Inheritance Analysis of Bolting Associated Traits Using Mixed Major Gene Plus Polygene Model in Brassica rapa

[ Objective ] This study aimed to analyze the inheritance of bolting associated traits in Brassica rapa, which will provide useful information in a breeding program for late-bolting or bolting-resistant cultivars of Chinese cabbage. [ Method] Three phenotypic measurements, bolting index, flowering time, days to 5 cm elongated stalk, respectively were used for inheritance analysis of six generations, P, （bolting resistant inbreed line ）, P2 （vernalization independent type） and their filial generations F1 , B1, B2 and F2, using the mixed major-gene plus polygene inheritance model. [ Result] The two traits, bolting index and days to 5 cm elongated stalk, both were controlled by two major genes with additive-dominant-epistatic effects （ B-1 model） in hybrid. The flowering time was controlled by one major gene with addltive-dominant effects plus additive-dominant-epistatic effects （D model）. The heritability of the major genes in B1, B2 and F2 were 96.22%, 93.33%, 93.55% for bolting index, 70.68%, 70.68%, 70.64% for flowering time, 79.44%, 79.55%, 79.38% for days to 5-cm elongated stalk, respectively, but no polygene heritability was detected in BI, B2 and F2 generation. It indicated that the bolting trait in Brassica rapa was controlled by one or tow major genes. [ Conclusion] This implied that in the genetic improvement for bolting resistant trait major gene was a main factor. It is fit for early selection and environment factor should be mentioned.

小麦面筋相关性状的主基因+多基因遗传模型分析

【目的】通过小麦面筋相关性状的主基因+多基因遗传模型分析,探析小麦湿面筋含量、干面筋含量和面筋指数的遗传规律,为我国长江中下游麦区红皮强筋专用小麦品种选育提供理论参考。【方法】以苏麦6号×扬97G59为亲本构建的双单倍体(DH)群体(共189个家系)为材料,采用主基因+多基因遗传分离分析方法对小麦湿面筋含量、干面筋含量和面筋指数进行遗传模型分析。【结果】湿面筋含量在句容试点MX2-ED-A模型为最佳模型,受到2对显性上位性效应主基因和加性效应微效多基因控制,主基因遗传率为74.18%,多基因遗传率为24.35%,但在扬州试点MX2-IE-A模型为最佳模型,受到2对抑制效应主基因和加性效应微效多基因控制,主基因遗传率为7.41%,多基因遗传率为90.60%。对于干面筋含量,在句容试点MX2-ED-A模型为最佳模型,受到2对显性上位性效应主基因和加性效应微效多基因控制,主基因遗传率为38.24%,多基因遗传率为61.61%,但在扬州试点MX2-IE-A模型为最佳模型,受到2对抑制效应主基因和加性效应微效多基因控制,主基因遗传率为5.65%,多基因遗传率为94.04%。面筋指数在句容试点MX2-AI-AI模型为最佳模型,受到2对加性上位性效应主基因和加性上位性效应微效多基因控制,主基因遗传率为66.34%,多基因遗传率为33.55%,但在扬州试点MX2-DE-A模型为最佳模型,受到2对重叠效应主基因和加性效应微效多基因控制,主基因遗传率为42.05%,多基因遗传率为57.62%。【结论】小麦干面筋含量、湿面筋含量和面筋指数均表现为数量性状的特点,受多基因的控制,且存在环境效应。干面筋含量和湿面筋含量的遗传主要受2对显性上位性或抑制效应主基因+多基因的控制;面筋指数的遗传受2对加性上位性或重叠效应主基因+多基因的控制。

花生网斑病抗性遗传分析

花生网斑病严重影响花生的产量和品质。为探究花生网斑病抗性遗传机制,本研究利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对感病品种豫花22和抗病品种冀农99杂交得到的F2:3群体进行了网斑病抗性遗传分析。对病斑面积比和病情指数的分析结果表明,花生网斑病抗性主要由1对主基因加性-显性效应控制,主基因遗传率分别为76.72%和65.45%,一对主基因加性效应值(da)分别为8.11和21.95。本研究可为花生网斑病抗性育种提供一定的理论基础。

