覆盖野生稻基因组的染色体片段替换系的构建及其米质相关数量性状基因座位的鉴定

染色体片段替换系(CSSL)是基因组水平快速初步定位数量性状基因座位(QTL)的良好材料,而水稻的品质性状是多基因控制的数量性状,因此可用替换系鉴定控制水稻品质性状的QTL。本文用分子标记辅助选择技术(MAS)构建了由133个株系组成的以‘特青’(籼稻品种)为轮回亲本,以海南的一种普通野生稻为供体亲本,覆盖绝大部分野生稻基因组的染色体片段替换系。利用这套替换系,初步定位了控制稻米外观和理化品质性状的15个QTL,为今后水稻品质性状QTL的克隆以及稻米品质相关性状的改良提供了依据。

畜禽数量性状基因座位的精细定位

数量性状基因座位(QTL)的精细定位是实施QTL克隆及标记辅助选择(MAS)的重要基础。然而就目前畜禽QTL定位的结果来看,除了通过候选基因法识别的少数基因外,大多数QTL定位的精度仍无法满足实际应用的要求。为进一步提高QTL定位的精度,缩小QTL定位的置信区间,人们相继提出并发展了一系列新的QTL定位方法。本文在分析畜禽QTL定位的基本方法及影响畜禽QTL定位精度的主要因素基础上,对提高QTL定位精确性的策略和方法进行了相应的探讨。

BoxCox变换对数量性状基因座位检测效率的影响

数量基因位点(quantitative trait loci,QTL)分析是利用图位法克隆控制数量性状主效基因的前提和基础。采用BoxCox公式进行数据正态转换对提高QTL分析效率有显著作用。笔者以杨树为实例显示了BoxCox公式在数据正态转变中的应用及数量性状表型分布对QTL分析的影响。结果发现,数据是否符合正态分布对发现控制数量性状的基因位点有显著影响。如果不对性状的表型值进行分布检测并进行正态转变,可能无法发现某些有显著效应的遗传位点。通过比对转化前后QTL分析的LOD值变化曲线得知,曲线变化的趋势在转化前后是一致的,曲线上各个小峰的位置也是稳定的,但转化后LOD峰值显著提高。如第4染色体上,转化前后LOD值变化曲线上在40～60、80～100及130～150cm区间均有3个独立峰值出现,数据转化后对应峰值升高,其中第1个峰的峰值约增加3倍,数据转化后该峰值LOD支持度达到了极显著水平,显示该位置存在一个控制该性状的较强的遗传位点。第8染色体上也出现相似的情况。

覆盖野生稻基因组的染色体片段替换系的构建及其米质相关数量性状基因座位的鉴定

染色体片段替换系（CSSL）是基因组水平快速初步定位数量性状基因位点（QTL）的良好材料，而水稻的品质性状是多基因控制的数量性状，因此可用替换系鉴定控制水稻品质性状的QTL。郝伟等利用分子标记辅助选择技术（MAS）构建了由133个株系组成的以“特青”（籼稻品种）为轮回亲本，以海南的一种普通野生稻（外观品质较好）为供体亲本，覆盖绝大部分野生稻基因组的染色体片段替换系。利用这套替换系，初步定位了控制稻米外观和理化品质性状的15个QTL，为今后水稻品质性状QTL的克隆以及稻米品质相关性状的改良提供了依据。

利用水稻重组自交系群体定位谷粒外观性状的数量性状基因

用区间作图和混合线性模型的复合区间作图两种方法 ,对水稻 (OryzasativaL .)珍汕 97和明恢 6 3组合的重组自交系群体的谷粒外观性状———粒长、粒宽和粒形进行了数量性状基因 (QTL)定位。用区间作图法在LOD≥ 2 .4水平上 (近似于α =0 .0 0 5) ,1 998年对粒长、粒宽和粒形分别检测到 6、2和 2个QTLs ;1 999年对以上 3个性状分别检测到 3、2和 2个QTLs。其中 7个QTLs在两年均检测到。位于第 3染色体RG393-C1 0 87区间的QTL效应大 ,同时影响粒长和粒形 ,两年贡献率分别为 57.5%、6 1 .4%和 2 6 .7%、2 9.9%。位于第 5染色体RG36 0 -C734B区间的QTL效应大 ,同时影响粒宽和粒形 ,两年贡献率分别为 44.2 %、53.2 %和 32 .1 %、36 .0 %。用混合线性模型的复合区间作图法在P =0 .0 0 5水平上 ,对粒长、粒宽和粒形分别检测到 8、5和 5个QTLs ,共解释各自性状变异的 58.81 %、44.75%和 57.47%。只检测到 1个QTL与环境之间存在显著互作。

