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。

大豆百粒重QTL的上位效应和基因型×环境互作效应

基于Charleston×东农594重组自交系群体,采用完备区间作图和混合线性模型对2006-2010年连续5年的百粒重QTL进行定位,并进行基因×环境互作及上位性分析。结果定位了16个与大豆百粒重性状相关的QTL,其中有5个QTL分别与环境发生互作,互作贡献率在0.11%～0.52%之间;定位了8对上位互作位点,贡献率在1.15%～2.59%之间。

大豆叶片性状和叶绿素含量QTL间的上位性和环境互作效应

以丰产性好、抗旱力强的栽培大豆晋豆23为母本,山西农家品种半野生大豆灰布支黑豆为父本杂交衍生的447个RIL作为供试群体。将亲本及447个家系分别于2011、2012和2013年采用随机试验种植,按照标准测量叶长、叶宽和叶柄长3个性状,并于2012年8月1日和8月8日和2013年8月2日和8月9日各测量1次叶绿素含量。采用QTLNETwork 2.0混合线性模型分析方法和主基因+多基因混合遗传分离分析法,对大豆叶片性状和叶绿素含量进行遗传分析和QTL间的上位性和环境互作效应研究。结果表明,叶长受2对加性-加性×加性上位性混合主基因控制,叶宽受3对等效主基因控制,叶柄长受4对加性-加性×加性上位性主基因控制,叶绿素含量受4对加性主基因控制;检测到10个与叶长、叶宽、叶柄长和叶绿素含量相关的QTL,分别位于A1、A2、C2、H_1、L和O染色体。其中2个叶长QTL分别位于C2和L染色体,是2对加性×加性上位互作效应及环境互作效应QTL;3个叶宽加性与环境互作QTL分别位于A2、C2和O染色体;2个叶柄长QTL分别位于L和O染色体;3个叶绿素含量QTL分别位于A1、C2和H_1染色体。叶片性状和叶绿素含量的遗传机制较复杂,加性效应、加性×加性上位互作效应及环境互作效应是大豆叶片性状和叶绿素含量的重要遗传基础。建议大豆分子标记辅助育种中,一方面要考虑起主要作用的QTL,另一方面要注重上位性QTL的影响,这对于性状的遗传和稳定表达具有积极的意义。

籼稻落粒性QTL定位与环境互作效应检测

利用珍汕97B/密阳46所构建的RIL群体(ZM-RIL)及其相应分子遗传图谱,在海南和杭州两地试验,以稻穗下落法测得落粒率(%)为指标,进行两地数据QTL联合分析.结果表明,ZM-RIL群体的不同株系在两地间落粒率变化很大.在海南,该性状呈近似正态分布;在杭州,则呈明显偏态分布.试验共检测到7个主效应QTL,位于第1、2、3(2个)、6、7和11等6条染色体上,每个QTL影响落粒率的加性效应均不大,其幅度为1.7%～3.9%,共解释群体落粒性性状变异的8.53%.其中,有3个主效应QTL(qSH3-1、qSH3-2和qSH6)存在显著的GE互作,它们均使海南增加落粒率和杭州降低落粒率,且GE总贡献率几乎接近加性效应总贡献率,表明GE互作对落粒率具有重要影响.此外,试验还检测到5对上位性互作QTL,这些互作共解释群体落粒性性状变异的3.39%,单个互作的贡献率为0.47%～0.85%,未检测到上位性与环境的显著互作.

