基于NCⅡ遗传交配设计的籼稻抽穗期全基因组关联分析

抽穗期受光温资源和基因网络的共同调控,影响作物产量和品种的地域适应性,通过关联分析鉴定与抽穗期性状相关的显著位点和基因,对解析抽穗期的遗传基础具有重要意义。本研究按照双因素交叉式遗传设计(North Carolina design Ⅱ,NCⅡ)将115份籼稻品种作为父本,5份不育系作为母本,进行测交,得到了575个F_(1)代的测交群体。对亲本和F_(1)代抽穗期的表型值、亲本品种群体的一般配合力、F_(1)代群体的特殊配合力和超亲优势值进行全基因组关联分析,(1)共定位到104个关联位点,分布在12条染色体上。其中,第4条染色体上检测到的显著位点最多,为16个。在亲本的抽穗期表型、一般配合力、F_(1)代的抽穗期表型、特殊配合力、超亲优势值5个数据集中分别检测到6、5、15、57和21个。对这5个数据集中的显著关联位点进行表型变异分析,发现在亲本抽穗期表型、一般配合力、F_(1)代抽穗期表型、特殊配合力和超亲优势值这5个数据集中的显著关联位点对表型变异的总贡献率(phenotypic variation explained,PVE)分别为79.57%、10.51%、33.35%、56.42%和54.86%。其中,25个位点在多个数据集中被检测到,可能为抽穗期相关的热点区域。(2)通过关联分析得到的显著位点与日本晴参考基因组注释信息比对,共检测到5个已克隆抽穗期基因,其中3个基因与显著关联位点的基因组距离小于200 kb,对这3个基因中的单倍型组合与单个基因的优异单倍型进行比较发现,亲本品种群体中单倍型组合SDG724(Hap.A)_Hd17(Hap.E)_Ghd7(Hap.A)的对应的水稻单株籽粒产量较高,抽穗期较长,该组合中各基因的单倍型对应于单个克隆基因的优异单倍型,表明优异单倍型的聚合的常规稻,具有更高的产量和更长的抽穗期。测交子代未见此情形,测交子代群体中SDG724(Hap.I)_Hd17(Hap.K)_Ghd7(Hap.I)的单倍型组合形式的水稻有适中的抽穗期和较高的产量,说明测交子代的抽穗期遗传机制较父本(常规水稻品种)复杂。全基因组关联分析和单倍型分析相结合,能利用到多个SNP提供的连锁不平衡信息,提高了基因检测效率,对培育高产的水稻品种具有重要的指导意义。

籼型杂交水稻农艺性状的配合力研究

如何有效利用杂种优势已成为水稻增产的关键。本研究按照NCII遗传交配设计,将三系野败型杂交水稻的恢复系和微核心种质构成的115份优异籼稻品种,分别与4个两系不育系及1个三系不育系测交,分析各农艺性状配合力、遗传力及相互关系。结果表明,除单株有效穗数、主穗实粒数外,其他农艺性状一般配合力差异均达到极显著水平;除单株有效穗数外,其他各农艺性状特殊配合力差异也均达到极显著水平。同一组合的不同性状、同一亲本的不同组合所表现出的特殊配合力效应都有所不同,表明亲本的一般配合力水平与特殊配合力间没有固定的联系。在育种实践中,选取一般配合力高的亲本,同时兼具较高特殊配合力是获取高产杂交稻组合的关键。

大豆不同杂交组合农艺和品质性状的遗传分析

为正确选配亲本及提高育种效果,采用6×5 NCII遗传交配设计,对11个大豆品种的11个性状的遗传力和配合力效应进行了分析。结果表明:蛋白质、百粒重、节数的狭义遗传力较高,早代选择效果较好,茎粗和虫食粒率的狭义遗传力较低,适合在中高代进行选择。大豆各性状的加性遗传效应是主要的。吉林38和通农13单株粒重的一般配合力较高,是高产育种的理想亲本,意3蛋白质的一般配合力较高,是提高蛋白质含量的理想亲本。吉林35×PEMVy、通农13×SAPPRO、2002系选×EXP和吉林38×意3组合的特殊配合力较高,可作为高产潜力组合进一步在后代中重点选择。

基于NC Ⅲ和TTC设计的胚乳性状QTL区间作图方法

根据三倍体胚乳性状的遗传模型,提出基于NCIII以及TTC两种遗传设计的胚乳性状QTL作图新方法,并通过计算机模拟数据,对该方法的可行性和有效性进行了分析验证。模拟研究供试因素包括QTL遗传力、F2群体植株数和每家系混合样品测定的胚乳数。考察指标包括QTL的统计功效以及QTL位置和效应估计的准确度与精确度。结果表明,2种设计均有较高的QTL统计功效,在供试的大多数处理中,即使QTL的遗传力只有5%,其被发现能力也可达100%。两种设计均可有效区分胚乳QTL的各种遗传效应。基于TTC设计的胚乳QTL作图方法,在QTL的统计功效、位置估计和效应估计上,均优于NCIII设计,虽然这一优势随着QTL遗传力的提高以及样本容量的增大而有降低的趋势。

玉米主要农艺性状与产量的相关及通径分析

采用NCⅡ设计,对玉米3个父本自交系和14个母本自交系及其组配的42个杂交组合进行主要农艺性状与产量的遗传相关和通径分析,以探寻各主要农艺性状在玉米产量构成中的相对重要性,为玉米高产育种提供参考。结果表明,7个主要农艺性状与产量的遗传相关系数由大到小依次为穗长、行粒数、穗粗、穗行数、穗位高、秃尖、株高;对产量的相对重要性依次为穗长、穗粗、行粒数、穗行数、穗位高、株高、秃尖。

北卡罗来纳设计的通用计算程序

北卡罗来纳设计Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ资料的分析,在统计学上均为两向分类方差分析。NCⅠ为系统分类,NCⅡ为交叉式分类,NCⅢ是NCⅡ母本数为2的特例。本文应用正交变换方法进行平方和分解,编制出了这3种分析的通用计算程序。该程序适于这3种设计的完全随机或随机区组试验资料的分析,程序给出方差分析的结果、方差分量和遗传参数的估值。