中国荷斯坦牛繁殖性状的基因型与环境互作

旨在估计奶牛繁殖性状在不同地区的遗传参数,检测同一繁殖性状在不同地区之间的基因型与环境互作(G×E)效应。本研究利用全国6个地区2064个牧场2005至2022年的荷斯坦牛群繁殖记录,计算了2个重要繁殖性状:初产日龄(AFC)和产犊间隔(CI),共包含1787590和2476422条表型数据。同时对该原始表型数据进行详细的质控和分组。随后,通过BLUPF90软件的airemlf90模块利用单性状动物模型和重复力模型对6个地区的2个繁殖性状进行了遗传分析,使用双性状动物和重复力模型估计同一性状不同地区之间的遗传相关,作为基因型与环境之间效应(G×E)的检测指标。结果表明,研究所设定的质控条件能够剔除分布异常的表型值;AFC的遗传力较高且在地区间差异较大(0.06~0.40),而CI的遗传力较低且各地区间差异较小(0.02~0.04);在大多数地区组合下,2个繁殖性状皆检测到了显著的G×E效应(P<0.05)。综上,同一繁殖性状在不同地区的遗传表现存在差异,且部分区域之间存在显著的G×E效应。因此,对我国奶牛繁殖性状进行遗传改良时需考虑区域性差异及G×E效应对遗传进展的影响。

安徽麦区软质小麦面粉溶剂保持力的基因型与环境互作

为了深入了解安徽麦区软质小麦溶剂保持力(SRC)性状的基因型效应与不同种植区域环境效应的互作关系及稳定性,利用GGE双标图对种植于7个生态试点的12个大田推广软质小麦品种的蔗糖SRC、乳酸SRC、碳酸钠SRC和水SRC 4个性状进行了综合评价。GGE结果表明,供试材料的4个SRC性状的GGE变异值均大于50%,环境-基因型互作效应复杂。能较好区分蔗糖SRC和乳酸SRC的试点是濉溪,能较好区分碳酸钠SRC且具有强代表性的生态点是新马桥,能区分水SRC的生态点是阜阳。生态适应性和稳定性分析表明:蔗糖SRC值表现较稳定的品种包括华成863、龙科1109、荃麦725和涡麦99;乳酸SRC值稳定的品种有徽研912和瑞华麦516,碳酸钠SRC值稳定的品种包括徽研912和瑞华麦516,水SRC值表现较稳定的品种是华成863。

长牡蛎弧菌抗性选育家系生长和存活性状遗传参数评估及基因型与环境互作效应分析

研究以前期筛选的长牡蛎(Crassostrea gigas)弧菌抗性家系为亲本,构建40个全同胞家系,评估了弧菌抗性选育家系生长和存活性状的遗传参数及多个环境下的基因型与环境互作。结果显示,在不同日龄下,壳高和壳长的遗传力分别为(0.46±0.10)—(0.59±0.13)和(0.30±0.08)—(0.59±0.13),为中高等遗传力,存活性状的遗传力为(0.25±0.06)—(0.41±0.11),为中低等遗传力。不同日龄的壳高和壳长遗传相关(0.429—0.828)均大于表型相关(0.192—0.611),除180日龄时,遗传和表型相关为低度正相关,其余各阶段均为中高度正相关;生长与存活性状的遗传和表型相关分别为(–0.138—0.380)和(–0.073—0.512),表现为中低度相关性。研究中生长和存活性状在两个环境间的遗传相关分别为(0.34—0.68)和(0.32—0.50),均小于0.7,表明乳山和荣成海区家系的生长和存活性状间存在明显的基因型与环境互作效应,因此对长牡蛎弧菌抗性进行选育时需要针对不同的养殖环境制定不同的育种方案。研究为长牡蛎抗弧菌品系的选育提供基础资料和科学依据。

芥菜型油菜每角籽粒数QTL的上位性互作和环境互作分析

【目的】为揭示芥菜型油菜及芸薹属作物每角籽粒数形成的分子机理,提高和改良芥菜型油菜产量和育种工作奠定基础。【方法】研究以包含221个芥菜型油菜株系的重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体为材料,在5个环境条件下对每角籽粒数性状进行加性QTL、加性×加性上位互作及环境互作分析。【结果】(1)共检测到7个与每角籽粒数相关的加性QTL,主要分布在芥菜型油菜A02、A03、A05、A08、B02和B03等染色体上,其加性效应分布在(-11.6424)~4.5246之间,其中qSS2-71的加性效应和遗传率均最大,分别达到-11.6424和14.44%,其余6个加性QTL的加性效应和遗传率均较小;(2)检测到7对影响每角籽粒数的加性×加性QTL上位互作效应及其与环境的互作效应,上位性QTL互作效应值分布在(-4.9308)~4.1936之间,7对上位性QTL与不同环境互作的遗传力均接近0;(3)每角籽粒数性状的广义遗传率为80.98%,狭义遗传率为30.98%。【结论】综合分析,芥菜型油菜每角籽粒数受一定环境影响,但控制该性状的加性效应受环境影响较小,且其加性×加性上位性QTL互作效应不明显。