8种水旱环境下2个玉米群体穗部性状QTL间的上位性及环境互作效应分析

深入剖析干旱胁迫条件下玉米穗部性状的遗传机制可为玉米抗旱高产分子育种提供参考依据。以大穗型旱敏感自交系TS141为共同亲本,分别与小穗型强抗旱自交系廊黄和昌7-2杂交,构建了含有202个(LTPOP)和218个(CTPOP)家系的F2:3群体,在8种水旱环境下进行单穗重、穗轴重、穗粒重、百粒重、出籽率及穗长等6个穗部性状的表型鉴定,并采用复合区间作图法(CIM)和基于混合线性模型的复合区间作图法(MCIM)对其进行单环境和多环境联合数量性状位点(QTL)分析。结果表明,采用CIM法,单环境下在2套F2:3群体间检测到62个穗部性状QTL,其中干旱胁迫环境下检测到38个QTL,进一步在2套F2:3群体多个干旱胁迫环境下检测到10个稳定表达的QTL(sQTL),分别位于Bin1.01–1.03、Bin1.03–1.04、Bin1.05、Bin1.07、Bin1.07–1.08、Bin2.04、Bin4.08、Bin5.06–5.07、Bin6.05和Bin9.04–9.06。采用MCIM法,联合分析定位到54个穗部性状联合QTL,其中24个表现显著的QTL与环境互作(QTL×E),17对参与了显著的加性与加性/显性(AA/AD)上位性互作,其表型贡献率较低。这些研究结果可为系统地剖析玉米穗部性状的分子遗传机制提供理论依据;且这2套F2:3群体多个环境下检测到的sQTL可作为穗部性状改良的重要候选染色体区段,用于图位克隆或抗旱高产分子育种,但要注重环境及上位性互作效应的影响。

UV-B辐射增强下水稻苗期硅营养性状的QTL定位及其与环境互作效应分析

以"Lemont"和"Dular"杂交建立的包含123个家系的水稻重组自交系(RILs)群体为材料,选用水稻根系硅吸收能力和叶片硅利用率为指标,进行水稻硅营养遗传性状QTL定位,并分析其与UV-B辐射增强的互作效应。结果表明,控制水稻叶片硅利用率的4个加性QTL分别在第2、3、10染色体上,而控制根系硅吸收能力的1个加性QTL位于第11染色体上。QTL与UV-B辐射互作分析发现2对控制根系硅吸收能力和3对控制叶片硅利用率的基因×环境上位性QTL,其中只有1对控制根系硅吸收能力的QTL效应值较大。说明水稻这两种硅营养性状中,根系硅吸收能力较叶片硅利用率受UV-B辐射影响大,在抗UV-B辐射育种中以叶片硅利用率为水稻硅营养遗传选择的指标具有较高效率。

籼稻整精米率QTLs的检测及上位性和环境互作效应分析

利用所构建的明恢86×佳辐占重组自交系(RIL),采用混合线性模型和复合区间作图法(CIM),对不同年份不同季节获得的整精米率性状(HR)进行QTL定位及上位性和环境互作(Q×E)效应分析.检测到2个控制HR的加性效应QTL,分别位于第2、7染色体上的RM154-RM485和RM248-RM234区间,贡献率分别为1.92%、7.85%,总贡献率为9.78%.另检测到3对上位性效应区间,其中只有位于第4号染色体上的RM335-RM518区间和第6号染色体上的RM340-RM439区间互作贡献率为3.66%,其余两对的贡献率为0.环境效应检测中发现,两加性效应QTL与环境互作的贡献率分别为5.70%、8.74%,总贡献率为14.44%;上位性效应QTL与环境互作的总贡献率为2.94%.说明整精米率性状的遗传受环境因素的影响较大.

水稻抽穗期QTLs的检测及上位性和环境互作效应

利用所构建的Lemont×特青重组自交系（RIL）,采用混合线性模型和复合区间作图法,对不同季节获得的水稻抽穗期QTL进行定位及上位性和环境互作效应分析.检测到3个控制抽穗期的QTL,分别位于第3、7和11号染色体上,共解释18.86%的遗传变异,单个QTL的表型贡献率为2.95%-10.56%,其中qHD7-1与环境存在显著互作,贡献率为2.18%;另检测到9对具有上位性效应的互作位点.

