多环境下玉米株高和穗位高的QTL定位

【目的】通过对玉米株高和穗位高进行多环境的QTL分析,寻找能够稳定表达的株高和穗位高主效QTL,以为玉米理想株型的分子育种提供理论依据。【方法】以优良玉米自交系许178×K12衍生的150个F7代重组自交系(recombinant inbred lines,RILs)群体为试验材料。首先,从Maize GDB中选取495个SSR标记进行亲本间多态性筛选,利用具有多态性的标记进行群体基因型分析,使用Map Maker V3.0软件划分标记的连锁群并构建遗传连锁图谱。其次,采用Ici Mapping V4.0软件的完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)进行2年3点(陕西榆林、陕西杨凌、辽宁葫芦岛,2014—2015年)表型值及育种值的株高和穗位高QTL分析。最后,对株高和穗位高进行条件QTL分析,对照非条件QTL分析的结果,探讨株高和穗位高在QTL水平上的遗传关系。【结果】构建的遗传连锁图谱共包含191个SSR标记,图谱全长2 069.1 c M,平均图距10.8 c M。6种环境和育种值中,共检测到10个株高QTL和8个穗位高QTL,分布于第1、3、4、5、6、7、8和10染色体上,LOD介于3.25—8.36,加性效应值介于-6.41—8.70,单个QTL贡献率在6.96%—27.41%。这些QTL中有6个能在3种及以上环境中被检测到,且贡献率大于10.00%,是控制株高和穗位高的主效QTL。位于染色体Bin5.01/5.02区域同一位置的2个QTL在6种环境中被检测到,LOD介于3.25—6.48,加性效应值介于4.05—8.70。位于染色体Bin3.03/3.04区域同一位置的2个QTL在5种环境中被检测到,LOD介于4.71—8.36,加性效应值介于4.93—6.36。位于染色体Bin6.02区域同一位置的2个QTL在3种环境中被检测到,LOD介于3.52—5.21,加性效应值介于4.38—8.16。它们的增效等位基因均来自母本许178。条件QTL分析和非条件QTL分析的结果表明,这3个染色体区域的6个QTL是3个同时控制株高和穗位高的一因多效位点。【结论】玉米株高和穗位高的遗传受环境影响较大,大部分QTL只能在1种或2种环境中被检测到,3个主效QTL可以在3种及以上环境中被检测到,能够稳定地遗传,且贡献率高,有望在分子育种上得到应用。

供氮和不供氮条件下玉米穗部性状的QTL定位

【目的】分析供氮(+N)和不供氮(–N)2种条件下玉米穗部性状QTL定位结果的差异,挖掘在–N条件下特异表达的主效QTL,为玉米的氮高效分子育种提供理论依据。【方法】以优良玉米自交系许178(氮高效)×K12(氮低效)衍生的150个F7代重组自交系(recombinant inbred lines,RILs)为试验材料,在+N和–N 2种处理条件下进行2年的田间试验,对玉米的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和单株产量共5个穗部性状进行表性鉴定。使用基于混合线性模型(mixed liner model,MLM)的最佳线性无偏预测法(best linear unbiased prediction,BLUP),结合2年的表型数据,估计各家系各性状在不同氮水平下的育种值。然后利用QTL IciMapping V4.0软件的完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)对这5个性状的育种值进行+N和–N条件下的QTL分析。【结果】玉米的穗长、穗粗和穗行数在不同氮水平下差异不大,而行粒数和单株产量在–N条件下呈现出显著降低的结果。两种氮水平下共定位到20个穗部性状QTL,其中+N条件下定位到11个QTL,包括穗长2个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量5个。–N条件下定位到9个QTL,包括穗长1个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量4个。这些QTL分布在除第2染色体以外的其余染色体上。两种氮水平下定位到5个"一致性QTL",分别为qEL7a,qED7a,qRNE9b,qGYP1a和qGYP6a,这5个"一致性QTL"具有较高的表型贡献率,在不同氮水平下的贡献率均超过了10.00%。在–N条件下共发现4个特异表达的QTL,分别为qRNE9a,qKNR6a,qGYP3a和qGYP8a,其中qRNE9a和qGYP3a是贡献率超过10.00%的主效QTL。无论是在+N还是–N条件下,都发现了控制不同性状的基因之间紧密连锁或是同一个基因的一因多效现象,这与穗部各性状间的高度相关性表现一致。【结论】控制玉米穗部性状的基因在不同氮水平下的特异性表达直接导致了玉米穗部性状表型上的差异。5个"一致性"主效QTL和2个在不供氮条件下特异表达的主效QTL,均有利于提高玉米抵抗低氮胁迫的能力。研究中发现的几个控制玉米穗部性状的QTL富集区可能存在一些关键基因,值得进一步研究。