糯玉米种子活力性状的主基因+多基因混合遗传分析

【目的】探索鲜食型糯玉米种子活力的遗传模型,为糯玉米种子活力研究提供理论基础。【方法】以种子活力有显著差异的糯玉米自交系N34(P_(1))和N56(P_(2))为亲本,配制F1、B_(1)、B_(2)、F_(2)群体,利用主基因+多基因混合遗传模型分析方法,对种子活力3个相关指标(发芽势、电导率和活力指数)的遗传模型进行分析。【结果】鲜食糯玉米发芽势最佳遗传模型为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因混合遗传模型,B_(1)、B_(2)和F_(2)主基因遗传率分别为66.62%,49.10%和92.94%;电导率最佳遗传模型为1对加性-显性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型,B_(1)、B_(2)和F_(2)主基因遗传率分别为57.75%,57.96%和65.14%;活力指数最佳遗传模型是2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型,B_(1)、B_(2)和F_(2)主基因遗传率分别为66.49%,48.02%和89.49%。3个性状均以主基因遗传为主。【结论】在育种实践中,对糯玉米种子活力的遗传改良和选择可在低世代进行,同时可采用聚合回交或轮回选择来积累有效修饰基因和微效基因,以提高育种效率。

玉米P_(25)自交系抗锈病基因的遗传分析及SSR分子标记定位

以玉米南方型锈病免疫自交系P2 5和感病自交系F3 4 9及F1、F2 、B1和B2 为材料 ,采用主基因 多基因混合遗传模型研究了P2 5的抗病遗传规律。结果表明 :自交系P2 5的抗病基因为一主基因 ,表现为加性效应 ,没有检测出多基因 ,其在F2 、B1和B2 群体的遗传率分别为 81 88%、38 14 %和 5 5 1%。利用SSR分子标记技术 ,以组合P2 5×F3 4 9的F2 :3 家系作为构图群体 ,构建了玉米SSR遗传连锁图谱 ,并将玉米抗南方型锈病基因定位于 10号染色体上 ,与phi0 5 9标记的遗传距离为 5 8cM。

水稻稻曲病抗性的主基因+多基因混合遗传模型分析

稻曲病是由稻曲病菌引起的水稻真菌病害,目前已上升为我国水稻主要病害之一,探明水稻稻曲病的抗性遗传机制对制定抗病育种策略具有现实指导意义。本研究以病情指数为指标,利用高效引发稻曲病人工接种方法对来自抗病亲本IR28(籼稻)与感病亲本大关稻(粳稻)组合的亲本及其衍生的F10代重组自交系群体(RIL)进行抗病性评价,采用数量性状的主基因+多基因混合遗传模型对抗性的遗传模型进行判别与遗传参数的估计。结果表明,水稻稻曲病抗性的遗传除受主基因控制外还受多基因的影响,符合E-1-3遗传模型,即2对主基因+多基因混合遗传模型,2对主基因间表现为等加性作用,加性效应为11.41;主基因遗传率为76.67%,多基因遗传率为22.86%,抗性遗传存在明显的主基因效应。提示抗稻曲病育种时不仅要考虑主基因对抗病性的作用,也不能忽视基因对抗性的影响。

栽培大豆耐盐性的主基因+多基因混合遗传分析

选用栽培大豆南农1138-2(耐盐)、南农88-31(较耐盐)和Jackson(盐敏感)配制的南农1138-2×南农88-31和南农88-31×Jackson等2套组合,通过P1、P2、F1、F2和F2:3苗期植株耐盐性调查,利用主基因+多基因混合遗传模型联合分离分析了栽培大豆耐盐性的遗传规律。结果表明南农88-31×Jackson和南农1138-2×南农88-31耐盐性遗传均符合加性-显性-上位性多基因遗传模式。在高世代选择耐盐性植株的效率较高,从F2:3估计,南农88-31×Jackson组合的NaCl耐性微效基因遗传率为82.13%;南农1138-2×南农88-31组合的耐盐性微效基因遗传率为67.47%。