芥菜型油菜每角籽粒数QTL的上位性互作和环境互作分析

【目的】为揭示芥菜型油菜及芸薹属作物每角籽粒数形成的分子机理,提高和改良芥菜型油菜产量和育种工作奠定基础。【方法】研究以包含221个芥菜型油菜株系的重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体为材料,在5个环境条件下对每角籽粒数性状进行加性QTL、加性×加性上位互作及环境互作分析。【结果】(1)共检测到7个与每角籽粒数相关的加性QTL,主要分布在芥菜型油菜A02、A03、A05、A08、B02和B03等染色体上,其加性效应分布在(-11.6424)~4.5246之间,其中qSS2-71的加性效应和遗传率均最大,分别达到-11.6424和14.44%,其余6个加性QTL的加性效应和遗传率均较小;(2)检测到7对影响每角籽粒数的加性×加性QTL上位互作效应及其与环境的互作效应,上位性QTL互作效应值分布在(-4.9308)~4.1936之间,7对上位性QTL与不同环境互作的遗传力均接近0;(3)每角籽粒数性状的广义遗传率为80.98%,狭义遗传率为30.98%。【结论】综合分析,芥菜型油菜每角籽粒数受一定环境影响,但控制该性状的加性效应受环境影响较小,且其加性×加性上位性QTL互作效应不明显。

水稻DH群体剑叶宽度的QTL及其上位性和环境互作效应研究(英文)

利用基于混合模型的QTL定位方法,可以分析水稻DH群体在4个年份下剑叶宽度的QTL及其上位性效应和环境互作效应.结果发现,QTL除了具有自身的效应外,还可以参与上位性效应的形成,一个QTL可与多个QTL发生互作,可能起到诱发和修饰其他位点的作用.QTL与环境的互作效应以及上位性与环境的互作效应更多地被检测到,表明控制剑叶宽度的遗传因素易受环境影响.

长牡蛎弧菌抗性选育家系生长和存活性状遗传参数评估及基因型与环境互作效应分析

研究以前期筛选的长牡蛎(Crassostrea gigas)弧菌抗性家系为亲本,构建40个全同胞家系,评估了弧菌抗性选育家系生长和存活性状的遗传参数及多个环境下的基因型与环境互作。结果显示,在不同日龄下,壳高和壳长的遗传力分别为(0.46±0.10)—(0.59±0.13)和(0.30±0.08)—(0.59±0.13),为中高等遗传力,存活性状的遗传力为(0.25±0.06)—(0.41±0.11),为中低等遗传力。不同日龄的壳高和壳长遗传相关(0.429—0.828)均大于表型相关(0.192—0.611),除180日龄时,遗传和表型相关为低度正相关,其余各阶段均为中高度正相关;生长与存活性状的遗传和表型相关分别为(–0.138—0.380)和(–0.073—0.512),表现为中低度相关性。研究中生长和存活性状在两个环境间的遗传相关分别为(0.34—0.68)和(0.32—0.50),均小于0.7,表明乳山和荣成海区家系的生长和存活性状间存在明显的基因型与环境互作效应,因此对长牡蛎弧菌抗性进行选育时需要针对不同的养殖环境制定不同的育种方案。研究为长牡蛎抗弧菌品系的选育提供基础资料和科学依据。

红米水稻抗氧化活性成分的遗传效应与环境互作

【目的】剖析红米水稻总酚、总黄酮、原花青素和花色苷的遗传效应,为高营养价值红米杂交稻的培育提供参考。【方法】以8个红米恢复系为父本,6个不育系为母本,配制48个杂交组合为遗传材料,利用加性-显性遗传模型(AD模型)及统计方法,分析在不同环境下红米水稻抗氧化活性成分的遗传效应、杂种优势、遗传相关及其与环境互作。【结果】花色苷、原花青素、总酚和总黄酮主要受遗传主效应控制,其中原花青素、总酚和总黄酮总狭义遗传率高,以基因加性效应为主,低代选择有效;花色苷以显性效应为主,适宜中、高世代选择。这4种抗氧化活性成分的表型、遗传、加性、显性、加性×环境互作和显性×环境互作均呈正向相关,相关系数大;原花青素的基因型×环境互作效应小,稳定性好,以此为选择指标可有效提高其他3种成分,减轻工作量,提高育种效率。高温有利红米水稻杂种后代抗氧化活性成分的积累,提高群体杂种优势。此外,提高不育系抗氧化活性成分含量,有利于培育高抗氧化活性成分含量的杂交后代;恢复系18Rr174、18Rr175可有效提高后代总酚、总黄酮、原花青素含量,且受环境影响小。【结论】采用植物数量性状的加性-显性遗传模型,可有效预测亲本抗氧化活性成分的遗传效应,18Rr174、18Rr175在高抗氧化活性成分红米杂交稻的选育上具有较高应用价值。

