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四倍体小麦胚大小性状QTL定位与分析

中国农业科学 2023年第2期56卷 203-216页

作者：陈吉浩周界光曲翔汝王素容唐华苹蒋云唐力为兰秀锦魏育明周景忠马建四川农业大学小麦研究所四川农业大学农学院四川省农业科学院生物技术核技术研究所攀枝花市农林科学研究院通辽市农牧科学研究所

【目的】挖掘小麦胚大小性状相关的数量性状位点，解析胚大小与其他重要农艺性状之间的相关性，为胚相关性状qtl的精细定位及育种利用奠定基础。【方法】以四倍体小麦矮兰麦（Ailanmai）和野生二粒小麦（LM001）构建的121份F8代重组自... 详细信息

【目的】挖掘小麦胚大小性状相关的数量性状位点，解析胚大小与其他重要农艺性状之间的相关性，为胚相关性状qtl的精细定位及育种利用奠定基础。【方法】以四倍体小麦矮兰麦（Ailanmai）和野生二粒小麦（LM001）构建的121份F8代重组自交系群体（AM群体）作为研究材料，将其分别种植于成都市崇州试验基地（2018、2019和2020年）、成都市温江区试验基地（2020年）和雅安市试验基地（2020年），调查5个环境下的胚长、胚宽、胚长/胚宽、胚长/粒长、胚宽/粒宽以及胚面积6个性状，结合基于小麦55K SNP芯片构建的遗传连锁图谱对上述6个性状进行QTL定位。【结果】胚大小性状呈近似正态分布，符合数量性状的遗传特征。QTL定位共检测到27个胚大小相关性状的qtl，其中，7个分别控制胚长和胚宽的qtl可解释7.75%—21.74%和7.67%—33.29%的表型变异，共检测到5个在多环境稳定表达的主效qtl:QEL.sicau-AM-3B、QEW.sicau-AM-2B、QEW/KW.sicau-AM-2B、QEL/EW.sicau-AM-2B-1和QEA.sicau-AM-2B，其贡献率分别为11.88%—21.74%、21.77%—33.29%、8.80%—24.92%、12.79%—31.13%和10.47%—20.67%。另外，上述胚相关的位点形成4个qtl簇，分别为1B控制胚长/粒长和胚长的qtl簇，2B控制胚宽、胚长/胚宽、胚宽/粒宽以及胚面积的qtl簇，3B控制胚长和胚面积的qtl簇，6B控制胚长/胚宽、胚宽/粒宽的qtl簇。确定胚大小与小麦籽粒大小具有显著正相关性，且发现胚长主效位点QEL.sicau-AM-3B与粒长主效位点共定位，但胚宽主效位点QEW.sicau-AM-2B独立于粒宽主效位点存在。在主效qtl所在物理区间鉴定获得4个可能参与胚大小调控的基因。【结论】鉴定到5个控制胚相关性状的稳定表达的主效qtl:QEL.sicau-AM-3B、QEW.sicau-AM-2B、QEW/KW.sicau-AM-2B、QEL/EW.sicau-AM-2B-1和QEA.sicau-AM-2B，其中，QEW.sicau-AM-2B可能为新的qtl。

关键词：四倍体小麦胚长胚宽胚面积 QTL定位

玉米果穗相关性状QTL定位及重要候选基因分析

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作物学报 2024年第6期50卷 1435-1450页

作者：郑雪晴王兴荣张彦军龚佃明邱法展华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室/湖北洪山实验室湖北武汉430070 甘肃省农业科学院作物研究所甘肃兰州730070

玉米果穗相关性状与产量直接相关,其遗传基础解析对于指导玉米遗传改良意义重大。本研究对3年6个环境下的168份高代回交重组自交系(AB-RILs)的穗长、穗行数和百粒重等8个性状进行表型鉴定,结合玉米10 K芯片产生的覆盖全基因组的11,407个... 详细信息

玉米果穗相关性状与产量直接相关,其遗传基础解析对于指导玉米遗传改良意义重大。本研究对3年6个环境下的168份高代回交重组自交系(AB-RILs)的穗长、穗行数和百粒重等8个性状进行表型鉴定,结合玉米10 K芯片产生的覆盖全基因组的11,407个SNP(Single Nucleotide Polymorphisms)标记对8个性状进行QTL定位。共鉴定到32个与8个果穗性状相关的qtl,其中包含5个环境一致性的qtl,3个多效性qtl。进一步利用507份关联群体的基因型与表型数据对主效qtl候选区间进行关联分析,鉴定到19个可能与果穗性状相关的重要候选基因,结合候选基因的进化分析和表达分析等,初步确定其中4个为关键候选基因。以上结果为玉米育种中果穗性状的遗传改良提供了重要的标记信息,同时也为果穗性状相关基因克隆提供指导。

