水稻永久F_2群体抽穗期QTL的上位性及其与环境互作效应的分析

利用源于杂交水稻汕优 6 3的重组近交系 (RI) ,进行系间随机交配构建了水稻永久F2 (IF2 )群体。采用QTL作图软件QTLMapper2 0对IF2 群体的抽穗期性状进行了分析 ,共发现了 2 1个QTLs ,分布于 10条染色体上。对抽穗期QTL的加性效应 ,显性效应 ,加×加、加×显、和显×显上位性效应进行了估计 ,对遗传主效应与环境的互作效应作了预测。结果表明 ,鉴别出的QTL中 ,加×加上位性显著程度最高 ,其次是加性效应。加×加上位性与环境的互作效应以及加性与环境的互作效应预测值 ,显著性程度相对较高 ;加×显上位性与环境的互作效应预测值均不显著 ;显性、显×显上位性与环境的互作效应预测值只有很少达到显著。本文讨论了构建IF2 群体的困难及其对QTL作图可能产生的影响。

利用永久F_2群体在不同光周期环境下定位玉米株高QTL

为了研究热带玉米株高的遗传机制,利用温热组合黄早四×CML288衍生的重组自交系群体构建了一个包含278个组合的永久F2群体,分别在海南三亚、河南郑州和洛阳、北京昌平和顺义5个地点3种光周期环境中进行株高鉴定。利用复合区间作图法在3种光周期环境下共定位到12个不同的玉米株高QTL。位于第1染色体上的qPH1-2和位于第4染色体上的QTL qPH4在3个环境中同时被检测到,表明这2个QTL在不同日照环境下均能稳定表达。位于第3染色体上的qPH3在短日照环境下能解释株高遗传变异的32.13%,而在2个长日照环境下并未被检测到,表明此QTL是短日照环境下特异表达的主效QTL。第10染色体上QTLqPH10-1分别解释2个长日照环境中株高遗传变异的25.39%和39.58%,是长日照环境下特异表达的主效株高QTL。

利用“永久F_2”群体剖析玉米产量及其相关性状的遗传机制

利用RIL群体构建了一套包含441个杂交组合的玉米"永久F2"群体,通过253个SSR标记的等位基因频率分析,发现"永久F2"群体的遗传组成与基因频率与F2群体相似,理论上可以代替F2群体进行相关遗传研究。通过两年一点的田间试验,利用复合区间作图法对玉米产量及其3个主要构成因子进行了遗传分析。结果表明,玉米产量与穗长、穗行数及百粒重呈显著或极显著正相关,而穗长与穗行数和百粒重显著负相关。共定位3个产量QTL、8个穗长QTL,11个穗行数QTL和5个百粒重QTL。

利用永久F_2群体定位小麦株高的QTL

为研究小麦株高的遗传机制,利用DH群体构建了一套包含168个杂交组合的小麦永久F2群体,并于2007年种植于山东泰安和山东聊城。构建了一套覆盖小麦21条染色体的遗传连锁图谱,并利用该图谱的324个SSR标记对小麦株高进行QTL定位研究,使用基于混合线性模型的QTLNetwork2.0软件进行QTL分析。在永久F2群体中定位了7个株高QTL,包括4个加性QTL,1个显性QTL,1对上位性QTL,共解释株高变异的20%,其中位于4D染色体的qPh4D,具有最大的遗传效应,贡献率为7.5%;位于2D染色体显性效应位点qPh2D,可解释1.6%的表型变异;位于5B～6D染色体上位效应位点,可解释1.7%的表型变异。还发现加性效应、显性效应和上位效应对小麦株高的遗传起重要作用,并且基因与环境具有互作效应。

