水稻广亲和性遗传的主基因多基因混合模型分析

籼、粳亚种间的F1一般表现为半不育 ,这限制了籼、粳杂种优势的利用。广亲和基因的发现及其遗传研究有助于揭示这种半不育现象的遗传本质 ,使克服籼、粳亚种间F1的半不育成为可能。采用主基因 多基因混合遗传模型 ,分析了籼、粳杂交组合 30 37/ 0 2 4 2 8的P1、P2 、F1、B1、B2 和F2 六世代材料。研究结果显示 :广亲和性的遗传除受单个主基因控制外还受多基因的影响。在利用广亲和基因克服亚种间的半不育性时不仅要考虑主基因对育性的作用 。

小麦纹枯病抗性的主基因+多基因遗传分析

以病情指数为指标,利用牙签接菌法对ARZ×扬麦 158衍生的F6 代重组自交系群体 (RIL)进行纹枯病抗性评价,并采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分离分析法,研究该群体抗纹枯病基因的遗传规律。结果表明,这一群体中小麦纹枯病的抗性符合两对连锁主基因遗传模型(B 2 1),主基因间表现为加性 加性×加性上位性作用,重组率为 0 178 7。在两对主基因中,效应较大的 1对加性效应为 10 10%,效应较小的 1对加性效应为 2 32%,两对主基因的遗传率中等偏高,为 72 31%。提示抗纹枯病育种应重视主基因的利用。

普通丝瓜果实性状的遗传分析

应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对普通丝瓜品种50-5(黑籽短圆筒)×20-4(桂林水瓜)杂交组合6个世代群体的5个果实性状(果柄长、果长、果径、果形指数和单果质量)进行了联合分析,结果表明:50-5×20-4组合果柄长的遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因遗传模型,其B1、B2和F2群体遗传率(主基因+多基因)分别为68.49%、70.53%和82.07%,环境方差占总表型方差的比例分别是31.50%、29.47%和17.92%;果长遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型,其B1、B2和F2群体遗传率(主基因+多基因)分别为68.85%、84.55%和81.68%,环境方差占总表型方差的比例分别是31.15%、15.44%和18.32%;果径遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型,其B1、B2和F2群体遗传率(主基因+多基因)分别为65.23%、73.06%和73.82%,环境方差占总表型方差的比例分别是34.62%、26.94%和26.13%;果形指数遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型,其B1、B2和F2群体遗传率(主基因+多基因)分别为65.23%、62.80%和78.89%,环境方差占总表型方差的比例分别是34.76%、37.19%和21.11%;单果质量遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型,其B1、B2和F2群体遗传率(主基因+多基因)分别为70.71%、85.35%和89.64%,环境方差占总表型方差的比例分别是29.29%、14.64%和10.36%。果柄长性状的主基因遗传率较小,宜采用个体选择法(基因型选择法),宜在分离晚世代进行选择;果长、果径、果形指数和单果质量性状的主基因遗传率较大,宜采取混合选择法(表型选择法),可在分离早世代进行选择;且宜对5个果实性状进行综合选择。5个果实性状的环境方差占总表型方差的比例均较高,故在育种过程中要尽量采取措施以减少环境影响。

小麦雌性育性的主基因+多基因混合遗传分析

选用普通小麦中3种不同生态型育性正常品种与雌性不育系XND126杂交构建3个F2组合,连续两年对3组合P1、P2、F1和F2雌性育性进行调查,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型的4世代联合分析方法分析了小麦雌性育性的遗传。结果表明:小麦雌性育性受两对主效基因+多基因联合控制,两对主效基因之间存在互作效应。

水稻稻曲病抗性的主基因+多基因混合遗传模型分析

稻曲病是由稻曲病菌引起的水稻真菌病害,目前已上升为我国水稻主要病害之一,探明水稻稻曲病的抗性遗传机制对制定抗病育种策略具有现实指导意义。本研究以病情指数为指标,利用高效引发稻曲病人工接种方法对来自抗病亲本IR28(籼稻)与感病亲本大关稻(粳稻)组合的亲本及其衍生的F10代重组自交系群体(RIL)进行抗病性评价,采用数量性状的主基因+多基因混合遗传模型对抗性的遗传模型进行判别与遗传参数的估计。结果表明,水稻稻曲病抗性的遗传除受主基因控制外还受多基因的影响,符合E-1-3遗传模型,即2对主基因+多基因混合遗传模型,2对主基因间表现为等加性作用,加性效应为11.41;主基因遗传率为76.67%,多基因遗传率为22.86%,抗性遗传存在明显的主基因效应。提示抗稻曲病育种时不仅要考虑主基因对抗病性的作用,也不能忽视基因对抗性的影响。