关键词：玉米 AB-RIL群体果穗籽粒 QTL定位候选区间关联分析

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陆地棉高密度遗传图谱的构建及产量相关性状的QTL定位

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中国农业科学 2023年第4期56卷 587-598页

作者：贾晓昀王士杰朱继杰赵红霞李妙王国印河北省农林科学院粮油作物研究所/河北省作物遗传育种实验室/河北省作物栽培生理与绿色生产重点实验室

【目的】通过构建高密度SNP遗传图谱，开展棉花多群体产量相关性状的QTL定位，获得稳定性好、精确度高的qtl，为产量性状调控基因的挖掘和有效分子标记的开发提供依据。【方法】以高稳产冀丰1271为母本、优质自交系冀丰173为父本，构建... 详细信息

【目的】通过构建高密度SNP遗传图谱，开展棉花多群体产量相关性状的QTL定位，获得稳定性好、精确度高的qtl，为产量性状调控基因的挖掘和有效分子标记的开发提供依据。【方法】以高稳产冀丰1271为母本、优质自交系冀丰173为父本，构建包含200个单株的F2群体，利用测序基因分型(genotyping by sequencing,GBS)技术开发群体的SNP标记并构建高密度遗传图谱，对F2、F2:3、F2:4群体的衣分、子指和单铃重进行QTL定位，注释主效和稳定qtl位点内的基因并分析基因在不同组织的表达模式，筛选候选基因。【结果】通过简化基因组测序，共获得383.07 Gb数据，包括母本冀丰1271的26.93 Gb、父本冀丰173的27.30 Gb和F2群体的328.84 Gb,Q30值分别为90.55%、89.95%和95.77%。在F2群体中开发了1 305 642个SNP标记，其中，用于构建遗传图谱的aa?bb型SNP为410 726个。构建了一张包含16 088个SNP、总图距为4 282.81 cM的高密度遗传图谱，标记间的平均距离为0.27 cM，利用共线性分析证明了图谱具有较高的质量。在3个群体中共定位到108个qtl，包括34个衣分qtl、36个子指qtl和38个单铃重qtl，其中有30个qtl与已报道qtl位置重叠或接近，78个qtl未见报道。发现10个主效qtl、16个稳定qtl，其中有5个主效qtl可在2个或3个群体中被定位到。qLP-A13-4在3个群体中均可被定位到，贡献率达到13.78%;qLP-A13-6在2个群体中被定位到，贡献率达到10.01%;qLP-D10-2在2个群体中被定位到，贡献率达到10.92%;qSI-D10-1在2个群体中被定位到，贡献率达到12.31%;qBW-D5-3在2个群体中被定位到，贡献率达到15.54%。在主效和稳定qtl位点内注释到3 415个基因。通过KEGG和GO分析，注释基因主要参与植物激素信号转导、TCA循环、次生代谢物质和氨基酸生物合成、光合生物的碳固定等通路。利用TM-1和NDM8的转录组数据，发现8个基因在棉花产量相关的纤维、胚珠或种子中具有较高的表达量，可能通过调控纤维或种子的发育，影响衣分或子指，进而影响棉花单铃重和产量。【结论】构建了一张陆地棉种内高密度遗传图谱，定位了108个产量相关qtl，发现5个主效qtl可在多个群体中定位到，鉴定到8个在纤维、胚珠或种子中高效表达的候选基因。

关键词：陆地棉高密度遗传图谱产量 QTL定位候选基因

基于高密度遗传图谱的蓖麻种子大小性状QTL定位

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作物学报 2023年第3期49卷 719-730页

作者：杨俊芳王宙乔麟轶王亚赵宜婷张宏斌申登高王宏伟曹越山西农业大学经济作物研究所山西太原030031 山西农业大学农学院山西太原030031 山西农业大学社会服务部山西太原030031

蓖麻种子大小直接影响产量,不同的蓖麻材料间种子大小差异较大,深入研究蓖麻种子大小性状的遗传机制对蓖麻种子产业的发展具有重要意义。本研究以蓖麻两性自交系SL1为父本,雌性系HCH1为母本1(组合1)、雌性系HCH3为母本2(组合2),分别构... 详细信息

