小麦品种(系)抗叶锈病基因Lr10位点基因型的多样性

小麦抗叶锈病基因Lr10的表达需与其紧密连锁的RGA2基因调控,按照这2个基因的连锁关系,Lr10基因位点分成H1和H2两个古单倍型。为揭示我国小麦品种中Lr10的遗传多样性,对189个来自12省的小麦育成品种和58个品系的该基因位点变异进行了鉴定分析。绝大多数供试品种(系)为H2古单倍型,其频率在育成品种和品系中分别为95.2%(180/189)和96.6%(56/58)。这2种古单倍型可进一步分为9种单倍型亚型,其中H1-2、H2-4、H2-5、H2-6和H2-7亚型为首次报道。育成品种包含所有单倍型亚型,以H2-1频率最高(69.3%),H2-3和H2-6频率最低(0.5%);而在选育品系中仅检测到5种单倍型亚型,其中H2-1频率最高(27.6%),H1-2频率最低(3.5%)。除H2-1与H2-2型外,其他亚型与育成地显著相关(P<0.05)。本研究结果支持Lr10基因位点的古单倍型和单倍型亚型在育种中保持相对稳定的推断,同时由于在育种过程中持续重组和变异而产生了新的单倍型亚型,而且重组可以发生在H2和H1两种古单倍型之间。在现代育成品种和品系中,H1古单倍型所占比例已降至5%以下,应加以保护。

植物抗病基因密码子使用特性分析

植物抗病基因(R基因)相对植物整个基因组进化较快,且作用机制复杂,抗病基因一直是遗传及病理学研究的热点问题。本研究运用CodonW等软件对多种植物的42个不同抗病基因进行密码子偏好性及聚类分析,初步探究了植物抗病基因密码子使用模式。结果表明水稻Xa13、Xa21以及Xa27基因和玉米Hm1基因明显区别于大部分R基因,除了这4个基因外之外,大部分R基因偏好于使用以A或T结尾的密码子,碱基组成AT含量大于GC。TTG、CTT、TAT等28个密码子为R基因的偏爱密码子,其中24个以A或T结尾。聚类结果在一定程度上反映了不同抗病功能基因的相似性及相同抗病基因的差异性。本研究为新的R基因的预测及R基因相关基因工程操作提供了一定参考。

基于QTL定位分析小麦株高的杂种优势

为探讨小麦株高杂种优势的分子遗传基础,以小麦品种花培3号和豫麦57杂交F1经染色体加倍获得的DH群体168个株系为材料,构建了一套含168个杂交组合的"永久F2"群体。利用复合区间作图法,在3个环境中进行了基于QTL定位的株高杂种优势分析,共检测到3个加性效应位点、2个显性效应位点、4对上位效应位点(包括加性×加性、加性×显性、显性×加性和显性×显性)和20个杂种优势位点。位于2D、4D和5B2染色体上的QPh2D、QPh4D和QPh5B2在3个环境中同时被检验到,受环境影响小,表达稳定。在2D染色体上相近的区域定位出多个杂种优势位点,其中QPh2D-2和QPh2D-7可解释杂种优势表型变异的29.77%和55.77%。在7D染色体的Xwmc273.2-Xcfd175之间定位出同一个杂种优势位点Qph7D-2。结果表明,在2D、4D和7D染色体上这些区域存在一些对小麦株高的杂种优势起重要作用的位点。

不同水分胁迫下小麦胚芽鞘和胚根长度的QTL分析

小麦胚芽鞘和胚根在不同渗透溶液下的长度变化是鉴评小麦幼苗抗逆性的重要指标。以小麦花培3号×豫麦57的DH株系衍生的含168个组合的永久F2（immortalizedF2,IF2）群体为材料,在蒸馏水（正常条件）以及10%、20%和30%聚乙二醇（PEG-6000）模拟水分胁迫处理下进行胚芽鞘长和胚根长度的数量性状基因（QTL）定位分析。利用完备区间作图法,共检测到影响胚芽鞘和胚根长度的23个QTL,单个QTL对表型的贡献率为4.93%35.37%。位于4B染色体区间Xcfd39.2-Xcfd22.2上影响胚芽鞘长度的位点QCl4B具有最大的遗传效应,贡献率为35.37%;在3D染色体Xcfd223-Xbarc323区段,在正常条件和20%PEG-6000处理下同时检测到影响胚芽鞘长度的位点QCl3D-a,其贡献率分别为7.83%和11.74%。另外,在10%PEG-6000处理下,3D染色体上的相近区域还定位了影响胚芽鞘长度的QCl3D-b位点;在染色体1A和染色体5A1上各检测出与胚根长度有关的2个和3个不同的QTL;在6D染色体Xswes679.1-Xcfa2129和Xwmc412.1-Xcfd49区间分别检测到2个影响胚芽鞘长度和胚根长度的QTL。这些主效QTL可用于胚芽鞘和根系的分子标记辅助选择。

