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山东农业科学 2021年第5期53卷 94-98页

作者：梅耀杰刘成韩冉徐文竞刘建军傅晓艺李洪振汪晓璐李豪圣山东省农业科学院作物研究所/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/小麦玉米国家工程实验室山东济南250100 烟台大学生命科学学院山东烟台264005 石家庄市农林科学研究院河北石家庄050049 武城县农业农村局山东武城253300

济麦262是近十年来山东省旱地小麦增产幅度最大的小麦品种,为了解该品种的遗传构成及其亲本的遗传贡献率,利用小麦660k SNP芯片对济麦262及其亲本的基因组进行解析。结果显示,济麦262与两亲本都相同的SNP位点占总SNP位点的66.2%。临麦2... 详细信息

济麦262是近十年来山东省旱地小麦增产幅度最大的小麦品种,为了解该品种的遗传构成及其亲本的遗传贡献率,利用小麦660k SNP芯片对济麦262及其亲本的基因组进行解析。结果显示,济麦262与两亲本都相同的SNP位点占总SNP位点的66.2%。临麦2号对济麦262基因组的遗传贡献率为59.0%,烟农19的贡献率则是41.0%,表明济麦262具有遗传偏亲现象。在染色体水平上,临麦2号对济麦262的遗传贡献表现为A基因组>D基因组>B基因组;烟农19对济麦262的遗传贡献表现为B基因组>D基因组>A基因组。本研究结果揭示了济麦262的遗传构成,为发掘该品种抗旱基因和辅助小麦遗传育种奠定了基础。

关键词：济麦262 660k芯片 SNP 遗传构成

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利用小麦660k SNP芯片分析川麦44在其衍生后代中的遗传贡献

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麦类作物学报 2019年第11期39卷 1293-1300页

作者：郑建敏罗江陶万洪深李式昭杨漫宇李俊刘于斌蒲宗君四川省农业科学院作物研究所/农业农村部西南地区小麦生物学与遗传育种重点实验室四川成都610066 四川省凉山州西昌农科所四川西昌615000

为明确小麦骨干亲本川麦44的遗传特性,利用小麦660kSNP芯片对川麦44及其衍生品种进行解析。结果表明,川麦44在6个衍生品种中的遗传贡献率为23.77%~72.63%,平均为48.58%,衍生品种存在遗传偏亲现象。川麦44特异性标记在不同染色体和染色... 详细信息

为明确小麦骨干亲本川麦44的遗传特性,利用小麦660kSNP芯片对川麦44及其衍生品种进行解析。结果表明,川麦44在6个衍生品种中的遗传贡献率为23.77%~72.63%,平均为48.58%,衍生品种存在遗传偏亲现象。川麦44特异性标记在不同染色体和染色体组中分布不均匀,衍生品种中特异性标记数具有B染色体组>A染色体组>D染色体组的共同特征。在除1B和6A外的染色体上,共筛选出52个川麦44高遗传率片段,片段长度为0.10~76.20Mb,其中5B上的片段数量最多,累计长度最大。本研究结果为进一步明确骨干亲本川麦44的重要基因组区段及其功能奠定了基础。

关键词：骨干亲本育种 660k芯片 SNP 遗传贡献

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小麦籽粒相关性状的全基因组关联分析

小麦籽粒相关性状的全基因组关联分析

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作者：宋红玲山西农业大学

学位级别：硕士

小麦是世界上种植最广泛的粮食作物之一,对我国粮食安全具有十分重要的作用。小麦籽粒相关性状包括粒长、粒宽、籽粒面积、籽粒周长、籽粒长宽比、千粒重、籽粒圆度等都是影响小麦产量的重要性状,并且这些性状受多个微效基因控制,易受... 详细信息