蓖麻种子大小直接影响产量,不同的蓖麻材料间种子大小差异较大,深入研究蓖麻种子大小性状的遗传机制对蓖麻种子产业的发展具有重要意义。本研究以蓖麻两性自交系SL1为父本,雌性系HCH1为母本1(组合1)、雌性系HCH3为母本2(组合2),分别构建F2、BC1群体。首先,分析2组遗传群体种子大小性状间的相关性。其次,利用全基因组测序技术(whole genome sequencing,WGS)对组合1的F2群体中的150个单株进行测序分析,构建高密度遗传图谱并结合种子大小性状表型数据进行数量性状座位(quantitative trait locus,qtl)定位分析。最后,对qtl区间包含的基因进行BLAST同源比对和KEGG通路富集分析确定候选基因。结果表明,不同组合群体的种子大小各性状间的相关性有差异,种子的长度和宽度相关性最显著。共检测到种子大小性状相关qtl位点18个,其中种子长度2个qtls、种子宽度5个qtl、种子厚度4个qtl、百粒重7个qtl,分别分布在连锁群1、4、7、8、9、10上,LOD值介于3.77~7.40,变异贡献率介于0.71%~86.20%。基于这些分析,筛选到6个调控蓖麻种子大小的候选基因28470.m000435、29908.m006143、29848.m004589、27752.m000045、29683.m000480和29848.m004611。本研究为蓖麻种子大小相关基因的精细定位和克隆、分子标记辅助育种及基因功能的深入研究奠定了一定的理论基础。

关键词：蓖麻高密度遗传图谱种子大小 QTL定位 KEGG 候选基因

小麦周8425B×小偃81重组自交系群体千粒重相关性状的QTL定位及单倍型分析

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中国农业科学 2022年第18期55卷 3473-3483页

作者：邹林翰周新颖张泽源蔚睿袁梦宋晓朋简俊涛张传量韩德俊宋全昊西北农林科技大学农学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室驻马店市农业科学院南阳市农业科学院

【目的】周8425B是中国小麦重要骨干亲本之一，小偃81是李振声院士选育的高产、优质、多穗型品种。千粒重是影响小麦产量的重要因素，发掘周8425B和小偃81的千粒重及相关性状的qtl，并分析不同生态区小麦品种所含qtl的单倍型与千粒重的... 详细信息

【目的】周8425B是中国小麦重要骨干亲本之一，小偃81是李振声院士选育的高产、优质、多穗型品种。千粒重是影响小麦产量的重要因素，发掘周8425B和小偃81的千粒重及相关性状的qtl，并分析不同生态区小麦品种所含qtl的单倍型与千粒重的关系，发掘优异单倍型，为不同生态区提高小麦产量及分子辅助育种提供基因型参考。【方法】以周8425B×小偃81衍生的重组自交系群体（F8）为研究对象，分别于2015和2016年在陕西杨凌（早晚播）进行田间种植，收获后对籽粒相关性状进行测量。利用90K芯片标记构建的高密度遗传图谱对3个环境下的千粒重、籽粒长、籽粒宽和籽粒厚进行QTL定位。同时，针对稳定的主效qtl开发相应的KASP分子标记，并以479份国内外小麦种质组成的自然群体为材料进行分子检测，结合自然群体的千粒重等性状进行关联分析；此外，从479份小麦中挑选出106份含有660K芯片基因型数据的当前黄淮麦区推广的小麦品种，以主效qtl置信区间的差异SNP为基础，进行目标QTL定位区间的单倍型分析，从而判断黄淮麦区中陕西、河南和山东种质材料中的优势类群。【结果】QTL定位结果显示，3个环境下共在8条染色体上检测到22个qtl，表型变异解释率（PVE）范围为4.77%—19.95%,12个位点为主效qtl(PVE>10%)，其中Qkgw.nwafu-6B可能为新qtl。4A、6A、6B、7D染色体上的qtl在多个环境中被检测到，其中，4A和7D染色体处qtl与已报道的相关位点位置相同或接近。6A染色体上的qtl区间包含已知千粒重基因TaGW2-6A，根据TaGW2-6A的分子功能标记检测结果，周8425B和小偃81同时含有TaGW2-6A，此外，基于单倍型分析结果，二者存在于不同的类群中，因此，该位点不同于TaGW2-6A，也可能为新的qtl。单倍型分析结果显示，Qkgw.nwafu-6A总共分为5种单倍型，在不同产区占比超过20%的为6A＿h1，其在3个地点千粒重数据均高于其他单倍型；Qkgw.nwafu-6B总共分为8种单倍型，在不同产区占比超过20%的为6B＿h6，在河南两点千粒重数据较高，推测含有这两类单倍型的材料为优势类群。此外，针对Qkgw.nwafu-6B开发出共分离的KASP标记，并在479份材料组成的自然群体显著性检测中证明该位点与千粒重表型显著相关。【结论】Qkgw.nwafu-6A和Qkgw.nwafu-6B可能为新的与千粒重相关的主效qtl位点，6A＿h1和6B＿h6为优势单倍型，开发了一个与Qkgw.nwafu-6B共分离的分子标记KASP＿IWA349，可用于分子标记辅助育种。