小鼠15号染色体上脊髓重数量性状基因座的精细定位

目的以前的研究结果表明,控制小鼠脊髓重的一个数量性状基因座(QTL)位于15号染色体D15Mit158附近,跨度约30cM。为分离和确认脊髓重相关基因,本文对该QTL区域进行了精细定位。方法以高级互交系小鼠A/J×C57BL/6J(F4)为研究对象,选择脊髓重偏向两极的个体,在D15Mit158位点附近作高密度局部基因组扫描,用Map Manager QTX19软件对脊髓重与基因型进行连锁不平衡分析。结果在15号染色体D15Mit107附近出现了一个很强的连锁峰,LRS值为17.3(P=1.8×10-4),变异解释率为27%,LOD值达到3.75,可以认定为一主效QTL。该QTL跨度范围为3.2cM。另一个提示可能具有连锁关系的QTL位点在D15Mit28附近,LRS值为7.6(P=0.02),变异解释率为13%,跨度范围为5.0cM。结论控制小鼠脊髓重的D15Mit158区域实际上含有两个QTL,其中一个主效QTL位于15号染色体上宽约3.2cM的D15Mit107位点附近;另一个可能的QTL位于宽约5.0cM的D15Mit28附近。

水稻粒厚主效位点qGT8精细定位和候选基因分析

【目的】在已鉴定的稻谷粒长、粒宽和粒厚QTL的基础上,对控制粒厚的主效QTL进行精细定位和候选基因分析,以解析川106B(C-106B)细长粒形的遗传基础,为进一步通过分子技术改良其产量水平提供科学依据。【方法】以细长粒形的优质籼稻保持系川106B与籽粒较宽厚的籼稻保持系川345B(C-345B)杂交,构建包含182个单株的F_2群体,采用QTL Catographer v2.5软件基于复合区间作图法发掘与稻谷粒形性状相关的QTL;进一步从BC_3F_2群体筛选隐性单株(稻谷厚度较薄)对粒厚主效QTL(qGT8)进行精细定位,并对候选基因进行测序和荧光定量PCR分析。分别构建qGT8位点携带川106B等位基因的近等基因系(NIL-gt8^(C-106B))和携带川345B等位基因的近等基因系(NIL-GT8^(C-345B))并调查其稻米外观品质及产量性状。【结果】川106B和川345B的粒长、粒宽和粒厚表型存在显著差异。利用F_2群体检测到2个粒长QTL、3个粒宽QTL和3个粒厚QTL,其中,位于第7染色体区间RM21892—RM3589的粒长主效QTL(qGL7)可解释粒长变异的68.23%,川106B等位基因在该位点可增加粒长0.47 mm。控制稻谷粒宽和粒厚的主效QTL(qGW8和qGT8)位于第8染色体上相同区间RM6070—RM447,分别解释相应表型变异的26.48%和34.89%,增加粒宽或粒厚的等位基因均来自于川345B。利用1 732个BC_3F_2隐性单株,将粒厚主效位点qGT8精细定位在标记SG930和SG950间的11.2 kb区段,该区段仅包含1个注释基因LOC_os08g41940(OsSPL16)。对该基因测序分析发现,川106B和川345B在起始密码子ATG上游2 kb区段存在7个差异位点,在编码区有5个多态性位点,其中,川106B在第3外显子插入2 bp(c.1006_1007插入CT)引起移码突变,且位于qGT8的OsmiR156结合位点,推测为川106B籽粒厚度变薄、宽度变细的关键位点。实时荧光定量PCR分析发现,qGT8在幼穗中表达量较高,且在川106B和川345B中的表达方式相似,表达量在1—8 cm长幼穗发育时期随幼穗发育逐渐增加,8 cm时达到最高,之后随幼穗发育逐渐降低,但2个亲本在各时期的表达水平存在差异。近等基因系NIL-GT8^(C-345B)的粒厚、粒宽、千粒重、单株产量和垩白粒率显著高于NIL-gt8^(C-106B),而粒长、透明度、株高、单株有效穗数、穗长、每穗实粒数、结实率和播抽期与NIL-gt8^(C-106B)相当。【结论】控制粒长的主效QTL(qGL7)位于第7染色体区间RM21892—RM3589,控制粒宽和粒厚的主效QTL位于第8染色体的相同区间RM6070-RM447。粒厚主效QTL(qGT8)被精细定位在仅包含GW8的片段上,是控制粒形和产量的关键基因,但在近等基因系中高粒重与高垩白紧密连锁,表明该位点存在高产与外观品质改良的矛盾。