安徽麦区软质小麦主要品质性状的基因型-环境互作分析

为了深入研究安徽麦区软质小麦主要品质性状的基因型效应与不同种植区域环境效应的互作关系及稳定性,本研究利用AMMI双标图对种植于7个生态试点的12个软质小麦品种的蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间及吸水率4个品质指标进行综合评价。AMMI双标图分析结果表明,濉溪和新马桥生态试点能够较好地分辨品种湿面筋含量,区分品种面团稳定时间的最佳地点是太和生态试点,阜阳生态试点能够很好地区分不同品种的吸水率,能较好地区分蛋白质含量的生态试点是新马桥。吸水率和面团稳定时间表现好的品种是瑞华麦516、天益科麦5号;湿面筋含量中较稳定的品种是华成863和瑞华麦516;天益科麦5号是蛋白质含量平均值较高且较稳定的品种。相对而言,天益科麦5号具有广适、稳定且品质性状优良的基因型。

基因环境互作与欧洲蜜蜂育种协作

一、环境适应是蜜蜂活力的必要条件(GEI实验)欧洲蜜蜂的多样性已有详尽记录,其中约有10个不同的地理亚种得到了认可(图1)。据报道,除了形态上的差异,在欧洲大陆各地的环境条件下,它们的行为、表现和健康状况也存在显著差异。因此,养蜂人有明显的兴趣和需要来引进具有良好经济性能的非本地蜂种,特别是经过选育的卡尼鄂拉蜂和意大利蜂。这些蜜蜂的引进导致了本地种群的杂化,并可能改变其自然多样性,甚至导致独特基因型的丧失。此外,即使引进了这些“优质”品系,养蜂人仍然面临着严重的蜂群损失。

红米水稻抗氧化活性成分的遗传效应与环境互作

【目的】剖析红米水稻总酚、总黄酮、原花青素和花色苷的遗传效应,为高营养价值红米杂交稻的培育提供参考。【方法】以8个红米恢复系为父本,6个不育系为母本,配制48个杂交组合为遗传材料,利用加性-显性遗传模型(AD模型)及统计方法,分析在不同环境下红米水稻抗氧化活性成分的遗传效应、杂种优势、遗传相关及其与环境互作。【结果】花色苷、原花青素、总酚和总黄酮主要受遗传主效应控制,其中原花青素、总酚和总黄酮总狭义遗传率高,以基因加性效应为主,低代选择有效;花色苷以显性效应为主,适宜中、高世代选择。这4种抗氧化活性成分的表型、遗传、加性、显性、加性×环境互作和显性×环境互作均呈正向相关,相关系数大;原花青素的基因型×环境互作效应小,稳定性好,以此为选择指标可有效提高其他3种成分,减轻工作量,提高育种效率。高温有利红米水稻杂种后代抗氧化活性成分的积累,提高群体杂种优势。此外,提高不育系抗氧化活性成分含量,有利于培育高抗氧化活性成分含量的杂交后代;恢复系18Rr174、18Rr175可有效提高后代总酚、总黄酮、原花青素含量,且受环境影响小。【结论】采用植物数量性状的加性-显性遗传模型,可有效预测亲本抗氧化活性成分的遗传效应,18Rr174、18Rr175在高抗氧化活性成分红米杂交稻的选育上具有较高应用价值。

基于BLUP和GGE双标图的花生产量基因型与环境互作效应分析

本研究采用最佳线性无偏预测值(BLUP)和基因型主效加基因型-环境互作效应(GGE)双标图的评价方法,对黄淮海中南片多点联合试验的小粒花生品种的丰产稳产适应性及试验点的区分力和代表性进行分析,探究基因型和环境对花生生长的影响,明确各品种的丰产稳产性及适应性。对BLUP值和原始数据进行方差分析和热图对比,结果表明,两组数据之间有较多差异,对于产量变异的解释,BLUP值比原始数据更加可靠。BLUP-GGE双标图联合分析结果表明,开农308的丰产稳产适宜性排在首位,其次为汾花8号、远杂9102;泰安、开封、濮阳的区分力和代表性较强。