关键词：小麦千粒重 90K芯片 QTL定位单倍型分析标记开发

基于单片段代换系的水稻苗高QTL定位和上位性效应分析

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华南农业大学学报 2023年第6期44卷 881-888页

作者：张龙廷吴静熊喜娟董景芳张少红赵均良刘自强杨梯丰广东省农业科学院水稻研究所/广东省水稻育种新技术重点实验室/广东省水稻工程实验室/农业农村部华南优质稻遗传育种重点实验室(省部共建) 广东广州510640 华南农业大学农学院广东广州510642

【目的】挖掘控制水稻苗高的稳定qtl,并分析其上位性效应,为水稻苗高的分子育种提供qtl和理论参考。【方法】以IR65598-112-2为供体、优良品种‘华粳籼74’为受体的单片段代换系(Single segment substitution line,SSSL)为材料,通过测定... 详细信息

【目的】挖掘控制水稻苗高的稳定qtl,并分析其上位性效应,为水稻苗高的分子育种提供qtl和理论参考。【方法】以IR65598-112-2为供体、优良品种‘华粳籼74’为受体的单片段代换系(Single segment substitution line,SSSL)为材料,通过测定SSSL与‘华粳籼74’的苗高差异,对苗高qtl进行定位;通过代换作图缩小qtl的区间,并分析2个苗高qtl的上位性效应。【结果】在第3号染色体长臂端定位到2个相邻的苗高qtls(qSH3-1和qSH3-2),分别位于第3号染色体的32.59—33.08 Mb和33.16—34.81 Mb区间,长度分别为0.49和1.65 Mb;加性效应分别为-0.86和-1.09 cm;加性效应表型贡献值分别为-4.14%和-5.15%;包含这2个qtl的SSSL的苗高与‘华粳籼74’无显著差异。【结论】本研究定位到2个苗高qtl,这2个qtl之间可能存在显著的上位性。

关键词：苗高单片段代换系代换作图 QTL定位上位性效应水稻

两个RIL群体中小麦籽粒品质相关性状QTL定位及KASP标记开发

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作物学报 2024年第7期50卷 1669-1683页

作者：毕俊鸽曾占奎李琼洪壮壮颜群翔赵越王春平河南科技大学农学院/河南省旱地作物种质资源利用工程研究中心河南洛阳471000 神农种业实验室河南郑州450000

本研究利用小麦55K SNP(55K single-nucleotide polymorphism)芯片和DArT(diversity array technology)标记对Avocet/Chilero和Avocet/Huites构建的两个F6重组自交系群体(recombinant inbred line,RIL)进行了小麦籽粒蛋白质含量(grain protein content,GPC)、湿面筋含量(wet gluten content,WGC)和沉降值(sedimentation value,SV)的qtl(quantitative trait loci)定位。共鉴定到68个与小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值相关的qtl,表型贡献率为3.60%~22.53%,其中,位于3A(2)、4D、5D(2)、6A(8)和7B染色体上的14个qtl可在多环境下被重复检测到。此外,在3A、3D、4B、5D、6A(2)和7B染色体上检测到7个qtl簇,位于3AS染色体9.32~60.01 Mb和6AS染色体38.47~82.95 Mb的稳定qtl簇C3A和C6A.2,同时与小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值显著相关,分别解释了6.55%~14.21%和3.83%~22.53%的表型变异。同时,在2个qtl簇中筛选到16个可能与籽粒蛋白质含量相关的候选基因,并根据候选基因开发了可供育种利用的KASP标记CGPC-6A-KASP-1和CGPC-6A-KASP-2。本研究为小麦籽粒品质相关性状的遗传改良提供了新的qtl位点和KASP标记,为分子标记辅助育种提供依据与参考。