QTL×环境互作对标记辅助选择响应的影响(英文)

基因型×环境互作是植物数量性状的普通属性和遗传育种改良的关注重点。采用Monte Carlo模拟方法研究了基 因型×环境互作对标记辅助选择(Marker-assisted selection,简称MAS)响应的影响,揭示了育种上利用QTL(Quantitative trait locus,简称QTL)应当同时考虑其环境互作效应。存在基因型×环境互作下,MAS比普通表型选择更有效。特别以选育广 适应性的品种为目标,MAS的优越性更明显。基于单个环境QTLs的MAS,QTL×环境互作效应通常降低了一般选择响应, 一般选择响应累积量的降低程度与改良性状的QTL×环境互作效应大小相关。基于多个环境QTLs的MAS,不但产生较高 的一般选择响应,而且获得的一般选择响应不受其QTL×环境互作效应大小的影响。但在某一特定环境下获得的总体选择 响应仅与改良性状的总遗传率大小有关,普通遗传率和基因型与环境互作遗传率的相对变化对其影响很小。还比较研究了 单地和穿梭选择对MAS遗传响应的影响。植物育种者应谨慎将某一环境的QTL信息用于实施另一环境的育种研究。

水稻产量因子的遗传主效应及基因型和环境互作效应的QTL分析(英文)

在构建 DH群体 RFLP图谱的基础上定位了产量因子的数量性状位点 (QTL) .在杭州和海南两地分别种植包括 12 3个 DH原的 DH群体及其亲本 IR6 4和 Azucena,并对产量因子性状进行了测定 .运用调整无偏预测 (AUP)法预测遗传主效应值和 GE互作效应值 ,并用于 QTL定位 .结果表明 ,一些有主效应的 QTL同时具有 QTL×环境 (QE)互作效应 ,而一些没有主效应的 QTL也可以有 QE互作效应 .研究还表明 ,QTL对环境的敏感性不同 ,有的 QTL只能在一个环境中检测到 ,而另一些 QTL能在二个环境中都检测到 .产量因子包括总粒数和实粒数的 QTL无论是主效还是 QE互作效应均具有较大的加性效应值 ,这些 QTL在两个环境中起主基因的作用 .

水稻叶绿素含量的QTL及其与环境互作分析

研究的主要目的是通过QTL分析对水稻叶片叶绿素含量进行遗传剖析。应用由247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体及其含207个分子标记的连锁图谱。分别在2002年和2003年考察亲本和重组自交系群体剑叶、倒二叶、倒三叶叶绿素a和b的含量,采用QTLMapper1.6统计软件进行QTL定位、上位性分析及其与环境的互作效应分析。在4个标记区间共检测到控制不同叶位叶绿素a、b含量的8个QTL,单个QTL的表型变异贡献率为1.96%～9.77%,其中2个QTL与环境之间存在显著互作;检测到9对影响叶绿素a、b含量的加性×加性上位性互作,其中1对具有显著的上位性×环境互作效应。与该群体产量性状QTL的研究结果相比较,发现每个产量性状都有QTL与控制叶绿素含量的QTL位于相同的染色体标记区间。

大豆蛋白质含量相关QTL间的上位效应和QE互作效应

利用Charleston×东农594重组自交系构建的SSR遗传图谱及混合线性模型方法对2002—2006连续5年的大豆蛋白质含量进行QTL定位,并作加性效应,加性×加性上位互作效应及环境互作效应分析。共检测到10个控制蛋白质含量的QTL,分别位于第B2、C2、D1a、E和N连锁群,其中1个表现为遗传正效应,9个表现为遗传负效应,另检测到15对影响蛋白质含量的加性×加性上位互作效应的QTL,解释该性状总变异的13.75%。环境互作检测中,发现9个QTL与环境存在互作,贡献率达到4.47%。

