体上。

利用高密度SNP芯片定位玉米雄穗分枝数QTL

玉米雄穗分枝数是影响玉米产量的重要因素之一,研究控制玉米雄穗分枝数的QTL位点对玉米品种改良、分子辅助育种具有重要意义。本研究利用京科968的双亲京724和京92构建BC1F1群体,以Maize6H-60K高质量高密度SNP芯片鉴定群体基因型,获得28910个高质量多态性SNP,构建了包含2737个BIN标记的高密度遗传图谱,各染色体BIN标记数在145~512个之间,BIN标记平均遗传距离为0.56 cM。2021年将亲本及727个单株种植在北京,调查雄穗分枝数。采用QTL IciMappingV4.2的完备区间作图法进行雄穗分枝数QTL检测及定位,共检测到6个QTL,分别位于第2、5、6、7、8和9染色体,QTL的LOD值范围为3.18~11.08,揭示1.58%~5.59%的表型变异。通过物理位置比对,6个QTL中有4个与前人定位在相同区域,qTBN6和qTBN7尚未见报道。其中qTBN6的LOD为6.73,增效等位基因来自京724,具有负的加性效应,作用为减少雄穗分枝数。本研究为克隆调控雄穗分枝数功能基因奠定了基础。

油菜角果质量与分枝数的关系

通过分析油菜超高产条件下植株一次分枝数和二次分枝数的多少对各部位角果质量的影响 ,得出如下结果 :1各枝序的角果数一般都随一次、二次分枝数的增加而增加 ;而每角粒数和千粒重随一次、二次分枝数的增加呈先增后减的趋势。 2主序和一次分枝的角果质量随分枝数的增减而变化的幅度较小 ;二次分枝的角果质量随分枝数的增减而变化的幅度较大。 3油菜超高产条件下 ,单株最适宜利用的一次和二次分枝数分别为 1 1～ 1 2个和 1 0～ 1 5个 。

越橘Elliot组培苗分枝数影响因素的研究

越橘组培苗生长的各项生理指标受一定因素的影响。以高丛越橘Elliot为研究对象,采用三因素三水平正交试验设计,分析了pH值(4.0、5.0、5.5)、2ip(20、50、80 mg/L)和NAA(0、0.2、0.5 mg/L)对Elliot组培苗分枝数的的影响。结果表明:影响Elliot分枝数的因素顺序为NAA>2ip>pH值,最佳组合为A3B2C1,即pH值为5.5、2ip浓度为50 mL/L、NAA浓度为0。

栽培种花生遗传图谱的构建及主茎高和总分枝数QTL分析

栽培种花生是异源四倍体,基因组大,构建花生的分子遗传连锁图谱并对相关性状进行 QTL 定位研究的工作缓慢。本研究以遗传差异大的亲本组配杂交组合富川大花生×ICG6375构建 F2作图群体,采用公开发表的2653对SSR引物,构建了一张含有234个SSR标记、分布于20个连锁群的栽培种花生遗传图谱。该图谱覆盖基因组的长度为1683.43 cM,各个连锁群长度在36.11∽131.48 cM之间,每个连锁群的标记数在6∽15个之间,标记间的平均距离为7.19 cM。结合F3在湖北武汉和阳逻环境下的主茎高和总分枝数鉴定结果,应用WinQTLCart 2.5软件采用复合区间作图法进行了QTL定位和遗传效应分析。共检测到17个与主茎高和总分枝数相关的QTL位点,贡献率在0.10%∽10.22%之间,分布于8个连锁群上。综合分析武汉和阳逻环境的鉴定结果,获得重复一致的与主茎高相关的6个 QTL,其中 qMHA061.1和 qMHA062.1位于连锁群 LG06上 TC1A2∽AHGS0153标记区间,贡献率为5.49%∽8.95%； qMHA061.2和 qMHA062.2位于 LG06上 AHGS1375∽PM377标记区间,贡献率为2.93%∽5.83%； qMHA092.2和 qMHA091.1位于连锁群 LG09上GM2839∽EM87标记区间,贡献率为0.53%∽9.43%。

不同分枝数对桑树幼苗生长发育的影响

以我国常见经济林木桑树(Morus alba)为试验材料,从气体交换、形态变化和地上生物量方面研究5种分枝模式(1、2、3、4和5枝)对幼苗生长发育的影响。结果显示:(1)分枝数为1的植株的净光合速率(P n)最高,达到8.6μmol·m-2·s-1。随着分枝数增加,P n显著下降,直至分枝数达到3枝及其以上时,净光合速率保持相对稳定,为4.3μmol·m-2·s-1。而气孔导度(g s)、胞间CO2浓度(C i)和蒸腾速率(E)则不受分枝数的影响。(2)随着分枝数增加,总叶片数量、总叶面积和总枝长都显著增加,最终分别达到114.3,10481.1 cm2和457.1 cm,而平均单枝叶片数、平均单枝基径、平均单叶面积和比叶面积则显著减少。(3)随着分枝数的增加,植株的总叶生物量和总枝生物量无显著变化,但平均每枝叶干重、平均每枝枝干重和平均每枝总生物量随分枝数的增加而逐渐减少。研究结果表明了分枝数增加可能导致叶片间对光资源的竞争强度增大,引起净光合速率下降,叶片面积变小,单枝长度和生物量减小。另一方面,植株则通过生长出更多的叶片数量,以及更大的总叶片面积来尽可能地消除竞争带来的不利影响,提高对光环境资源的利用。