关键词：小麦籽粒蛋白质含量 QTL定位 KASP标记

豇豆SNP高密度遗传图谱构建及重要农艺性状QTL定位

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作物学报 2022年第10期48卷 2475-2482页

作者：李建领公丹王素华陈红霖程须珍熊涛王丽侠长江大学生命科学学院湖北荆州434025 中国农业科学院作物科学研究所北京100081 长江大学农学院湖北荆州434025

为促进豇豆种质资源的高效利用和新基因发掘,本研究基于豇豆F2群体,利用重测序技术构建了包含2984个bin标记(142,146个SNP)的遗传连锁图谱。该图谱共11个连锁群,总长1333.48 cM,平均图距0.45 cM。不同连锁群的长度从84.63~183.15 cM不等... 详细信息

为促进豇豆种质资源的高效利用和新基因发掘,本研究基于豇豆F2群体,利用重测序技术构建了包含2984个bin标记(142,146个SNP)的遗传连锁图谱。该图谱共11个连锁群,总长1333.48 cM,平均图距0.45 cM。不同连锁群的长度从84.63~183.15 cM不等,平均图距从0.27 cM至0.89 cM不等。根据F_(2)、F_(3)的表型调查,利用该图谱共检测到15个qtl,分别与百粒重、花色、荚长、荚形、荚质、籽粒颜色等14个性状相关。其中荚质、荚长、主茎分枝数等分别检测到1个主效qtl区间,其余性状检测到多个qtl区间。通过对区间内的基因注释分析,分别确定了与荚长、单株荚数、籽粒颜色构成等性状相关的候选基因。本研究中qtl分析结果将为豇豆属重要性状的标记辅助选择奠定基础,而候选基因筛选则有助于深入解析这些性状的遗传机理,提高豇豆分子遗传学研究水平。

关键词：豇豆 SNP 遗传图谱农艺性状 QTL定位

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小麦旗叶叶绿素含量的QTL定位及验证

作物学报 2023年第3期49卷 744-754页

作者：杨斌乔玲赵佳佳武棒棒温宏伟张树伟郑兴卫郑军山西农业大学小麦研究所/省部共建有机旱作农业国家重点实验室(筹) 山西临汾041000

旗叶是小麦主要的光合器官,叶绿素既是旗叶最主要的光合色素,也是品种选育中重要的表型指标,因此挖掘和利用旗叶叶绿素含量有关的主效基因/位点,对于培育高产稳产小麦新品种意义重大。以旗叶叶绿素含量差异较大双亲构建的双单倍体群体(D... 详细信息

旗叶是小麦主要的光合器官,叶绿素既是旗叶最主要的光合色素,也是品种选育中重要的表型指标,因此挖掘和利用旗叶叶绿素含量有关的主效基因/位点,对于培育高产稳产小麦新品种意义重大。以旗叶叶绿素含量差异较大双亲构建的双单倍体群体(DH群体)为材料,利用小麦90K SNP芯片对5个环境旗叶叶绿素含量进行qtl分析,共定位到20个旗叶叶绿素含量有关的遗传位点,表型贡献率为4.10%~27.16%;其中3个qtl(Qchl.saw-2D.1、Qchl.saw-4D.2和Qchl.saw-6A)能在多个环境条件下检测到;Qchl.saw-2D.1的遗传效应最高,该位点与2D染色体上已报道的其他叶绿素位点不同,初步确定是1个新的主效qtl。并进一步将Qchl.saw-2D.1紧密连锁的SNP标记开发为KASP标记,通过在含有共同亲本金麦919的RIL群体中验证其效应,发现在多个环境条件下具有Qchl.saw-2D.1有利等位基因的家系叶绿素含量显著或极显著高于其他家系。对Qchl.saw-2D.1、Qchl.saw-4D.2和Qchl.saw-6A所在功能区段进行基因注释,筛选到12个与叶绿素相关的候选基因,其中3个基因参与镁等金属离子的结合过程,5个基因参与调控叶绿体结构组成,4个基因参与调控光合作用过程中相关电子链的传递活性。本文研究结果为叶绿素调控的遗传机制提供了有价值的信息,并为高光效分子标记辅助育种提供依据与参考。

关键词：小麦叶绿素含量 SNP标记 QTL定位