栽培大豆耐盐性的主基因+多基因混合遗传分析

选用栽培大豆南农1138-2(耐盐)、南农88-31(较耐盐)和Jackson(盐敏感)配制的南农1138-2×南农88-31和南农88-31×Jackson等2套组合,通过P1、P2、F1、F2和F2:3苗期植株耐盐性调查,利用主基因+多基因混合遗传模型联合分离分析了栽培大豆耐盐性的遗传规律。结果表明南农88-31×Jackson和南农1138-2×南农88-31耐盐性遗传均符合加性-显性-上位性多基因遗传模式。在高世代选择耐盐性植株的效率较高,从F2:3估计,南农88-31×Jackson组合的NaCl耐性微效基因遗传率为82.13%;南农1138-2×南农88-31组合的耐盐性微效基因遗传率为67.47%。

大豆脂肪及脂肪酸组分含量的遗传分析

以Essex×ZDD2315的P1、P2、F1、BC1F3为材料,用主基因+多基因混合遗传模型,分析大豆脂肪及脂肪酸组分含量的遗传机制及相关关系。结果表明,大豆脂肪含量受2对加性互补主基因+多基因控制,主基因遗传率为16.23%,多基因遗传率为53.49%;棕榈酸、硬脂酸和亚油酸均为3对主基因+多基因遗传模型,其中均有2对主基因效应为等加性,主基因遗传率分别为71.63%,91.51%和91.59%,棕榈酸多基因遗传率为14.78%,硬脂酸和亚油酸未估计出多基因遗传率;油酸为3对加性主基因遗传模型,其中2对主基因效应为等加性,主基因遗传率为74.66%;亚麻酸为2对等加性主基因+多基因遗传模型,主基因遗传率为41.98%,多基因遗传率为24.17%。相关分析结果,棕榈酸、亚麻酸与脂肪呈极显著负相关(-0.272、-0.325);油酸与亚油酸亚麻酸呈极显著负相关(-0.833、-0.604);亚油酸和亚麻酸呈极显著正相关(0.287);棕榈酸与油酸亚油酸呈极显著和显著负相关(-0.255和-0.211);硬脂酸与亚油酸呈极显著负相关(-0.310)。因此,脂肪及脂肪酸组分含量的遗传涉及到主效基因和多基因,脂肪及亚麻酸含量的主基因遗传率较低,其它性状主基因遗传率均在70%以上,改善脂肪含量要注重多基因的积累,改善脂肪酸组分可着重在主基因的利用,提高脂肪含量与改善脂肪酸组分无突出矛盾。

重组自交家系群体4对主基因加多基因混合遗传模型分离分析方法的建立

主基因加多基因混合遗传模型分离分析方法是基于数量性状表型数据的统计遗传分析方法,该方法适于育种工作者利用杂种分离世代的数据对育种性状的遗传组成做出初步判断,制订相应的育种策略,也可用以校验QTL定位所揭示的性状遗传组成。重组自交家系群体(RIL)是一种永久性群体,可以进行有重复的比较试验,适合于环境影响较大的复杂性状的遗传研究。本研究以RIL群体为对象,将遗传模型拓展到4对主基因,建立相应的分离分析方法。新构建的模型共包括4对主基因和4对主基因加多基因两类共15个遗传模型,通过极大似然法和IECM算法估算各种模型的分布参数,由AIC值和一组适合性测验选取最佳遗传模型,再由最小二乘法估计模型的遗传参数。通过模拟实验对所建立的模型进行验证,模拟群体中一阶遗传参数的估计值与设定值之间有很好一致性。以大豆科丰1号×南农1138-2构成的RIL群体及其亲本棕榈酸含量的遗传(I-1模型,即4对加性-上位性主基因和加性-上位性多基因遗传模型)为例,说明该方法的应用效果。

高产棉花品种泗棉3号产量及其产量构成因素的遗传分析

利用泗棉3号和CARMEN构建的RIL及其F2、B1、B2、P1、P2、F1两套群体,同时在3个环境中,采用各自的联合世代分析方法,研究了我国长江流域棉区广泛种植的优良品种泗棉3号高产性状的遗传规律。遗传模型分析揭示泗棉3号×Carmen组合的产量及其产量构成因素的最适遗传模型符合主基因+多基因混合遗传模型,说明存在控制这些性状的主基因。所有性状在不同环境中的遗传模型不同。同时,各性状在不同环境中的主基因遗传率变化较大,而多基因遗传率在不同环境中变化相对较小,表明环境对数量性状主基因的表达影响大,对多基因的表达也存在影响。对环境间差异较大性状的研究和选育,要在多个特定的环境中进行,才能提高效率。