水稻剑叶形态与单株产量的基因定位分析

以剑叶形态和单株穗重差异较大的亲本小白粳子和空育131以及其后代F3群体为试验材料,构建包含99个标记的遗传连锁图谱,对剑叶长度、剑叶宽度、剑叶面积、剑叶基角、剑叶张角和单株穗重进行相关性分析和QTL定位研究。在水稻第1、3、4、5、6、7、9条染色体上共检测到17个QTL。其中控制剑叶长度的QTL 3个,控制剑叶宽度的QTL 4个,控制剑叶面积的QTL 2个,控制剑叶基角的QTL 3个,控制剑叶张角的QTL 2个,控制单株穗重的QTL 3个。为水稻剑叶形态、理想株型的改良和分子辅助选择育种提供理论依据。

水稻低温发芽力QTL qLTG3-1基因内分子标记的开发及其在华南籼稻中的应用评价

【目的】挖掘低温发芽力优异基因并加以应用,将是水稻低温发芽力育种取得突破的关键。找到功能基因后,利用连锁或基因内的分子标记开展分子标记辅助选择,将极大提高育种过程中性状选择的效率和准确性。【方法】qLTG3-1(Os03g0103300)是最早被克隆的低温发芽力QTL,存在丰富的等位基因变异。设计合适的分子标记对该基因进行分型,并评价其基因型在华南籼稻中与低温发芽力的关系,将有利于在华南稻区利用该基因开展低温发芽力的分子育种。【结果】依据在qLTG3-1中广泛存在的18 bp变异,设计了基因内分子标记Gltg3-1,该标记能特异区分qLTG3-1等位基因之间的18 bp差异;利用该标记对111份华南籼稻进行基因型鉴定,扩增结果为D带型(有18 bp缺失)有51份,R带型(无18 bp缺失)有53份,还有7份为杂合型。依据带型将水稻品种/系分为2组,统计2组品种/系的低温发芽力差异,结果表明组间无显著差异。由于在籼稻中无法根据qLTG3-1的18 bp变异判定低温发芽力的强弱,因此在水稻品种改良中需要对不同供体来源的qLTG3-1等位基因的效应进行评价。通过对单片段代换系的低温发芽力鉴定发现,来源于南洋占的qLTG3-1能显著提高华粳籼74的低温发芽力。【结论】在qLTG3-1中广泛存在的18 bp变异与低温发芽力无对应关系;来源于南洋占的qLTG3-1可用于提高水稻低温发芽力的改良,用分子标记Gltg3-1可以在杂交后代中准确地选择目标基因。

水稻穗期耐冷性近等基因系的选育及耐冷性遗传研究

通过系统选育法、人工诱变、回交法等途径,以云南已建立的自然条件、人工控温鉴定和反复鉴定选拔法相结合,培育出一批穗期耐冷性近等基因系(NILs);揭示了系选NIL云粳9号与西南175、回交NIL与十和田、02428与极强耐冷品种、滇农S-1与优异种质之间耐冷基因的遗传规律;选育出一批强穗数型中间母本和优异核心种质聚合系;农林20/冲腿的孕穗期耐冷性数量性状基因座位(QTL)主要分布在第1,3～8,10和第12染色体上.