多环境下玉米保绿相关性状遗传位点的挖掘

【目的】功能性保绿通常被认为是包括玉米在内的主要作物品种的理想性状。挖掘新的控制玉米保绿相关位点和候选基因,为玉米保绿遗传研究提供理论基础。【方法】以150份由许178和K12组配的重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体为材料,通过Windows QTL Cartographer V2.5的复合区间作图法(composite interval mapping,CIM)对3个保绿相关性状(保绿度(visual stay green,VSG)、吐丝期绿叶数(green leaf number at silking stage,GLNS)和成熟期绿叶数(green leaf number at mature stage,GLNM))进行QTL定位。同时,以139份自然材料组成的关联群体为材料,基于混合线性模型(mixed linear model,MLM),结合50790个高质量SNP标记,对这3个性状进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。【结果】基于CIM,利用单环境下的表型值和最佳线性无偏估计值(best linear unbiased prediction,BLUP)对GLNM、GLNS和VSG进行定位,共检测到37个QTL,分布在除第10染色体以外的其他染色体上,LOD范围为2.58—11.36,表型贡献率为4.34%—22.40%。GLNM、GLNS和VSG性状分别检测到14、12和11个位点。其中,4个遗传稳定的QTL(qGLNS2-1、qVSG1-1、qVSG1-2和qVSG7-1),在3个及以上不同单环境中同时被检测到。利用MLM对保绿相关性状进行全基因组关联分析,共检测到44个超过阈值线的显著SNP,根据SNP标记在B73参考基因组的物理位置,发现共有15个位点落在连锁分析定位到的QTL区间内。【结论】通过QTL定位和全基因组关联分析共同检测到4个遗传稳定的共定位遗传区段(对应的B73参考基因组V4版物理位置区间为第1染色体6.2—8.2 Mb、第2染色体209.1—221.4 Mb、第6染色体96.8—102.1 Mb、第7染色体4.9—11.4 Mb),并挖掘到4个与光合作用和抗逆相关的候选基因(Zm00001d006119、Zm00001d018975、Zm00001d006535和Zm00001d036763)。

无线电通信中的同址干扰问题研究

无线电通信技术在军事中发挥着重要的作用,如果在信息传输的过程中受到较大的干扰,会影响通信的质量,也会降低军队的战斗力。一台战术电台车中一般配有多部短波与超短波电台,这些电台同时聚集在一起,而且离天线的距离比较近,可能会受到较大的电磁干扰,这一干扰被称为同址干扰,影响了信号接收的质量。无线电通信行业的相关技术人员一直致力于研究出降低同址干扰的技术,国外有着大量的研究,提出了MOM(矩量法)以及FDTD(时域有限差分法)等方法,我国的研究仅限于对车载天线间耦合度的预测,减敏耗损的定性分析,在同址干扰的研究中并未取得较大的成果。

不同环境条件下玉米叶夹角的QTL定位

以150个重组自交系群体为供试材料，利用完备区间作图法，对两年三点试验的穗三叶叶夹角表型数据进行QTL定位分析。结果表明，6个环境下共定位到34个QTL，各个染色体上均有分布，单个QTL可解释4．98％-22．78％的表型变异。控制叶夹角的QTL受环境的影响较大，大部分QTL只能在一种环境下被检测到，其中，有3个QTL（qSecLA1-1、qThiLAl-I和qThiLA5-1）分别在3种及以上环境中同时被检测到，是控制玉米叶夹角的主效QTL。

不同光照条件下玉米苗期叶绿素指数的遗传分析

为了研究玉米苗期叶片叶绿素光照强度响应的遗传规律,本研究以玉米骨干自交系K22与Dan340为父母本构建的192个重组自交系作为研究材料,采用完备区间作图法(ICIM),对苗期玉米不同叶片黑暗处理前后叶绿素指数SPAD进行了QTL定位分析。分析结果共检测到位于1号、2号、5号、6号、8号染色体的19个QTL,单个QTL可解释4.80%~14.32%的表型变异。其中黑暗处理前分别定位到位于1号、2号、5号、6号染色体的10个QTL,黑暗处理后共检测到位于1号、5号和8号染色体的5个QTL;同时以黑暗处理前后的叶绿素指数差值作为考察叶绿素降解的指标,共检测到位于5号、6号和8号染色体的4个QTL。研究结果说明不同部位叶片的叶绿素调控机理有所不同,而且不同部位叶片光照响应也不同,该结果可为探究叶片光照响应遗传机理提供参考。

不同氮水平下玉米子粒品质性状的QTL定位

以优良玉米自交系许178×K12杂交衍生的包含150个家系的重组自交系群体为试验材料,在正常施氮和不施氮两种条件下,对玉米子粒品质性状(蛋白质、淀粉和油分)进行表型鉴定,利用最佳线性无偏预测法结合2年的表型数据,估计各家系各性状在不同氮水平下的育种值。利用QTL IciMapping V4.0软件的完备区间作图法(ICIM)对3个性状进行QTL检测,在两种氮水平下共检测到14个品质性状相关QTL位点,其中,正常施氮条件下检测到8个QTL,不施氮条件下检测到6个QTL。2个QTL可以同时在两种氮水平下被检测到,其受环境因素影响较小,可以在玉米子粒品质分子育种上应用。在不施氮条件下共发现4个特异表达的QTL,其可能应用于低氮条件下玉米品质改良研究。