陆地棉产量与品质性状的主基因与多基因遗传分析

对(泗棉3号×TM 1)(组合Ⅰ)和(泗棉3号×CARMEN)(组合Ⅱ)的产量与品质性状进行遗传模型分析,得到有关产量与品质性状的最适遗传模型,其中组合Ⅰ子指的最适遗传模型为负向显性主基因+多基因模型,铃重最适遗传模型为等显性主基因+多基因混合遗传模型,衣分、单株铃数的最适遗传模型分别为两对主基因+多基因和一对主基因+多基因模型。组合Ⅱ中衣分、子指、单株铃数、铃重、整齐度和麦克隆值的最适遗传模型均为无主基因的多基因模型,纤维长度、纤维强度和伸长率最适遗传模型均为一对主基因+多基因模型。主基因个数的预测与分子检测的主效QTL个数基本相符。选用P1、P2、F1和F2∶3四个世代联合分析方法,相比于单个分离世代的分离分析法,增加了试验的精确度,保证分析结果的准确性,并可以鉴别多基因的存在。

大豆脂肪及脂肪酸组分含量的遗传分析

以Essex×ZDD2315的P1、P2、F1、BC1F3为材料,用主基因+多基因混合遗传模型,分析大豆脂肪及脂肪酸组分含量的遗传机制及相关关系。结果表明,大豆脂肪含量受2对加性互补主基因+多基因控制,主基因遗传率为16.23%,多基因遗传率为53.49%;棕榈酸、硬脂酸和亚油酸均为3对主基因+多基因遗传模型,其中均有2对主基因效应为等加性,主基因遗传率分别为71.63%,91.51%和91.59%,棕榈酸多基因遗传率为14.78%,硬脂酸和亚油酸未估计出多基因遗传率;油酸为3对加性主基因遗传模型,其中2对主基因效应为等加性,主基因遗传率为74.66%;亚麻酸为2对等加性主基因+多基因遗传模型,主基因遗传率为41.98%,多基因遗传率为24.17%。相关分析结果,棕榈酸、亚麻酸与脂肪呈极显著负相关(-0.272、-0.325);油酸与亚油酸亚麻酸呈极显著负相关(-0.833、-0.604);亚油酸和亚麻酸呈极显著正相关(0.287);棕榈酸与油酸亚油酸呈极显著和显著负相关(-0.255和-0.211);硬脂酸与亚油酸呈极显著负相关(-0.310)。因此,脂肪及脂肪酸组分含量的遗传涉及到主效基因和多基因,脂肪及亚麻酸含量的主基因遗传率较低,其它性状主基因遗传率均在70%以上,改善脂肪含量要注重多基因的积累,改善脂肪酸组分可着重在主基因的利用,提高脂肪含量与改善脂肪酸组分无突出矛盾。

普通高粱与甜高粱杂交组合株高、糖度的主基因多基因模型遗传效应分析

对普通高粱与甜高粱杂交组合(石红137×L-甜)的株高与糖度进行主基因多基因遗传模型分析,以期研究株高、糖度的遗传效应。获得了2个性状的最适遗传模型,株高的最适遗传模型为2对完全显性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型,主基因遗传率为74.4%,多基因遗传率为22.1%;糖锤度的最适遗传模型为1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因混合遗传模型,主基因遗传率为65.72%,多基因遗传率为20.43%。主基因个数和基因效应的预测与分子检测的主效QTL个数和基因效应基本相符。