数量性状分离分析的精确度及其改善途径

在分析提高数量性状分离分析精度的三种途径基础上 ,对遗传率较低或试验误差较大的数量性状分离分析 ,综合上述三方法提出了利用 P1、 F1、 P2 、 B1∶ 2 、 B2∶ 2 和 F2∶ 3家系重复试验的联合分离分析法。其基本理论是将分离群体看作由多基因和环境修饰的主基因型正态分布的混合分布。通过油菜初花期的遗传分析表明 :分析家系重复试验的家系平均数资料获得的 AIC值比分析单一重复资料获得的 AIC值更低 ;P1、F1和 P2 的加入可增加一阶遗传参数的估计精度 ;

利用P_1、P_2和DH或RIL群体联合分离分析的拓展

QTL定位常报道主基因数多于 3的情形。然而 ,利用基因型杂合的分离群体拓展 3对主基因 +多基因混合遗传模型非常困难 ,而DH或RIL群体是遗传分析的很好群体且拓展 3对主基因 +多基因模型相对容易些。在文献 1～ 4的基础上 ,拓展利用亲本和DH或RIL群体的 2对连锁主基因、2对连锁主基因 +多基因、3对主基因和3对主基因 +多基因 4类遗传模型。通过大豆科丰 1号× 1138$C 2构成的RIL群体及其亲本研究了大豆开花期的遗传规律。

玉米抗螟性主基因—多基因混合遗传分析

采用混合分布理论,利用F2:3家系分离世代鉴定玉米抗螟性主基因并估计其遗传效应。结果表明:玉米抗螟性存在主基因,主基因遗传率为90.66%,遗传率较大。因此育种时可以选用含有主效基因的亲本,或者通过QTL基因定位的方法找到与这些基因紧密连锁的分子标记,采用分子标记辅助选择方法来提高玉米抗螟性的育种效果。

植物数量性状分离分析Windows软件包SEA的研制

近十几年来,利用双亲分离群体数量性状表型观测值来鉴定数量性状主基因+多基因混合遗传模式的研究时有报道,其结果可指导作物育种实践。然而,随着计算机技术的进步,本课题组研制的软件操作性、算法和功能模块等方面都存在一定缺陷。在Microsoft Visual Studio 2010操作平台下,利用C++语言研制了Windows界面友好的植物数量性状分离分析(segregation analysis,SEA)软件包,其中采用了线性算法包Clapack V3.1.1解线性方程组并估计一阶遗传参数,更精确地计算适合性检验的概率,增加了结果输出模块和计算分离群体植株或家系的主基因型后验概率。新软件包计算更稳定,结果更全面,界面更友好。

大豆对胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe)1号和4号生理小种抗性的遗传分析

大豆胞囊线虫(Heterodera glycinesIchinohe)是我国大豆的全国性主要病害之一。1号和4号生理小种是黄淮地区的优势小种。以Essex×ZDD2315、Peking×ZDD2315、PI88788×ZDD2226、Peking×ZDD2226的P1、P2、F1、BC1F2为材料,用主基因+多基因混合遗传模型分析大豆对胞囊线虫1号和4号生理小种抗性的遗传机制。结果表明,ZDD2315、ZDD2226对1号生理小种的抗性受主效基因控制,未发现多基因效应,且与Peking存在相同的抗病基因;抗性遗传表现组合特异性,Essex×ZDD2315组合为3对加性主基因遗传模型,主基因遗传率72.02%,PI88788×ZDD2226组合为2对显性上位主基因遗传模型,主基因遗传率62.33%。对4号生理小种的抗性为主基因+多基因混合遗传模型,Essex×ZDD2315、Peking×ZDD2315、PI88788×ZDD2226等3个组合为3对主基因+多基因遗传模型,主基因遗传率分别为67.76%7、2.46%和53.25%,多基因遗传率分别为24.48%、21.31%和35.77%;Peking×ZDD2226表现为2对主基因遗传模型,主基因遗传率45.40%。抗性基因表现为隐性,育种上可以在早代选择。培育多抗品种应以抗4号生理小种为主要目标进行基因聚合。