水稻叶绿素含量的QTL及其与环境互作分析

研究的主要目的是通过QTL分析对水稻叶片叶绿素含量进行遗传剖析。应用由247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体及其含207个分子标记的连锁图谱。分别在2002年和2003年考察亲本和重组自交系群体剑叶、倒二叶、倒三叶叶绿素a和b的含量,采用QTLMapper1.6统计软件进行QTL定位、上位性分析及其与环境的互作效应分析。在4个标记区间共检测到控制不同叶位叶绿素a、b含量的8个QTL,单个QTL的表型变异贡献率为1.96%～9.77%,其中2个QTL与环境之间存在显著互作;检测到9对影响叶绿素a、b含量的加性×加性上位性互作,其中1对具有显著的上位性×环境互作效应。与该群体产量性状QTL的研究结果相比较,发现每个产量性状都有QTL与控制叶绿素含量的QTL位于相同的染色体标记区间。

籼粳交品系产量相关性状的环境互作效应分析

近年来,数量遗传学者提出了可预测作物杂种后代在多环境中的基因型值和遗传效应的新方法,并已在水稻、棉花等作物上广泛应用,这为深入揭示基因型×环境互作的生物学本质,阐明多环境下数量性状的遗传表现规律提供了有效方法。本文旨在应用包括基因型×环境互作效应的加性-显性遗传模型和统计方法。

利用水、旱稻DH系定位产量性状的QTL及其环境互作分析

为研究水、旱栽培条件对水稻产量及其构成因素QTL表达的影响,以粳型陆稻IRAT109和粳型水稻越富杂交的116个株系的DH群体为材料,利用已构建的水稻分子连锁图(其中94个RFLP标记和71个SSR标记),在水田、旱田栽培条件下,定位了千粒重、结实率、有效穗数、穗粒数及单株产量等性状的QTL。结果表明,水田条件共检测到11个加性QTL和13对上位性QTL,旱田条件下检测到18个加性QTL和17对上位性QTL,其中控制千粒重的2个加性QTL和1对上位性QTL及控制有效穗数的1个加性QTL在水田、旱田条件下都检测到。检测到11个控制产量性状QTL区域存在一因多效或紧密连锁,其中3个区域也是控制根系性状QTL的热点区。发现8个加性QTL和8对上位性QTL对表型变异贡献率(以下简称贡献率)大于10%(其中4个加性QTL和5对上位性QTL为旱田条件下检测到),这些高贡献率QTL特别是旱田条件下的高贡献率QTL对旱稻产量性状分子育种具有一定的指导作用。

水稻永久F_2群体抽穗期QTL的上位性及其与环境互作效应的分析

利用源于杂交水稻汕优 6 3的重组近交系 (RI) ,进行系间随机交配构建了水稻永久F2 (IF2 )群体。采用QTL作图软件QTLMapper2 0对IF2 群体的抽穗期性状进行了分析 ,共发现了 2 1个QTLs ,分布于 10条染色体上。对抽穗期QTL的加性效应 ,显性效应 ,加×加、加×显、和显×显上位性效应进行了估计 ,对遗传主效应与环境的互作效应作了预测。结果表明 ,鉴别出的QTL中 ,加×加上位性显著程度最高 ,其次是加性效应。加×加上位性与环境的互作效应以及加性与环境的互作效应预测值 ,显著性程度相对较高 ;加×显上位性与环境的互作效应预测值均不显著 ;显性、显×显上位性与环境的互作效应预测值只有很少达到显著。本文讨论了构建IF2 群体的困难及其对QTL作图可能产生的影响。