水稻株高、抽穗期和有效穗数的QTL与环境的互作分析

株高、抽穗期和有效穗数是水稻的重要农艺性状 ,合适的株高、抽穗期和有效穗数对水稻的高产稳产是至关重要的。该实验应用中 15 6 谷梅 2号的重组自交系 (RIL)群体 ,建立由 16 8个DNA分子标记组成的遗传连锁图 ,以一年两季作为不同的环境效应 ,对水稻株高、抽穗期和有效穗数进行了非条件和条件QTL定位 ,在非条件QTL定位中共检测到 7个株高QTLs、5个抽穗期QTLs和 3个有效穗数QTLs和 10对加加上位性互作位点 ,条件QTL定位结果表明 ,抽穗期这一性状对株高和有效穗数QTLs的表达既有抑制作用 。

水稻抽穗期QTL与环境互作分析

本文利用由 98个家系组成的 Nipponbare/ Kasalath/ / Nipponbare回交重组自交系 (backcrossinbred lines,BIL s)作图群体 (BC1 F9)和混合线性模型的 QTL 定位方法 ,联合分析南京、合肥和海南 3个不同地点的水稻抽穗期 QTL 及QTL 与环境互作。检测到 8个抽穗期 QTL,分别位于第 1、 2、 3、 4、 6、 7、 8染色体上 ,其中 ,第 3染色体上有 2个QTL。单个 QTL 的加性效应大小范围为 1.46天～ 4.5 8天 ,对性状的贡献率在 1.49%～ 12 .2 %之间 ,加性效应总的贡献率为 34 .13%。有 6个 QTL 与环境存在显著互作 ,单个 QTL 与环境互作效应的贡献率在 2 .18%～ 15 .84%之间 ,互作效应总的贡献率为 41.11% ,大于加性效应的总贡献率。位于第 4、 6和 7染色体的 3个 QTL 在 3个不同地点均与环境存在显著互作 ,并且 ,在南京和合肥的互作效应均使抽穗期延长 ,在海南的互作都使抽穗期缩短 ,表现感光性特征。对抽穗期 QTL

大豆产量及主要农艺性状QTL的上位性互作和环境互作分析

以栽培大豆晋豆23为母本,半野生大豆灰布支黑豆ZDD2315为父本杂交衍生的F2:15和F2:16的447个RIL家系为遗传群体,绘制SSR遗传图谱,采用混合线性模型方法,对2年大豆小区产量及主要农艺性状进行加性QTL、加性×加性上位互作及环境互作分析。结果检测到9个与小区产量、茎粗、有效分枝、主茎节数、株高、结荚高度相关的QTL,分别位于J_2、I、M连锁群上,其中小区产量、茎粗、株高、有效分枝和主茎节数QTL的加性效应为正值,说明增加这些性状的等位基因来源于母本晋豆23。同时,检测到7对影响小区产量、茎粗、株高和结荚高度的加性×加性上位互作效应及环境互作效应的QTL,共发现14个与环境存在互作的QTL。上位效应和QE互作效应对大豆小区产量及主要农艺性状的遗传影响较大。大豆分子标记辅助育种中,既要考虑起主要作用的QTL,又要注重上位性QTL,才有利于性状的稳定表达和遗传。

利用水、旱稻DH系定位产量性状的QTL及其环境互作分析

为研究水、旱栽培条件对水稻产量及其构成因素QTL表达的影响,以粳型陆稻IRAT109和粳型水稻越富杂交的116个株系的DH群体为材料,利用已构建的水稻分子连锁图(其中94个RFLP标记和71个SSR标记),在水田、旱田栽培条件下,定位了千粒重、结实率、有效穗数、穗粒数及单株产量等性状的QTL。结果表明,水田条件共检测到11个加性QTL和13对上位性QTL,旱田条件下检测到18个加性QTL和17对上位性QTL,其中控制千粒重的2个加性QTL和1对上位性QTL及控制有效穗数的1个加性QTL在水田、旱田条件下都检测到。检测到11个控制产量性状QTL区域存在一因多效或紧密连锁,其中3个区域也是控制根系性状QTL的热点区。发现8个加性QTL和8对上位性QTL对表型变异贡献率(以下简称贡献率)大于10%(其中4个加性QTL和5对上位性QTL为旱田条件下检测到),这些高贡献率QTL特别是旱田条件下的高贡献率QTL对旱稻产量性状分子育种具有一定的指导作用。