利用“永久F_2”群体进行小麦幼苗根系性状QTL分析

为了研究小麦苗期根系性状的遗传,以小麦品种花培3号和豫麦57的杂交DH群体组配了一套含168个杂交组合的"永久F2"群体。利用WinRHIZO根系分析系统测定四叶一心期小麦水培幼苗根系总长度、直径、表面积、体积、根尖数、最大根长、茎叶干重、根干重及根茎干重比9个性状。采用复合区间作图法分析幼苗根系8个性状的QTL,定位了7个加性效应QTL和12对上位性互作QTL,包括加性效应、显性效应,加加互作、加显互作和显显互作,分布在1A、1D、2A、2B、2D、3A、3B、5D、6D和7D染色体上,单个QTL可解释0.01%～11.91%的遗传变异。在染色体2D上XWMC41至XBARC349.2区间检测到同时控制总根长和根干重的一个QTL。上位性对苗期根系生长发育有重要作用。试验结果表明,苗期根系性状的遗传机制较复杂,因此在育种中要综合考虑根系各性状之间的关系,保证根系协调统一、发达健壮。

论棉花永久性群体种类特色与应用价值

本文依据棉花多年生和半配生殖的属性和特性 ,以 H群体和细胞学标记群体为重点 ,较全面地论述了棉花永久性群体的种类特色、应用价值和构建途径 ,结合我国棉花资源与海南气候特点 ,讨论了我国在棉花永久性群体方面的工作优势 。

棉花永久F_2群体纤维品质性状的遗传分析

利用不同环境下种植的棉花(Gossypium hirsutum L.)永久F_2群体,获得2年三环境的永久F_2群体资料。估算纤维品质性状各项遗传方差比值和进行品质性状杂种优势预测。结果表明,永久F_2群体的纤维品质5个性状的遗传方式基本一致,都受加性、显性以及加性和环境互作的影响,纤维长度和伸长率以加性和显性效应为主,整齐度以显性效应为主,马克隆值以加性以及加性和环境互作效应为主,均达到极显著水平。纤维比强度的遗传受加性、显性以及互作效应的作用较小,作用不显著。永久F_2群体的杂种优势预测估算结果表明,永久F_2群体的纤维品质性状杂种优势非常小,中亲优势小于3%,并且伸长率性状呈负向杂种优势。试验结果可为合理利用永久F_2群体材料提供理论依据。

陆地棉永久F_2群体产量、杂种优势及相关关系分析

利用重组自交系RIL群体两两随机组配构建1套含98个组合的永久F2群体。通过对永久群体7个性状的杂种优势表现及其性状之间的相关性进行分析,探讨永久F2群体经济性状关系。结果表明,永久F2群体的7个性状在2年3点3个不同环境下均具有明显的杂种优势,中亲优势和优势组合率较大;产量构成因子的相关系数中铃重最大,其次是单株结铃数和衣分;永久群体的竞争优势为负向,理论上此永久F2群体不能在生产上直接利用来作为杂交亲本,但可以作为遗传群体的研究材料。

基于温、热带玉米自交系永久F_2群体的叶片数QTL分析

为研究热带玉米光周期敏感性的遗传机制,利用温热组合黄早四×CML 288衍生的重组自交系群体构建了一个包含278个组合的永久F2群体,分别在海南三亚、河南郑州和洛阳、北京昌平和顺义等5个地点3种光周期环境中进行田间鉴定.利用复合区间作图法在3种光周期环境下共检测到16个不同的玉米叶片数相关QTL.位于第4染色体的QTL qLN 4-3在3个环境中同时检测到,表明该QTL在不同日照环境下能稳定表达;位于第10染色体上10.04区间的QTL qLN 10分别解释2个长日照环境下叶片数遗传变异的31.75%和39.96%,而在海南短日照环境中未检测到,表明该QTL是长日照环境下特异表达的主效叶片数QTL;位于第3染色体上的叶片数QTL qLN 3-1在短日照环境下能解释叶片数遗传变异的40.99%,而在2个长日照环境下并未检测到,表明此QTL是短日照环境下特异表达的主效QTL.