高产棉花品种泗棉3号产量及其产量构成因素的遗传分析

利用泗棉3号和CARMEN构建的RIL及其F2、B1、B2、P1、P2、F1两套群体,同时在3个环境中,采用各自的联合世代分析方法,研究了我国长江流域棉区广泛种植的优良品种泗棉3号高产性状的遗传规律。遗传模型分析揭示泗棉3号×Carmen组合的产量及其产量构成因素的最适遗传模型符合主基因+多基因混合遗传模型,说明存在控制这些性状的主基因。所有性状在不同环境中的遗传模型不同。同时,各性状在不同环境中的主基因遗传率变化较大,而多基因遗传率在不同环境中变化相对较小,表明环境对数量性状主基因的表达影响大,对多基因的表达也存在影响。对环境间差异较大性状的研究和选育,要在多个特定的环境中进行,才能提高效率。

普通丝瓜果实性状的遗传分析

应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对普通丝瓜品种50-5(黑籽短圆筒)×20-4(桂林水瓜)杂交组合6个世代群体的5个果实性状(果柄长、果长、果径、果形指数和单果质量)进行了联合分析,结果表明:50-5×20-4组合果柄长的遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因遗传模型,其B1、B2和F2群体遗传率(主基因+多基因)分别为68.49%、70.53%和82.07%,环境方差占总表型方差的比例分别是31.50%、29.47%和17.92%;果长遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型,其B1、B2和F2群体遗传率(主基因+多基因)分别为68.85%、84.55%和81.68%,环境方差占总表型方差的比例分别是31.15%、15.44%和18.32%;果径遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型,其B1、B2和F2群体遗传率(主基因+多基因)分别为65.23%、73.06%和73.82%,环境方差占总表型方差的比例分别是34.62%、26.94%和26.13%;果形指数遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型,其B1、B2和F2群体遗传率(主基因+多基因)分别为65.23%、62.80%和78.89%,环境方差占总表型方差的比例分别是34.76%、37.19%和21.11%;单果质量遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型,其B1、B2和F2群体遗传率(主基因+多基因)分别为70.71%、85.35%和89.64%,环境方差占总表型方差的比例分别是29.29%、14.64%和10.36%。果柄长性状的主基因遗传率较小,宜采用个体选择法(基因型选择法),宜在分离晚世代进行选择;果长、果径、果形指数和单果质量性状的主基因遗传率较大,宜采取混合选择法(表型选择法),可在分离早世代进行选择;且宜对5个果实性状进行综合选择。5个果实性状的环境方差占总表型方差的比例均较高,故在育种过程中要尽量采取措施以减少环境影响。

菊花花期性状的杂种优势与混合遗传分析

以秋菊品种‘雨花落英’为母本和夏菊品种‘奥运含笑’为父本配制F1杂种,调查F1世代4个花期相关性状在2008至2009两个年度的表型资料,运用单个分离世代的主基因+多基因混合遗传模型,对4个花期相关性状进行遗传分析。结果表明:4个花期性状均存在一定的杂种优势,现蕾期、显色期、盛花期和衰败期4个花期性状的中亲优势值均达极显著水平,中亲优势率分别为22.23%、17.60%、12.45%和11.11%,且超亲分离现象普遍存在。混合遗传分析表明菊花盛花期符合B-6模型,由表现为加性-显性的2对主基因控制;现蕾期、显色期和衰败期符合B-1模型,由表现为加性-显性-上位性的2对主基因控制。控制现蕾期、显色期、盛花期和衰败期的主基因遗传率分别为89.92%、49.30%、28.56%和75.46%。