玉米SSR连锁图谱构建及抗纹枯病基因定位

以玉米自交系R15(抗)×478(感)的F2分离群体(229个单株)为作图群体,构建了包含146个SSR标记位点的遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组1666 cM,平均图距11.4 cM.通过麦粒嵌入法对229个F2∶4家系进行人工接种纹枯病菌,并采用相对病斑高(绝对病斑高除以穗位高)划分病级标准进行玉米纹枯病的抗性鉴定.应用复合区间作图法分析抗病QTL(数量性状基因座位)及遗传效应.结果共检测到6个抗性QTL,分别位于第2、6、10染色体上,与标记Umc2110、Bnlg1606、Umc2110、Bnlg1538、Umc1257和Phi054连锁,各自可解释表型变异的10.35%、4.09%、8.33%、 5.18%、5.12%和4.18%.这些抗性QTL与控制株高和穗位高的基因之间表现为独立遗传.

大豆数量性状定位的研究进展

大豆的许多重要农艺性状和经济性状是受多基因控制的数量性状。针对大豆产量性状、种子品质性状和重要病害的抗性等,综述了近年来大豆数量性状基因座位(quantitativetraitlocus,QTL)定位研究的进展,并讨论了目前大豆QTL定位研究存在的问题及解决途径。

遗传基因组学(Genetical genomics)的研究进展

遗传基因组学(geneticalgenomics)是将微阵列技术和数量性状座位(QTL)分析结合起来,全基因组水平上定位基因表达的QTL(eQTL).它为研究复杂性状的分子机理和调控网络提供全新的手段.遗传基因组这个概念和研究策略在2001年由Janson和Nap首先提出,到目前为止,遗传基因组学已应用于酵母、老鼠、人以及玉米等植物.研究结果表明:基因表达水平的差异是可遗传的复杂性状;eQTL可以分为顺式作用eQTL和反式作用eQTL,顺式作用eQTL就是某个基因的eQTL定位到该基因所在的基因组区域,表明可能是该基因本身的差别引起mRNA水平的差别,反式作用就是eQTL定位到其他基因组区域,表明其他基因的差别控制该基因mRNA水平的差异.将eQTL结果、基因功能注解以及多种统计分析方法相结合,不仅能更准确地鉴别控制复杂性状及其相关基因表达的候选基因,而且能构建相应的基因调控网络.

不同环境条件下稻谷粒形数量性状的QTL分析

以窄叶青 8号和京系 17构建的加倍单倍体群体为材料 ,系统分析了稻谷粒长、粒宽及长宽比 3个性状在北京、杭州、海南 3个不同环境下的表现 ,并进行了数量性状基因位点的比较定位。检测结果表明 ,3个环境下共检测到 18个QTLs,分布于水稻第 1、2、3、4、6、8和 12染色体上 ,其中与粒长性状相关QTL 3个 ,LOD值为 2 .6 9～ 4 .75 ,贡献率为 9.9%～18.4 % ;与粒宽性状相关QTL 9个 ,LOD值为 2 .4 3～ 5 .77,贡献率为 8.4 %～ 2 5 .6 % ;与长宽比性状相关QTL 6个 ,LOD值为 2 .4 4～ 6 .0 2 ,贡献率为 9.8%～ 2 2 .7%。

稻米品质性状基因的SSR标记定位

随机选取台中本地 1号 (TN1)与有野生稻亲源的B14构建的重组自交系 (RILs)中的 180个株系 ,运用SSR标记技术 ,对控制糙米粒长、长宽比、直链淀粉含量的基因进行了分子标记定位 结果表明控制直链淀粉含量的基因位于第 6染色体短臂微卫星标记RM2 2 5和RM2 76之间 ,离RM2 2 5和RM2 76的遗传距离分别为 5 .0cM和 8.4cM ;第 3染色体微卫星标记RM186附近也有一控制该性状的微效基因位点 控制粒长、长宽比的数量性状基因位点 (QTL)定位于第 2染色体RM2 4 0、RM6和RM2 33、RM2