水稻耐盐性和耐碱性相关性状的QTL定位及环境互作分析

【目的】探索水稻在盐和碱胁迫下产量相关性状的变化规律,寻找耐盐碱主效QTL,并分析QTL加性、上位性与环境互作效应。揭示单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重在盐、碱胁迫下的遗传机制,为水稻耐盐碱性分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以东农425和长白10号杂交得到的重组自交系为材料,构建包含120个SSR标记的遗传连锁图。以浓度6 ds·m-1的Na Cl水溶液,pH9.0的Na2CO3水溶液进行全生育期处理,正常水灌溉为对照。对2014年和2015年盐、碱胁迫和自然条件下水稻的单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重分别采用2种作图方法同时定位研究,即完备区间作图法进行加性QTL定位和混合线性模型的复合区间作图法进行加性、上位性QTL与环境互作联合分析。【结果】2014年和2015年碱胁迫条件下与盐胁迫条件下各性状表型值相比,耐碱相关性状降低较明显,表明水稻对碱胁迫更为敏感,碱胁迫更大程度地限制了高产和稳产。并且2年的碱胁迫条件下各性状与盐胁迫条件下各性状均未表现出显著相关性。水稻在耐盐性和耐碱性上可能存在遗传机制上的差异。运用ICIM共检测到61个水稻耐盐碱相关性状加性效应QTL,分布在第1、2、3、4、5、6、7、8、10、11和12染色体上。运用MCIM在6个环境下进行加性及环境互作效应的联合定位分析,共检测到17个加性QTL存在环境互作效应,分布在第1、3、5、7、8、9、11和12染色体上。其中,运用ICIM同时在自然条件和盐胁迫条件下2年重复检测到q PN1-1,仅在碱胁迫下2年重复检测到q PN11-2,同时在盐胁迫和碱胁迫条件下2年重复检测到q PN3-3,在盐胁迫与自然条件比值下2年重复检测到q RPN1-1,仅在自然条件下2年重复检测到q GW7和同时在盐、碱胁迫和自然条件下2年重复检测到q PW11均被MCIM检测到。q PW11是1个新的耐盐碱QTL,其贡献率为7.94%—20.13%。运用MCIM对水稻耐盐碱相关性状在6个环境下进行上位性与环境互作效应分析,共检测到13对上位性QTL与环境发生互作效应。检测到2对有关单株有效穗数的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下单株有效穗数的上位性QTL与环境互作;检测到2对有关结实率的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下结实率的上位性QTL与环境互作;检测到1对有关千粒重的上位性QTL与环境互作,检测到1对胁迫与自然条件比值下千粒重的上位性QTL与环境互作;检测到3对有关单株穗重的上位性QTL与环境互作。【结论】盐胁迫和碱胁迫都能影响水稻的产量相关性状,但二者是性质有所差别的2种胁迫,碱胁迫破坏更强,降低产量更明显。

GGE叠图法─分析品种×环境互作模式的理想方法

本文介绍一种分析作物区域试验结果的方法－ＧＧＥ叠图法。首先，将原始产量数据减去各地 点的平均产量，由此形成的数据集只含品种主效应Ｇ和品种－环境互作效应ＧＥ，合称为ＧＧＥ。对ＧＧＥ 作单值分解，并以第一和第二主成分近似之。按照第一和第二主成分值将各品种和各地点放到一个平 面图上即形成ＧＧＥ叠图。借助于辅助线，可以直观回答以下问题：（１）什么是某一特定环境下最好的 品种；（２）什么是某一特定品种最适合的环境；（３）任意两品种在各环境下的表现如何；（４）试验中品 种×环境互作的总体模式是怎样的；（５）什么是高产、稳产品种；（６）什么是有利于筛选高产、稳产品 种的环境。

凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)体重、存活性状的遗传参数和基因型与环境互作效应

利用7个凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)引进群体,通过双列杂交和巢式交配设计构建家系,建立育种基础群体,估计体重、存活性状的遗传参数和基因型与环境互作效应(genotype by environment interactions,G×E)。结果表明,凡纳滨对虾基础群体体重和存活性状的遗传力估计值范围分别在(0.19±0.09)—(0.43±0.09),(0.27±0.04)—(0.45±0.06),均属于中高遗传力水平,并且统计检验显著(P<0.05)。Z-score检验表明,体重和存活性状遗传力估计值在河北黄骅(HBHH)和青岛鳌山(QBAS)两个测试场间差异均不显著。体重和存活性状的表型和遗传相关系数分别为0.007和0.008,表现为低度线性负相关。对于体重和存活性状,HBHH和QBAS场间的遗传相关分别为0.83±0.04和0.40±0.11。体重性状的G×E效应不显著(K<0.5),但存活性状存在显著的G×E效应(K>0.5)。上述结果显示,凡纳滨对虾基础群体体重和存活性状的遗传变异丰富,多代选择可获得较大的遗传进展。

籼稻稻米外观品质性状的遗传主效应和环境互作效应分析(英文)

