基于55K SNP芯片的小麦籽粒主要品质性状的全基因组关联分析

通过检测118份小麦材料3个环境下吸水率、蛋白质含量、容重、湿面筋含量、面团稳定时间、面团形成时间、沉降值和出粉率8个小麦籽粒品质的表型值,结合小麦55K SNP芯片分析基因型,采用Q+K混合模型进行全基因组关联分析。在不同环境下, 8个籽粒品质性状均具有广泛变异,其中沉降值的变异系数最大为16.47%~17.03%,各品质性状遗传力为0.71~0.85。118份小麦材料被分为3个亚群,亚群Ⅰ包括41(34.75%)份,安徽供试材料占绝大部分;亚群Ⅱ包括32 (27.12%)份,是以安徽、江苏、四川为主体的群体;亚群III包括45 (38.13%)份,主要为安徽及江苏省份材料。22个与小麦籽粒品质性状显著关联的稳定位点(P<0.001)在2个及以上的环境中被重复检测到,分布于染色体1B (4)、1D (1)、2B (1)、2D (1)、3B (2)、3D (1)、4D (1)、5A (1)、5B (1)、5D (3)、6B (2)、7B (3)和7D (1),解释了8.53%~16.32%的表型变异。稳定位点中包含3个一因多效显著关联位点, 14个可能控制小麦品质性状的新遗传位点,并筛选出11个可能与小麦籽粒品质性状相关的候选基因;有利等位基因的数量越多,品质性状表型值越高,并发现了在8个主要品质性状均携带有利等位基因的载体材料,其中,华成859和济麦44包含最多的有利等位基因,可供改良小麦品质的育种亲本使用。本研究结果为小麦优良品质小麦培育提供了理论依据、亲本材料和分子标记。

水稻种质资源稻瘟病抗性全基因组关联分析

稻瘟病是一种对全球水稻生产威胁极大的真菌性病害,鉴定抗稻瘟病基因并将其导入到现有感病品种改良品种的抗性是控制这种病害的有效途径。本研究利用5个稻瘟病菌株鉴定了212份籼稻和235份粳稻种质资源的苗瘟抗性,分别筛选到8个和12个抗全部5个菌株的籼稻和粳稻种质材料。采用全基因组关联分析在籼粳混合群体、籼稻和粳稻种质资源中共定位到43个影响水稻苗瘟抗性的QTL,抗GD00-193、GD08-T19、GD17-CQ16、HB1708和HLJ13-856菌株的QTL分别为9、4、14、14和2个。其中, 12个抗病QTL仅在籼稻亚群中检测到, 7个仅粳稻亚群中检测到,1个为籼粳2个亚群共同检测到,说明籼稻抗稻瘟病总体好于粳稻,而且稻瘟病抗性存在明显的籼粳分化。同时影响水稻对2个及2个以上菌株的抗性或在2个及2个以上群体中同时被定位到的QTL共计11个,利用候选区间关联分析和单倍型分析鉴定到23个抗病候选基因,不同抗病候选基因在籼、粳群体中的分布频率不同。研究结果为水稻品种稻瘟病抗性分子改良提供种质资源和有利基因信息及不同抗病基因的育种利用策略。

全基因组关联分析解析水稻剑叶及单株产量的遗传基础

剑叶是水稻主要的源器官,剑叶大小与产量呈极显著的正相关,揭示剑叶大小和单株产量的遗传基础对于选育株型适宜的水稻高产品种具有重要意义。本研究以来源广泛、多样性丰富的1016份全球水稻核心种质资源为材料,在湖北荆州连续两年考察了种质资源的剑叶大小和单株产量。结果显示,剑叶长、宽、面积和单株产量在两年变异丰富,受环境影响大;剑叶长、宽和面积与单株产量相关性程度较低,说明这些性状的遗传基础不同。利用4.8M高密度SNP基因型数据进行全基因组关联分析,共定位到31个影响水稻剑叶相关性状和单株产量的QTL,其中1个QTL(qFLW4)在两年均定位到,3个位点同时影响多个性状(qFLW4和qFLA4、qFLL6和qFLA6、qFLL10.1和qFLA10)。结合候选区间单倍型分析和生物信息学分析,鉴定到7个候选基因和10个有利等位基因。研究结果为克隆水稻剑叶性状新基因和通过分子标记辅助选择配置不同剑叶相关基因塑造理想株型提供基因资源。