作物数量遗传研究回顾与展望

数量遗传学是遗传学的重要分支,是进化研究和动植物育种的重要理论基础。扬州大学数量遗传研究室长期从事作物数量性状遗传分析方法和应用研究工作。系统综述了该团队30余年来在三倍体胚乳性状数量遗传模型和分析方法、作物质量-数量性状遗传分析方法、数量性状基因定位方法以及作物全基因组选择育种模型构建和分析方法等方面的研究进展,并对后基因组时代的数量遗传研究进行了展望。

水稻芽期与幼苗前期耐碱性状QTL定位

利用包含120个株系的籼粳交来源（春江06/TN1）的加倍单倍体群体,在Na2CO3胁迫下,以发芽期和幼苗前期的相对发芽势等10个性状作为耐碱性评价指标,进行水稻耐碱性的QTL定位。相关性分析表明,相对发芽势和相对发芽率显著正相关,相对苗高、相对根数和相对根长之间显著正相关。采用QTLNetwork统计软件共定位到14个加性QTL和13个上位性QTL。在第3染色体RM251～ RM3280间有2个QTL,在第7染色体RM3286～RM1279区域有3个QTL;在第1、2和7染色体同一位置同时检测到2个上位性QTL,在第12染色体RM1246～RM5199之间集中了4个上位性QTL,耐碱数量基因表现出一因多效或紧密连锁现象。耐碱性盐QTL可能包括两类,一类与K＋、Na＋等离子胁迫有关,另一类与高pH胁迫有关。不同类型的水稻品种都具有一些耐碱基因,可以通过有性杂交和分子标记辅助选择的方法选育优良的耐碱品种。

水稻单片段代换系代换片段的QTL鉴定

利用以台中 6 5为受体、窄叶青和低脚乌尖为供体培育的 10个水稻单片段代换系为材料 ,对代换片段上2 1个重要农艺性状的QTL进行了鉴定。 10个代换片段的总长度为 2 30 0 0cM ,占水稻基因组总长度的 12 6 2 %。通过t测验比较单片段代换系与受体亲本的表型差异 ,以P≤ 0 0 0 1为阈值 ,在 10个代换片段上共鉴定出 17个性状的 5 7个QTL ,平均每个性状鉴定出 3.35个 ,这些QTL分布于第 1、3、5、7、8、10和 12染色体上。 5 7个QTL的加性效应百分率在 1 10 %～ 89 73%之间 ,其中 15个QTL的加性效应百分率大于 10 % ,30个QTL在 3%～ 10 %之间 ,12个QTL小于 3%。

不同环境条件下水稻生育期和株高的QTL分析

利用籼稻品种窄叶青 8号 (ZYQ8)和粳稻品种京系 17(JX17)为亲本构建的加倍单倍体 (doubled haploid,DH)群体及其分子连锁图谱 ,在 5个环境中对生育期和株高进行 QTL 比较分析。结果表明 ,共检测到 10个 QTL,两种环境以上能重复检出的 QTL9个 ,这些 QTL 在不同的环境中的加性效应方向一致 ,但遗传效应差异较大 ;其中没有 1个QTL 在 5种环境中均能定位 ,表明数量性状基因的表达易受环境的影响。根据不同环境条件的主要差异和 QTL 表现 ,初步确定第 8染色体上影响生育期的 QTL q H D8和株高相关的 QTL q PH8在长日条件下表现遗传效应 ;第 1和第 10染色体上分别控制生育期和株高的 QTL q H D1和 q PH10在短日下发挥作用。

水稻剑叶角度的QTL分析

以剑叶角度差异显著的籼稻窄叶青 8号和粳稻京系 17以及由它们构建的加倍单倍体群体为材料 ,在抽穗期测量其剑叶角度 ,并利用该群体构建的分子图谱进行数量性状座位分析。分别在第 1、2、3和 12染色体上检测到 4个QTL(qFLA 1、qFLA 2、qFLA 3和qFLA 12 ) ,贡献率分别为 10 .6 %、11.8%、9.8%和 8.1%,其中qFLA 1、qFLA 2的加性效应来自京系 17,qFLA 3和qFLA 12的加性效应来自窄叶青 8号。多个增效等位基因的聚合明显提高剑叶角度。讨论了这些控制剑叶张开性状的QTL在常规稻和杂交稻育种上的应用前景。