小麦是世界上种植最广泛的粮食作物之一,对我国粮食安全具有十分重要的作用。小麦籽粒相关性状包括粒长、粒宽、籽粒面积、籽粒周长、籽粒长宽比、千粒重、籽粒圆度等都是影响小麦产量的重要性状,并且这些性状受多个微效基因控制,易受环境影响,因此,发掘控制小麦籽粒性状的显著位点对小麦遗传改良具有重要意义。本研究以389份小麦品种组成的自然群体作为试验材料,设置五个大田环境,对小麦的千粒重、粒长、粒宽、籽粒面积、籽粒周长、籽粒长宽比、籽粒圆度进行测量,运用主成分分析和聚类分析等方法对其进行分析和评价。利用660k SNP芯片基因分型数据对小麦的7个籽粒相关性状进行基于混合线性模型MLM(Q+k)的全基因组关联分析,检测控制小麦籽粒相关性状的显著性位点,发掘一因多效位点以及多环境稳定关联位点,筛选与小麦籽粒相关的候选基因,为进一步解析小麦籽粒相关性状的遗传特性提供保障。主要研究结果如下:1.依据综合评价值(D值)将参试小麦品种聚为4类,第Ⅰ类D值最高,包含130个品种(34.9%),平均D值为0.533,其中编号129的品种D值最大(旱选10号),为0.845;第Ⅱ类包含123个品种(33.1%),平均D值为0.434;第Ⅲ类包含89个品种(23.9%),平均D值为0.339;第Ⅳ类D值最低,包含30个品种(8.1%),平均D值仅为0.221,其中编号242的品种D值最小(豫麦35),为0.088。2.对6个环境下(2018-2019年度低氮及正常氮处理、2019-2020年度低氮及正常氮处理、2020-2021年度低氮干旱处理、BLUP处理)小麦籽粒相关性状进行全基因组关联分析,共检测到1417个与小麦籽粒相关性状显著关联的SNP位点;根据各个基因组的连锁不平衡(LD)衰减距离分析,将这些SNP位点划分到652个数量性状基因座(Quantitative trait locus,QTL)内,共检测到6个一因多效性QTL(即控制不同性状的SNP位于同一QTL区间内),至少在4个环境下均被检测到的QTL有13个。在这19个QTL区间内共检索到224个候选基因。3.对这224个候选基因进行GO和kEGG富集分析,结果显示,161个候选基因被显著富集到38个GO功能类别中,其中富集到生物学过程、细胞成分、分子功能的基因个数分别为18个、10个、10个;36个候选基因被富集到kEGG通路上,显著性最高的通路是单杆菌素生物合成通路(ko00261),富集到基因数量最多的通路是代谢途径通路(ko01100)。4.对筛选到的候选基因进行功能注释,最终筛选到9个可能与小麦籽粒性状相关的候选基因,分别为丝裂原活化蛋白激酶(Traes CS1B02G452200)、生长素响应因子(Traes CS2D02G491200、Traes CS6A02G138600)、过氧化物酶(Traes CS7B02G376000、Traes CS2D02G467000、Traes CS2B02G499900)、MADS-box转录因子(Traes CS7B02G377700)、GDSL酯酶/脂肪酶(Traes CS7B02G376300)、天冬氨酸蛋白酶(Traes CS7B02G37710)。

关键词：小麦籽粒 660k芯片全基因组关联分析候选基因

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不同氮水平下小麦抽穗期及叶片功能性状的全基因组关联分析

不同氮水平下小麦抽穗期及叶片功能性状的全基因组关联分析

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作者：程鹏飞山西农业大学

学位级别：硕士

小麦是氮肥需求量较大的作物,上世纪五十年代以来氮肥的投入对小麦产量的提高起到了重要的作用,然而氮肥的大量施用也造成了严重的生态污染和资源浪费。由于小麦氮效率存在着显著的基因型差异,且不同品种对氮肥的响应有高低之分,因此,... 详细信息