大豆对食叶性害虫的抗性遗传

南京地区大豆食叶性害虫主要是大造桥虫、斜纹夜蛾、豆卷叶螟和银纹夜蛾。大豆对田间食叶性害虫综合虫种的抗性具有相对稳定性。利用两个感抗杂交组合D0 1和D0 3的P1、P2 、F1、F2 、F2∶3 世代 ,在田间自然虫源条件下系统地分析了大豆抗食叶性害虫综合虫种植株反应的遗传规律 ,不论多世代联合分析或单个分离世代分析 ,结果均表明 ,大豆对食叶性害虫的抗性为两对主基因 +多基因遗传模式。但在大豆生长发育的不同时期 ,随着害虫数量和种群结构的变化 ,其抗虫性遗传呈动态变化过程。在两对主基因充分表达日期 ,效应较大的 1对加性效应为 10 .5 1～ 10 .74(叶面积损失率 ,%) ,效应较小的 1对加性效应为 4.35～ 7.2 4(%) ,并且两对主基因的遗传率较高 ,达 81.0 5 %～ 94.10 %,起决定性作用 ;多基因遗传率较低 ,为 0～ 12 .2 4%。抗食叶性害虫育种应首先考虑利用主基因抗性。

菊花花期性状的杂种优势与混合遗传分析

以秋菊品种‘雨花落英’为母本和夏菊品种‘奥运含笑’为父本配制F1杂种,调查F1世代4个花期相关性状在2008至2009两个年度的表型资料,运用单个分离世代的主基因+多基因混合遗传模型,对4个花期相关性状进行遗传分析。结果表明:4个花期性状均存在一定的杂种优势,现蕾期、显色期、盛花期和衰败期4个花期性状的中亲优势值均达极显著水平,中亲优势率分别为22.23%、17.60%、12.45%和11.11%,且超亲分离现象普遍存在。混合遗传分析表明菊花盛花期符合B-6模型,由表现为加性-显性的2对主基因控制;现蕾期、显色期和衰败期符合B-1模型,由表现为加性-显性-上位性的2对主基因控制。控制现蕾期、显色期、盛花期和衰败期的主基因遗传率分别为89.92%、49.30%、28.56%和75.46%。

花生蛋白质含量的主基因加多基因遗传分析

以郑8903×豫花4号构建的包含215个家系的重组自交系群体为材料,在海南三亚和河南原阳两个环境下种植,采用凯氏定氮仪测定蛋白质含量,运用数量性状主基因加多基因混合遗传模型分析方法,开展了花生蛋白质含量的遗传模型分析。结果表明,两个环境条件下家系间蛋白质含量均存在广泛变异,表现超亲遗传现象,其频数分布图呈正态分布特征。在两个环境中蛋白质含量的遗传均符合多基因遗传模型(C模型),即受多基因效应和环境作用,其多基因遗传率分别为29.63%和18.77%;环境引起的变异分别为46.05%和54.08%。

鲜食番茄果实中番茄红素含量的主基因-多基因混合遗传分析

选择2个番茄红素含量显著不同的鲜食番茄品系,通过P1、P2、F1、F2、B1和B2六世代联合分析法,研究分析了番茄红素的遗传规律。结果表明:番茄红素的遗传符合一个主基因和加性-显性-上位性多基因模型,主基因遗传力在B1、B2和F2分别为6.85%、34.78%和58.33%,多基因遗传力在B1、B2和F2分别为58.48%、30.69%和0。

QTL混合遗传模型扩展至2对主基因+多基因时的多世代联合分析

本文将 Gai and Wang( 1998)的 P1、F1、P2 、B1、B2 和 F2 6个世代联合分离分析方法从 A、B、C、D4类共 17种遗传模型扩展至 E( 2对主基因 +多基因 )共 5类 2 4种遗传模型。成分分布参数估计的方法由 EM算法改进为迭代条件 EM算法 ( IECM) ,其收敛性和所获结果优于 EM算法。水稻株高例中 2对主基因 +多基因的遗传模型 ( E- 2 )优于原所获得的 1对主基因 +多基因的遗传模型 ( D)

苏麦3号抗赤霉病性的主基因+多基因混合模型分析

应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对苏麦3号(抗病亲本)与白免3号(感病亲本)杂交组合的R IL群体进行了小麦赤霉病抗性的遗传分析。结果表明,苏麦3号×白免3号重组自交系群体的小麦赤霉病抗性符合3对主基因+多基因控制的加性-上位性模型(G-1模型),主基因遗传率为75%左右,主基因间的互作效应也较显著,而且与主基因的加性效应相反,使赤霉病抗性减弱;赤霉病抗性的多基因效应较大,但其遗传率很小。因此在抗赤霉病育种时不仅要考虑基因间的加性效应,也要注意基因间的互作,同时也要加强微效多基因的效应累加。