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。

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。

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

不同年份水稻产量性状的QTL分析

分别于2005年和2006年利用热研2号(粳稻)和密阳23(籼稻)为亲本构建的含111个家系的F6和F7重组自交系群体,对单株穗数、每穗颖花数、每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量6个性状进行了QTL分析。两年共检测到分布于7条染色体上的19个QTL,其中2005年检测到10个,2006年检测到14个,两年相同的QTL5个。大多数性状之间具有显著的表型相关性,相关性较强的性状之间具有较多共同或紧密连锁的QTL。检测到3个控制产量性状的QTL区域存在一因多效或紧密连锁,其中第8染色体上RM5556-RM331区域两年同时检测到控制每穗颖花数、每穗实粒数以及单株产量的QTL。这些QTL为通过分子标记辅助选择提高水稻产量提供了有用信息。

水稻剑叶叶绿素含量相关性状的QTL分析

利用包含117个株系的籼粳杂交来源（窄叶青8号×京系17）的水稻加倍单倍体（DH）群体，对剑叶叶绿素含量相关的4个生理性状（叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b和叶绿素a／b）进行数量性状基因座位（quantitative trait loci，QTL）分析．在DH群体中，剑叶叶绿素a、叶绿素b与总叶绿素含量彼此之间均呈极显著正相关，叶绿素a／b比值与叶绿素b含量呈极显著负相关．叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量及叶绿素a／b值均呈现出连续性分布，且有明显的超亲分离，表明受微效多基因控制．4个性状共检测到11个QTL位点，分布在6条染色体上，这些QTL对相应性状的贡献率介于9．2％～19．6％之间．其中控制叶绿素a含量的2个QTL位点位于第2、5染色体上；影响叶绿素b含量的4个QTL分别定位在第2、3、5、9染色体上；控制总叶绿素含量的3个QTL位于第3、5、9染色体上；影响叶绿素a／b值的2个QTL位点位于第6、11染色体k．文章系统讨论丁这4个叶绿素相关性状的相互关系及其定位结果在水稻育种一卜的实践意义．

水稻粒形性状的上位性和QE互作效应分析

本研究利用基于明恢86×佳辐占水稻重组自交系(recombinant inbred line,RIL)构建的SSR遗传图谱,总标记数为131。联合两季的稻米粒长(GL)、粒宽(GW)、长宽比(L/W)表型数据,应用混合线性模型方法进行QTL定位,并作加性效应、上位效应以及加性QTL、上位性QTL与环境(QTL-by-environment,QE)的互作效应分析。检测到粒长、粒宽和长宽比的加性效应QTLs分别为6个、4个和4个,贡献率分别为23.67%、21.41%和25.78%;检测到8对粒长的上位性QTLs,5对粒宽的上位性QTLs,2对长宽比的上位性QTLs,贡献率分别为16.75%、22.36%和7.55%;环境互作检测中,发现共有9个加性QTLs和7对上位性QTLs与环境发生了互作。结果表明,上位效应在粒形性状的遗传与加性效应一样起了重要作用,环境互作效应对粒形性状有一定的影响。

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。

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.

玉米八个产量相关性状的QTL鉴定

以玉米优良自交系‘农系531’和‘SIL8’为亲本构建200个F2:3家系,利用复合区间作图法对8个产量性状进行QTL鉴定。8个性状共检测到34个QTL,单个QTL的表型贡献率为5.21%～26.62%不等,累计解释各个性状的表型变异为21.33%～74.10%。分布于第1、3、4、5、6染色体上16个QTL形成6个QTL富集区,且表型贡献率最大的QTL均位于富集区内。共检测到26对上位性互作,其中QTL间互作1对,QTL与背景间互作8对,背景间互作17对,所解释的表型变异为5.98%～15.93%不等,累计解释各性状的表型变异为15.93%～61.64%。多数产量相关性状的遗传基础非常复杂,上位性在产量相关性状形成的遗传控制中具有重要的作用。QTL富集区对于数量性状的遗传分析与作物遗传改良具有重要意义。

玉米株型相关性状的QTL定位与分析

在构建207个SSR标记的遗传连锁图谱基础上,以自交系N6和BT-1为亲本组配了包含250个家系的F8重组自交系(R IL)群体,对玉米株高等7个株型相关性状进行QTL分析。结果表明:株高和叶面积均检测到6个QTL,穗位高、穗位高/株高、穗上叶片数均检测到5个QTL,叶片数检测到4个QTL,穗上叶片数/叶片数检测到7个QTL。7个株型相关性状QTL的上位性效应分析,都检测到了加性×加性上位性互作效应,上位性QTL也是株型相关性状的重要遗传基础。研究还发现,有16个影响不同性状的QTL位于染色体上相同的标记区间内,表现出了成簇分布的特性。

谷物胚乳性状QTL区间作图的贝叶斯方法

将贝叶斯统计原理和胚乳性状的数量遗传模型相结合,以分离群体中各植株的分子标记基因型以及植株上若干粒种子胚乳性状的单粒观测值为数据模式,提出胚乳性状QTL区间作图的贝叶斯方法。该方法通过Gibbs以及Metropolis-Hastings抽样实现的马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)算法获得QTL效应和位置的估计。方法的有效性用染色体水平和基因组水平2套模拟方案进行验证,结果表明:贝叶斯方法能够准确地估计胚乳性状QTL的位置和效应,并同时区分2种显性效应。

稻米垩白性状对高温耐性的QTL分析

【目的】本研究旨在筛选与稻米外观品质高温耐性连锁的分子标记,为稻米品质育种提供参考。【方法】以耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628为亲本构建的重组自交系为材料,采用垩白粒率耐热指数、垩白大小耐热指数和垩白度耐热指数为评价指标,对水稻垩白性状的高温耐性QTL进行检测。【结果】采用复合区间作图法两年共检测到垩白性状高温耐性QTL 24个,包括垩白粒率高温耐性QTL 8个,垩白大小高温耐性QTL 12个,垩白度高温耐性QTL 4个。其中,第6染色体上的2个垩白粒率高温耐性QTL和第7染色体上的2个垩白度高温耐性QTL在两年中重复检测到,且这2个稳定表达的垩白度位点与2015年检测到的第7染色体上的垩白粒率位点重合。另外,发现有4个QTL一因多效,同时影响垩白粒率、垩白大小及垩白度。【结论】控制垩白粒率耐热指数的q HTCGR6.1和控制垩白度耐热指数的q HTCD7.1是新的QTL。

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。