大豆对胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe)1号和4号生理小种抗性的遗传分析

大豆胞囊线虫(Heterodera glycinesIchinohe)是我国大豆的全国性主要病害之一。1号和4号生理小种是黄淮地区的优势小种。以Essex×ZDD2315、Peking×ZDD2315、PI88788×ZDD2226、Peking×ZDD2226的P1、P2、F1、BC1F2为材料,用主基因+多基因混合遗传模型分析大豆对胞囊线虫1号和4号生理小种抗性的遗传机制。结果表明,ZDD2315、ZDD2226对1号生理小种的抗性受主效基因控制,未发现多基因效应,且与Peking存在相同的抗病基因;抗性遗传表现组合特异性,Essex×ZDD2315组合为3对加性主基因遗传模型,主基因遗传率72.02%,PI88788×ZDD2226组合为2对显性上位主基因遗传模型,主基因遗传率62.33%。对4号生理小种的抗性为主基因+多基因混合遗传模型,Essex×ZDD2315、Peking×ZDD2315、PI88788×ZDD2226等3个组合为3对主基因+多基因遗传模型,主基因遗传率分别为67.76%7、2.46%和53.25%,多基因遗传率分别为24.48%、21.31%和35.77%;Peking×ZDD2226表现为2对主基因遗传模型,主基因遗传率45.40%。抗性基因表现为隐性,育种上可以在早代选择。培育多抗品种应以抗4号生理小种为主要目标进行基因聚合。

大豆对食叶性害虫的抗性遗传

南京地区大豆食叶性害虫主要是大造桥虫、斜纹夜蛾、豆卷叶螟和银纹夜蛾。大豆对田间食叶性害虫综合虫种的抗性具有相对稳定性。利用两个感抗杂交组合D0 1和D0 3的P1、P2 、F1、F2 、F2∶3 世代 ,在田间自然虫源条件下系统地分析了大豆抗食叶性害虫综合虫种植株反应的遗传规律 ,不论多世代联合分析或单个分离世代分析 ,结果均表明 ,大豆对食叶性害虫的抗性为两对主基因 +多基因遗传模式。但在大豆生长发育的不同时期 ,随着害虫数量和种群结构的变化 ,其抗虫性遗传呈动态变化过程。在两对主基因充分表达日期 ,效应较大的 1对加性效应为 10 .5 1～ 10 .74(叶面积损失率 ,%) ,效应较小的 1对加性效应为 4.35～ 7.2 4(%) ,并且两对主基因的遗传率较高 ,达 81.0 5 %～ 94.10 %,起决定性作用 ;多基因遗传率较低 ,为 0～ 12 .2 4%。抗食叶性害虫育种应首先考虑利用主基因抗性。

不结球白菜维生素C含量主基因+多基因遗传分析

以高维生素C含量不结球白菜自交系乌塌菜和低维生素C含量不结球白菜自交系二青杂交获得的6个世代(P1、P2、F1、B1、B2和F2)株系为材料,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型,对不结球白菜中维生素C含量进行遗传分析。结果显示,不结球白菜中维生素C含量受1对加性主基因+加性-显性多基因控制,其中2011年结果中,主基因的加性效应为13.15,在B1、B2、F2世代中主基因的遗传率分别为54.38%、38.58%和18.69%,多基因的遗传率分别为24.69%、36.92%和40.70%;2013年结果中,主基因的加性效应为6.04,在B1、B2、F2世代中主基因的遗传率分别为1.88%、6.41%和45.04%,多基因的遗传率分别为39.67%、16.57%和16.91%。可见,不结球白菜维生素C性状受环境影响较大,在不结球白菜高维生素C含量品种选育过程中,要注重环境影响,并可以通过分子标记辅助选择,对性状进行改良。

基于花生种间杂交遗传群体的脂肪及脂肪酸含量的遗传模型分析

为探明花生脂肪和脂肪酸含量的遗传机制,采用主基因+多基因混合遗传模型分析方法,分析了栽培/野生种间杂交组合白沙1016×A.monticola的216个重组自交系家系(F10)及其亲本的脂肪及脂肪酸组分含量,建立了相应的遗传模型,并进行了性状间的相关性分析。遗传模型分析结果表明,脂肪和花生酸含量的遗传模型为C,无主基因受多基因控制,其多基因遗传率分别为98.55%和84.81%;油酸、亚油酸、棕榈酸、山嵛酸和二十四烷酸的遗传均表现为受两对主基因+多基因控制,其主基因遗传率分别为45.08%、46.13%、44.85%、66.55%和65.98%。相关性分析显示,花生脂肪含量与油酸和花生酸含量呈极显著正相关,与亚油酸、棕榈酸、山嵛酸和二十四烷酸含量之间呈极显著负相关。因此在花生高油育种中,提高脂肪含量要注重多基因的积累;选育高油酸等优质专用型品种时,关注主基因遗传的作用时还要考虑到多基因的利用。