基于SNP遗传图谱定位玉米雄穗分枝数和主轴长QTLs

以玉米雄穗分枝数差异显著的自交系豫086(分枝数多)和豫M 1-7(分枝数少)杂交获得F1,通过单粒传法获得含177个株系的F7 RIL群体。以玉米10 kb SNP芯片进行RIL群体基因分型,构建高密度遗传图谱,并利用QTL Cartographer 2.5对郑州和海南2个环境下玉米雄穗分支数(Tassel branch number,TBN)和玉米雄穗主轴长(Total tassel length,TTL)进行QTL分析。结果表明,构建的高密度遗传图谱覆盖玉米10条染色体,包含1 792个簇,覆盖基因组长度为2 109.45 cM,相邻簇之间平均距离为1.18 cM。在此图谱基础上采用复合区间作图法,在2个环境下共检测到了24个雄穗相关性状QTLs。其中7个与TBN相关QTL分布于第3, 8和10条染色体上,单个QTL的表型变异范围是6.74%~13.88%;其余17个为与TTL相关QTL,位于第1,3,5,6,8和9染色体上,单个QTL位点可解释5.59%~18.66%的表型变异。在2个环境下检测到了一个相同的TTL相关QTL位点(qTTL1-2)和2个既控制TBN又控制TTL的QTL位点(qTBN8郑州,qTTL8郑州;qTBN8-3海南,qTTL8海南)。

苦荞株高及主茎分枝数的遗传相关分析

以高杆材料小米荞为母本、中杆材料晋荞2号为父本进行有性杂交,经自交获得杂交后代F2、F3群体株系。对亲本及杂交后代F2、F3群体株高、主茎分枝数等性状进行统计分析。结果发现,亲本小米荞的株高、单株粒质量、单株种子粒数、千粒质量与晋荞2号差异达到显著或极显著水平,但主茎分枝数差异不显著。F2、F3群体株高与主茎分枝数均呈现连续变异,符合偏正态分布,表明为数量性状。株高与主茎分枝数的遗传力平均值分别为0.912、0.503。株高与主茎分枝数、单株粒质量、单株种子粒数均呈极显著正相关,其中与单株种子粒数相关系数达到0.398**。表明株高与主茎分枝数可作为苦荞高产杂交育种的质量要目标性状。

玉米雄穗分枝数主效QTL定位及qTBN5近等基因系构建

立足于发掘玉米雄穗分枝数优异基因资源,利用郑单958骨干亲本郑58和昌7-2构建的188个重组自交系(recombinant inbred line,RIL)家系群体,结合288个多态性分子标记构建的连锁图谱和2年玉米雄穗分枝数表型数据,运用完备复合区间作图法进行QTL定位,共检测到5个控制玉米雄穗分枝数的一致性主效QTL,分别位于玉米5条染色体上。通过连续回交及分子标记辅助选择构建了位于bin 5.05的控制雄穗分枝数主效QTL-qTBN5近等基因系(near isogenic line,NIL),对基因遗传效应进行了验证,并将qTBN5进一步定位在13.2 Mb区间之内,为玉米雄穗分枝数主效基因的精细定位及分子育种奠定基础。

荒漠草地地区伊犁绢蒿分枝数目对放牧强度的响应

试验于2012-2013年在新疆昌吉阿什里乡进行,以新疆荒漠草地典型植物种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)为研究对象,研究了不放(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)下伊犁绢蒿各级分枝数、营养枝和生殖枝的变化规律,通过在生长季内多次采样方法(每30d采样一次),比较不同放牧梯度下各级分枝数数目,营养枝与生殖枝的数目,以揭示伊犁绢蒿构件数目对放牧强度的响应机制。结果表明,各放牧梯度下伊犁绢蒿各级分枝数在CK区表现为二级分枝数>一级分枝数,在LG、MG和HG区则表现为分枝级数越高,分枝数越低;营养枝数目也在LG区表现有最大值,占全株分枝数的20.5%以上,营养枝数目的变化趋势为LG>CK>MG>HG;生殖枝数在各放牧处理间与不放牧条件下大部分差异显著(P<0.05),变化趋势为CK>LG>MG>HG。

大豆分枝数相关分子标记开发及qBN-18位点精细定位

分枝数是影响大豆产量的重要因素之一,与植株结荚率直接相关;同时也是决定大豆株型的重要组成因子,并通过调节群体结构、种植密度等进一步影响产量。目前关于大豆分枝数QTL(quantitative trait loci)精细定位与图位克隆的报道极少。因此,发掘参与调控大豆分枝的基因/QTL对于株型建成的基础研究和高产品种培育的应用研究都具有重要意义。本研究在少分枝品种垦丰19(KF19)与多分枝品种垦农24(KN24)组合F2的基础上,培育出由606个株系组成的F7:8重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体,以及由1486个单株KF19-BC3F2和1150个单株KN24-BC2F2组成的2个回交群体。在18号染色体分枝数QTL新位点(qBN-18)的定位区间内筛选出多态性SSR标记11个,利用RIL群体将qBN-18的定位区间由1.6 Mb缩小到113 kb。在定位区间内开发了2个InDel标记BR69与BR77。进一步利用回交群体筛选交换单株,将qBN-18定位区间缩小到63.7 kb,包括9个基因。本研究结果为大豆分枝数的基因图位克隆及分子标记辅助育种创造了条件。