基于农大108“永久F_2”群体的玉米穗部性状QTL与HL位点定位

利用源于农大108的一套RIL群体及其IF_2群体,对玉米穗部性状进行2年2试点的QTL和HL分析。RIL群体和IF_2群体中分别鉴定到22和32个穗部性状QTL,HL分析鉴定到19个HL,这些QTL和HL在数个染色体区域呈簇状分布。其中,RIL群体中检测到的q EL5a,q ED10a,q ERs6,qRKs5和IF_2群体检测到的q EL8b,q ERs5,qRKs10b,qRKs10c表现出环境间一致性和高贡献率,为主效QTL;此外,h ED6和h ERs6位于同一标记区间。结果表明,QTL/HL的显性水平与杂种优势存在相关性,HL与QTL对单个穗部性状的调控相互独立。

利用永久F_(2)群体定位小麦穗部性状相关的QTL

为发掘与小麦穗部性状相关的QTL,利用普通小麦BS366与白玉149杂交组合培育的73个DH群体为材料,构建了一套包含232个杂交组合的小麦永久F_(2)群体,基于90K SNP芯片标记构建了高密度遗传图谱,并利用该图谱对2个环境下的穗长、小穗数、穗粒数和千粒重进行QTL定位。结果发现,所构建的图谱总长19533 cM,含有8726个SNP标记,平均标记距离为2.24 cM。结合群体基因分型结果,8726个SNP标记合并为3078个BIN标记,其中A基因组有1283个(41.7%),B基因组有1188个(38.6%),D基因组仅有607个(19.7%);共检测到96个QTL,分布在除3B和6B以外的19条染色体上,其中,控制穗长、小穗数、穗粒数和千粒重的QTL分别有20、59、6和11个,单一QTL可解释0.15%〜12.34%的表型变异。51个QTL加性效应为正值,表明其加性效应来自于母本BS366;45个QTL加性效应为负值,表明其加性效应来自于父本白玉149.23个QTL的表型变异解释率大于5%,为主效QTL。

利用“永久 F_2”群体定位抗赤霉病 QTL

为了研究抗赤霉病侵染性的遗传, 利用感赤霉病品种南大 2419 和抗赤霉病品种望水白杂交单粒传获得的重组自交系群体 132 个株系间的随机配对组合, 构建了一个包含 198 个株系的"永久 F2"群体。通过两年抗侵染田间试验和 QTL 作图, 定位了 6 个抗侵染 QTL, 其中抗性等位位点源于望水白的 Qfhi.nau-4B 和 Qfhi.nau-5A 以及源于南大2419 的 Qfhi.nau-2B 的效应较为稳定。Qfhi.nau-4B 和 Qfhi.nau-5A 的效应较大且以加性效应为主, 前者存在部分显性基因效应。此外, 还检测到 4 对显著的互作位点。这些结果进一步说明赤霉病抗性遗传的复杂性, 同时也表明在利用望水白进行抗赤霉病育种时早代选择抗侵染性是可行的。

棉花DH群体的构建及主要经济性状遗传分析

母本选用海岛棉(G.barbadense)中具有黄叶指示性状的半配合材料VSG,父本选用优质长绒棉材料99-508和特早熟系TY-16的F1,通过棉花远缘杂交和半配合生殖技术相结合的方法,构建了一套完整的DH永久群体,培育出8个DH长绒棉稳定系,并以这套群体为基础材料进一步分析了棉花主要经济性状如棉纤维长度等的遗传研究。

利用IF_2群体定位油菜含油量和产量相关性状QTL

为探明甘蓝型油菜含油量和产量相关性状的遗传机理,利用Sollux/Gaoyou DH群体株系间随机交配构建了包括134个组合的永久F2群体(immortalized F2population)。采用QTL Network 2.0软件对含油量、千粒重和角果粒数进行了4个环境下的联合QTL定位,分析QTL的加性、显性以及相关的上位性效应。结果在7条连锁群上检测到控制上述3个性状相关QTL共8个。除qSWC6和qSPA2,1个含油量,4个千粒重和1个角果粒数QTL与多环境下SG-DH群体定位结果区间重叠,加性效应方向一致,效应值相仿;主效含油量QTL qOILA7和3个千粒重QTL qSWA7,qSWC2,qSWC4无显性效应;qSWC6兼具加性和显性效应,qSWC8加性为主,微效显性,显性效应均呈负向;但两个角果粒数QTL qSPA2和qSPA6除加性主效外,还存在正向显性效应;4对上位互作QTL中,除qOILA7,其余7个位点均只有微弱互作效应。并对qOILA7和qSWA7/qSWC8连锁标记辅助选育提高油菜含油量和千粒重的育种策略进行了探讨。结果表明:油菜种子含油量和千粒重性状的遗传控制体系以加性效应为主,F1代无杂种优势,因而欲提高杂交油菜种子含油量和增加千粒重,需要培育高含油量和大粒亲本材料;而控制角果粒数基因同时具有较强的加性和正向显性效应,利用F1杂交种可望获得超双亲的杂种优势。