小麦是氮肥需求量较大的作物,上世纪五十年代以来氮肥的投入对小麦产量的提高起到了重要的作用,然而氮肥的大量施用也造成了严重的生态污染和资源浪费。由于小麦氮效率存在着显著的基因型差异,且不同品种对氮肥的响应有高低之分,因此,在缓解农业环境风险和保障生产的前提下,挖掘耐低氮胁迫相关基因资源,培育耐低氮胁迫高产小麦新品种是促进小麦绿色生产的有效途径。本研究以389份小麦品种组成的自然群体为供试材料,利用660k SNP芯片进行全基因组扫描,并利用GAPIT软件包的混合线性模型(MLM),基于群体结构对小麦抽穗期、归一化植被指数及叶片功能性状等表型数据及其耐低氮敏感指数进行全基因组关联分析,明确这些性状与耐低氮性的关系,筛选相关耐低氮候选基因,为小麦耐低氮品种的选育提供依据。主要研究结果如下:1.利用Plink1.9软件对群体基因型数据进行过滤,剔除缺失率(miss rate)大于0.2和最小等位基因频率(minorallele frequency,MAF)小于0.05的SNP,最终得到397642个分布于21染色体上,多态性高、稳定性好的高质量SNP标记用于后续关联分析。*** 2.3.4软件分析和主成分分析(Principal component analysis,PCA)、邻接法进化树(Neighbor-Joining,NJ)分析均将参试材料分为2个亚群;连锁不平衡分析发现A基因组的衰减距离为0.3 Mb,与D基因组相似0.27 Mb,但远小于B基因组0.79 Mb,全基因组的衰减距离为0.47 Mb。3.对8个环境下(不施氮4个、正常氮4个)的抽穗期及4个环境下耐低氮敏感指数全基因组关联分析(-log(P)≥5)发现不施氮、正常氮下的抽穗期及耐低氮敏感指数分别关联到53个、114个、33个显著关联标记,至少在两个环境下关联的标记分别为14个、25个、1个;根据连锁不平衡(Linkage disequilibrium,LD)衰减距离发现这些标记共形成11个数量性状基因座(Quantitative trait locus,QTL),其中q HD-2D-2、q HD-7D-3分别在6个、4个环境中重复检测到且与前人研究结果一致,值得注意的是在相同基因座q HD-2D-2上也检测到与耐氮性相关的QTL(q HDSSI-2D-2);位于1BS染色体上的q HD-1B-1、q HD-1B-2、q HD-1B-3和2BL染色体上的q HD-2B-1至少4个环境下被重复检测到,且未见报道可能是新的位点,其余4个基因座q HD-2D-1、q HD-7D-1、q HD-7D-2仅在不施氮2个环境下检测到,q HD-1D-1仅在正常氮3个环境下重复检测到;利用以上QTL中最显著标记共筛选到10个优异等位变异,其中AX-111956072-T不仅可以提前抽穗期还可以提高耐低氮性;根据11个QTLs侧翼位置提取其候选区间内的基因,筛选到10个低氮胁迫下可能与小麦抽穗期及耐低氮敏感指数相关的候选基因,其中2个在前人研究中已被证明与抽穗期相关(Traes CS2D02G079600(Ppd-D1)、Traes CS7D02G111600(Vrn-D3),7个可能在植物抵御非生物胁迫过程中起作用,1个可能与植物激素的合成和响应有关。4.对自然群体的不同生育期归一化植被指数(NDVI)及耐低氮敏感指数进行全基因组关联分析(-log(P)≥4),对于NDVI(山西申奉2019年)在不施氮越冬期、正常氮越冬期、不施氮拔节期、正常氮拔节期、不施氮灌浆期、正常氮灌浆期6个环境下分别检测到30、16、94、53、55和20个显著关联标记,其中14个SNP标记在至少2个环境下被重复检测到。根据LD衰减距离,这些标记共形成3个QTLs,其中q NDVI-5D-3中包含12个稳定关联的SNP,且未见报道,可能是新的基因座,其余2个都仅包含一个显著关联标记;进一步对各生育期NDVI的耐低氮敏感指数(SSI)进行关联,发现越冬期、拔节期、灌浆期NDVI的耐低氮敏感指数关联的标记分别为5、217、2个,其中25个SNP在不施氮环境下也被重复检测到。根据LD衰减距离,共形成4个QTLs,其中1B染色体上的q NDVISSI-1B-1、q NDVISSI-1B-2、q NDVISSI-1B-3与前人研究的Q ***-1B.2位置有重叠部分,1D上的QTL未见报道;利用以上QTL中最显著标记筛选出7个优异等位变异且在供试群体中占比都较高。根据QTL侧翼位置提取其候选区间内的基因,筛选到15个可能与小麦归一化植被指数及其耐低氮敏感指数相关的候选基因,分别与细胞色素代谢、硝酸盐、铵盐氮吸收转运、转录因子(WRkY、MYB、HTH)、乙烯代谢相关。5.对自然群体的旗叶相

关键词：小麦耐低氮敏感指数 660k芯片关联分析优异等位变异候选基因

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