基于高世代姊妹系发掘玉米穗长性状QTL及候选基因

玉米穗长通过影响穗粒数,进而影响产量,是育种改良的重要目标性状之一。发掘与穗长性状相关QTL和基因对穗长性状的遗传改良具有重要意义。本研究以一对穗长具有显著差异的高世代姊妹系为亲本,构建F2群体并自交得到F2:3,利用Maize6H-60K基因芯片分别对亲本及F2群体进行基因型分析,并通过ICIM、GCIM和dQTGseq 3种方法对F2和F2:3群体的穗长进行QTL定位。结果表明,3种方法共定位到7个与穗长相关QTL位点和43个QTNs,解释了2.04%~10.24%的表型变异。交叉分析不同方法得出的定位结果,在6号染色体上发现一个调控穗长的稳定QTL qEL6.01。根据定位区间内基因注释的结果,并结合参考基因的表达谱数据,共筛选出5个在雌穗中表达的候选基因:Zm00001d035514、Zm00001d035526、Zm00001d035537、Zm00001d035553和Zm00001d035535。本研究结果为玉米穗长基因的克隆及育种改良奠定了基础。

小麦穗长性状基因的发掘与标记开发

【目的】挖掘与利用小麦穗长控制基因,开发与之紧密连锁的KASP标记,为小麦分子标记辅助育种奠定分子基础。【方法】以Avocet为母本、Chilero为父本,构建含有164个家系的F6RIL群体,利用55K SNP芯片,结合5个穗长表型环境(2019年河南省孟津县、2019年河南科技大学农场、2019年河南省洛宁县、2020年河南省孟津县、2020年河南科技大学农场)及各环境穗长均值进行数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)定位,对定位到的主效QTL开发KASP标记,并在130份小麦自然群体中进行验证。【结果】共定位到11个控制穗长性状的QTL位点,有7个主效QTL,分别为QSl.haust-2AL、QSl.haust-2DS、QSl.haust-5AL1、QSl.haust-5DL、QSl.haust-7BL、QSl.haust-2AS和QSl.haust-4DL,表型贡献率为4.22%~30.94%,其中QSl.haust-5AL1在3个环境中表现稳定且为主效QTL,其表型贡献率为4.22%~19.10%;另有4个微效QTL位点,分别为QSl.haust-2BL、QSl.haust-3AL、QSl.haust-3DS和QSl.haust-5AL2,表型贡献率为4.70%~7.55%。依据控制穗长的主效QTL位点QSl.haust-5AL1和QSl.haust-7BL的侧翼标记,开发了相应的KASP分子标记KASP-QSl.haust-5AL1和KASP-QSl.haust-7BL1,在130份小麦自然群体中检测验证,其中KASP-QSl.haust-5AL1标记筛选出的2种基因型,穗长分别为10.93和10.17 cm,经t检验,P值为0.045,差异显著;KASP-QSl.haust-7BL1标记筛选出的2种基因型,穗长分别为10.90和10.26 cm,经t检验,P值为0.048,差异显著。【结论】挖掘的控制小麦穗长的主效QTL和开发的KASP分子标记,可以用于该性状的基因克隆与分子标记辅助育种。

小麦穗长性状遗传及其在杂交后代选择上的利用

选用81份国内小麦为材料,按穗长分为4个不同穗长类型,配制出16个杂交类型的215个组合。分析了不同穗长类型组合的杂种后代的遗传力、杂种优势、小麦穗长与单粒重的相关性。结果表明:小麦穗长与单穗粒重呈极显著正相关,穗长的遗传力普遍较高,穗长具有较高的杂种优势,但类型间、组合间差异明显。短穗、中穗的穗长遗传力强于中长穗与长穗。短穗与中穗配置的组合其杂种优势明显高于长穗类型组合。中穗类型与短穗类型杂交可获得明显超双亲的杂种后代。利用穗长性状在小麦杂交早期世代进行选择是有效且简便的方法。