基于QTL定位的水稻有效穗数杂种优势预测

以水稻杂交组合珍汕97B×明恢63所衍生的永久F2(IF2)作图群体为遗传材料,采用QTLNetwork-2.0定位软件对有效穗数进行了QTL分析,共检测到8个QTL,分布于6条染色体上。同时根据有效穗数的QTL遗传效应,估算了F1、F2和F3三个杂种世代的有效穗数杂种优势,在预测普通杂种优势的同时,也对环境互作杂种优势进行了预测。上位性QTL对有效穗数杂种优势的形成有重要的贡献。表明基于QTL定位结果的杂种优势预测方法有助于分子标记辅助选育强优势组合。

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。

陆地棉吐絮铃数及吐絮率的QTL定位

采用复合区间作图法，对陆地棉sGK9708X0-153组合的重组近交系（RI）及永久F2群体在曲周（2009年）、安阳（2009，2010年）3个环境条件下的吐絮铃数和吐絮率进行QTL检测，共获得18个QTLs。其中，7个与吐絮铃数相关，加性效应在-0．46～0．33之间，可解释的表型变异为5．86％～11．28％；11个与吐絮铃率相关，加性效应在-3．64％～3．20％之间，可解释的表型变异4．68％-9．84％。这些QTLs主要分布在25号（吐絮铃数／吐絮率：3个／6个，下同）、16号（2个／2个）、18号（1个／2个）染色体和LG49（1个／1个）上。这18个QTLs中，qPOB-16-2在R1群体中的3个环境下被稳定检测到，qCOB．16．1、qPOB-25—3和qPOB-25．4在RI中的两个环境下被稳定检测到。这些QTLs可以应用于吐絮铃数和吐絮率的分子标记辅助选择。

一个小麦强优势组合的杂种优势遗传基础解析

北方冬麦区骨干亲本农大3338与京冬6号组配的杂交F1代,在株高和千粒重等方面表现较强的中亲杂种优势.为解析该组合杂种优势形成的遗传基础,利用农大3338和京冬6号构建了双单倍体(doubled haploid,DH)群体,并利用DH群体衍生了一套包含283个杂交组合的小麦永久F_(2)群体,在两个不同环境下进行杂种优势评价.利用包含单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)和简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)分子标记的高密度整合遗传连锁图谱,基于完备区间作图法,对永久F_(2)群体在两个环境下的株高、千粒重、中亲优势值和相应的BLUP值进行全基因组数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)定位和上位性互作分析.共检测到32个株高QTL和25个千粒重QTL,分别解释0.54%~36.05%和0.87%~25.78%的表型变异,包含加性效应、显性效应和超显性效应位点,其中2D、4B、4D和6A染色体上存在稳定主效QTL,主要以加性效应为主.利用中亲优势值分别检测到13个株高杂种优势QTL和15个千粒重杂种优势QTL,绝大部分QTL表现为超显性效应.株高和千粒重上位性互作分析结果表明,在加加互作、加显互作、显加互作和显显互作4种不同互作类型中,显显互作的效应值最大,且所占比例最高.因此,本研究结果表明,超显性、显性和上位性是该组合杂种优势遗传基础的重要组成部分,为3种遗传效应共同调控杂种优势形成提供了有力的证据,对杂交小麦亲本创制和强优势组合选配具有重要意义.