利用不同环境条件下的试验资料分析了遗传主效应和环境工作效应对籼稻5个外观品质性状的影响。结果表明，糙米长、糙米长宽比和糙米长厚比主要受制于遗传主效应，而糙米宽和糙米厚的表现则主要受到环境互作效应的影响。其中糙米长、糙米长宽比和糙米长厚比3个性状的遗传主效应以母体效应为主，而糙米宽和糙米厚的遗传主效应则以细胞质效应为主。在环境互作效应中，所有外观品质性状均以母体互作效应为主。基因的加性效应和加性互作效应是影响糙米长、糙米长宽比和糙米长厚比表现的主要因子，而糙米宽和糙米厚则主要受制于基因的显性效应。遗传效应预测值结果表明，浙协2号A、协青早A、V2oA、测早2－2等是改良杂交后代稻米外观品质性状的良好条本，其中浙协2号A亲本的外观品质性状预测值在两年中的环境互作效应较为一致，不易受到外界条件的影响。

大豆产量及主要农艺性状QTL的上位性互作和环境互作分析

以栽培大豆晋豆23为母本,半野生大豆灰布支黑豆ZDD2315为父本杂交衍生的F2:15和F2:16的447个RIL家系为遗传群体,绘制SSR遗传图谱,采用混合线性模型方法,对2年大豆小区产量及主要农艺性状进行加性QTL、加性×加性上位互作及环境互作分析。结果检测到9个与小区产量、茎粗、有效分枝、主茎节数、株高、结荚高度相关的QTL,分别位于J_2、I、M连锁群上,其中小区产量、茎粗、株高、有效分枝和主茎节数QTL的加性效应为正值,说明增加这些性状的等位基因来源于母本晋豆23。同时,检测到7对影响小区产量、茎粗、株高和结荚高度的加性×加性上位互作效应及环境互作效应的QTL,共发现14个与环境存在互作的QTL。上位效应和QE互作效应对大豆小区产量及主要农艺性状的遗传影响较大。大豆分子标记辅助育种中,既要考虑起主要作用的QTL,又要注重上位性QTL,才有利于性状的稳定表达和遗传。

陆地棉产量性状的遗传效应及其与环境互作的分析

本研究根据加性－显性与环境互作的遗传模型，分析了陆地棉１０个杂交亲本和２０个Ｆ１皮棉产量、单株铃数、单铃重、衣分和前期收花率的两年资料，估算了各项遗传方差分量和成对性状间各项遗传效应的相关。方差分析结果表明，衣分受基因型×环境互作效应影响较小，其它４个性状受基因型×环境互作影响较大，其中皮棉产量、单株铃数和前期收花率受显性×环境互作效应影响较大。遗传相关分析表明，皮棉产量与单株铃数、衣分和前期收花率加性相关系数值较大，皮棉产量与单株铃数、单铃重和前期收花率间存在较强的加性与环境互作负相关。皮棉产量与单株铃数、单铃重和前期收花率间存在显著的显性正相关，但与单株铃数、单铃重间存在显性与环境互作相关。

影响水稻穗部性状及籽粒碾磨品质的QTL及其环境互作分析

利用优质恢复系测258为轮回亲本与粳型糯稻新品系IR75862杂交创制的BC1F7回交导入系群体,在广西南宁和海南三亚定位了产量相关性状(二次枝梗数、穗总粒数、穗实粒数、粒重和穗重)、粒型(粒长、宽、厚)和碾磨品质(糙米率、精米率和整精米率)的主效QTL并剖析其环境互作效应。双亲在穗实粒数、千粒重、粒长和粒宽及整精米率等性状上存在显著差异。各产量相关性状间呈极显著正相关,而与千粒重和粒长呈极显著负相关。多数产量及粒型相关性状与3种碾磨品质相关不显著。在南宁和三亚环境下检测到影响产量相关性状、粒型及碾磨品质的主效QTL共计57个,包括二次枝梗数6个,穗实粒数4个,穗总粒数、粒重和穗重各5个,粒长9个,粒宽7个,粒厚1个,糙米率4个,精米率5个和整精米率6个,分布在除第11染色体外的所有染色体上。多数影响枝梗数、穗粒数和粒重的QTL成簇分布,而且与影响糙米率、精米率和整精米率的QTL分布在不同染色体区域。在第2、第3、第4、第5和第6染色体上鉴定出影响穗粒数、粒重、粒型及碾磨品质的重要QTL,这些QTL在以往不同遗传背景和环境下被多次检测到。在第8染色体RM152～RM310区间鉴定到1个影响粒长和粒宽的新的QTL,能同步增加粒宽和粒长。鉴定出的这些稳定表达的QTL具有标记辅助选择育种的应用价值。整精米率是受环境影响最大的性状,其QTL的环境互作效应明显。对QTL的环境互作效应特点及其在品种标记辅助改良中的作用进行了深入探讨。

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。