玉米穗位高的主基因+多基因的遗传模型分析

为了探索玉米穗位高的遗传规律,以玉米杂交组合PH4CV×昌7-2(组合I)和PH6WC×7873(组合Ⅱ)的六世代(P1,P2,F1,B1,B2,F2)为材料,在春播和夏播环境下,研究了玉米穗位高的主基因+多基因的遗传规律。结果表明:春播条件下,组合Ⅰ的穗位高符合E-3模型,组合Ⅱ符合E-1模型;夏播环境下,组合I的穗位高符合D-3模型,组合Ⅱ符合C-0模型。结论:春播环境下,组合Ⅰ和组合Ⅱ的穗位高均以主基因遗传为主,可以采用单交重组或简单回交转育方法进行改良;夏播环境下,组合Ⅰ和组合Ⅱ的穗位高均表现为多基因遗传,可以采用聚合回交或轮回选择方法来累积增效基因,提高选择效率。

不同环境下胡麻脂肪酸含量的遗传分析

为了解胡麻脂肪酸含量的遗传方式,采用气象色谱仪测定了甘肃定西、宁夏固原和河北张家口3个环境下的胡麻亲本DYM与STS及其衍生的233个重组自交系群体((F6∶7))的脂肪酸含量,运用数量性状主基因+多基因混合遗传模型对三个不同地点的胡麻脂肪酸含量进行了遗传分析。试验结果表明:(1)甘肃定西地区棕榈酸、油酸和亚麻酸含量均为1对主基因+多基因模型,硬脂酸和亚油酸含量均为4对主基因模型;(2)宁夏固原地区棕榈酸含量为多基因模型,硬脂酸和亚麻酸含量均为4对主基因模型,油酸含量为3对主基因模型,亚油酸含量为3对主基因+多基因模型;(3)河北张家口地区棕榈酸、硬脂酸和亚麻酸含量均为无主基因模型,油酸含量为多基因模型,亚油酸含量为4对主基因模型。相关分析表明,亚麻酸与棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸均呈(极)显著负相关,硬脂酸与油酸呈(极)显著正相关。因此在选育高亚麻酸含量等优质专用品种时,除注重主基因的作用外,还要注重环境的变化对α-亚麻酸含量的影响。

甘蓝型油菜开花期和光周期敏感性的遗传分析

以对光周期分别表现稳定弱敏感和强敏感的春性甘蓝型油菜品种DH401(P1)与Q2(P2)配制F1代并经小孢子培养获得的DH群体来研究开花期和光周期敏感性的遗传规律。将P1、P2和DH群体连续2年分别种植在长日照的甘肃省和政县和短日照的广东省肇庆市、湖北省武汉市3地并调查开花期,以从和政和肇庆获得的开花期来计算光周期敏感指数(PSI),采用主基因-多基因混合遗传模型对该DH群体的开花期及光周期敏感指数进行遗传分析。结果表明,在和政、武汉和肇庆,开花期分别由3对加性-上位性主基因+多基因、2对加性-上位性主基因+多基因和2对累加作用主基因+多基因的控制;主基因遗传率分别为91.13%、63.05%和62.02%;多基因遗传率分别为4.43%、1.58%和22.71%。光周期敏感指数由2对隐性上位主基因及多基因控制,主基因和多基因遗传率分别为50%和37.5%。同时也估算了该DH群体的其他遗传参数。因此,开花期和光周期敏感性主要由2对或2对以上主基因及多基因控制,不同光周期条件下开花期基因之间的互作模式有所不同。同时也讨论了本研究结果在育种中的意义。