利用DH和IF_2两个群体进行小麦粒重、粒型和硬度的QTL分析

【目的】检测控制小麦粒重、粒型和硬度加性和显性QTL,解释控制这些性状的分子遗传基础。【方法】以小麦品种花培3号、豫麦57构建的包含168个株系的DH群体和由其构建的包含168个株系的IF2群体为材料,结合含有368个位点的分子遗传图谱,对5个环境的DH群体以及2个环境的IF2群体的千粒重、粒型和硬度数据进行QTL分析。【结果】共检测到控制千粒重、粒长、粒径和硬度的35个加性效应和18对上位效应QTL,包括控制千粒重的8个加性效应位点以及5对上位性位点,控制粒长的10个加性效应位点以及6对上位性位点,控制粒径的10个加性效应位点以及6对上位性位点,控制硬度的7个加性效应位点以及1对上位性位点。其中,控制粒重的Qtkw6A在DH和IF2群体中都能检测到,而且既有加性效应又有显性效应,加性效应的贡献率在2个群体内分别为9.39%和11.75%,显性效应的贡献率为1.37%。控制粒径的Qgd6A也在DH和IF2群体中检测到,加性效应贡献率分别为15.02%和15.03%,而且与控制粒长的Qgl6A为同一基因位点,在DH和IF2群体中对粒长的加性效应贡献率分别为14.96%和15.10%。【结论】小麦的千粒重和粒型的遗传主要受加性效应控制,同时也受上位效应影响。硬度主要受位于5D染色体短臂上一个主效基因控制,同时受其它微效基因以及上位性影响。本研究检测到的一些重要QTL可用于相关性状的分子标记辅助选择育种,用IF2群体检测到的显性效应QTL及具有显性×加性、加性×显性及显性×显性效应的QTL可为有关性状杂种优势的研究提供参考。

小麦胚芽鞘长、幼苗根长的QTL定位

小麦品种花培3号和豫麦57构建的DH群体的168个株系及亲本为材料,在正常发芽和20%PEG-6000模拟水分胁迫处理条件下测定小麦幼苗的胚芽鞘长、根长。利用完备区间作图法分析幼苗胚芽鞘长、幼根长的QTL。两种处理条件下共定位了8个控制胚芽鞘长加性QTL,其中位于染色体2A、4B和4D上的QCl2A、QCl4B和QCl4D在两种处理条件下均被检测到,可解释6.10%～16.31%的表型变异。两种条件下共定位了10个控制幼根长加性QTL,其中位于染色体6A上Xgwm82和Xwmc553区间的QRl6A在两种处理下均被检测到,可分别解释8.26%和9.74%的表型变异。在检测到的18对控制胚芽鞘长、根长的上位性互作位点中,大多数互作属于非等位QTL间的非加性QTL位点之间互作。因此在小麦材料的早期抗旱性筛选、分子育种时要同时考虑加性QTL和非加性QTL位点间的上位性互作。

山农01-35×藁城9411重组自交系遗传图谱构建及粒重QTL分析

为利用分子遗传图谱进行小麦产量数量性状位点定位分析,以大粒高产小麦品系山农01-35和强筋小麦藁城9411为亲本,衍生了含182个家系的重组自交系(RIL)F8群体,用442个DArT标记、59个SSR标记和1个TaGW2-CAPS标记,构建了包括29个连锁群的分子遗传图谱,总遗传长度为4084.5cM,标记间平均距离为8.13cM。定位了54个新标记位点,包括44个DArT和10个SSR标记,分布于除4D、6B、7B外的其他18条染色体上。用该分子遗传图谱和4个环境粒重表型值,共检测到7个影响粒重的加性QTL,分别位于1B、4B、5B、6A染色体,其中QGW4B-7、QGW5B-20和QGW6A-29在单环境分别定位和4个环境共同定位2种方法中均能检测到。QGW4B-7、QGW5B-12和QGW6A-29对粒重的贡献率均超过10%,为主效QTL。本研究结果可为小麦高产优质性状的QTL分析及分子标记辅助选择提供参考。