王慧茹[1]2013年在《小麦回交导入系抗旱相关重要性状数量位点遗传剖析》文中提出干旱是限制小麦产量的重要非生物胁迫因子，探索小麦抗旱相关复杂数量性状遗传基础，对小麦抗旱遗传改良具有重要意义。本研究以小麦回交导入系（Introgression line，IL）[（晋麦47×西峰20）×晋麦47]（BC3F4）群体及其亲本为材料，通过SSR分子标记检测，对不同水分条件下小麦抗旱产量相关性状（株高（PH）、穗下节长（PL）、单株穗数（SPP）、穗长（SL）、单株小穗数（TSP）、单株粒数（GNP）、主穗小穗数（SMS）、主穗粒数（GMS）、千粒重（TGW）和小区产量（GY））和生理相关性状（叶绿素含量（ChlC）、冠层温度（CT）、冠气温差（CTD）、旗叶叶长（FLL）、旗叶叶宽（FLW）、旗叶离体失水速率（RWL）和旗叶相对含水量（RWC））进行QTL定位，揭示这些复杂数量性状的遗传基础和QTL表达规律。研究结果如下：1、利用949对SSR标记引物对小麦IL双亲进行多态性分析，共检测到191对多态性标记，占有效扩增20.13%，有11个标记属于多染色体位点标记，不能确定其所属的染色体。通过IL群体基因型检测，晋麦47遗传背景回复率达93.5%。根据国际小麦SSR标记整合遗传连锁图谱，将180个标记整合到IL群体连锁图上。其中，104个标记至少出现在1个导入系中，占多态性标记57.8%。染色体上多态性标记为5～15个，平均每条染色体8.6个，标记间平均距离为14.23cM，其中4A上标记数最多，为15个，3D上标记最少，仅为5个。2、在不同水分环境条件下，小麦IL群体产量相关性状表型普遍偏向于轮回亲本晋麦47，变异广泛，多样性指数达0.74～0.97，且存在超亲分离。IL群体及其双亲灌溉条件下性状表型值显着高于雨养，各目标性状对水分反应敏感。其中，PH、PL和TGW具有较高遗传力（h2B=0.48～0.81），其余性状遗传力较低。各性状间普遍表现不同程度正相关，尤其是，干旱胁迫条件下TGW和PH分别与GY有较高相关性和关联度，说明在干旱条件下维系小麦较高株高和千粒重对小麦产量形成具有重要意义。小麦IL群体及其亲本各生育期ChlC均表现出灌溉显着高于雨养；开花期ChlC与GY呈现显着或极显着正相关。雨养条件下FLW显着小于灌溉，说明，在干旱胁迫条件下，小麦通过减少叶宽来降低水分蒸腾。3、小麦IL群体共检测到35个控制产量相关性状的加性QTL（A-QTL）和66对上位性QTL（AA-QTL），主要分布在3A外所有染色体上。在Xwmc332（2B）、Xgwm261（2D）、Xgwm759（5B）和Xgwm40（07B）等标记处分布同时控制2个或2个以上产量相关性状A-QTL；在Xgwm497（1A）、Xwmc149（2A）、Xwmc795（5A）、Xgwm540（5B）和Xwmc539（6B）等位点分布同时控制3个或3个以上产量相关性状AA-QTL；在Xgwm99（1A）、Xgwm624（4D）、Xwmc740（5B）和Xwmc759（5B）等标记处分布同时控制产量性状的A-QTL和AA-QTL。其中，QPL.cgb-2D.2、QTGW.cgb-5B.1、QTGW.cgb-5B.4和QGY.cgb-5B.4对表型变异有较大贡献率，在10.49%～13.88%；位于Xgwm400（7B）位点处控制TSN和GNP的A-QTL对表型变异分别有15.65%和19.89%贡献率，这些位点可能是控制产量相关性状的主效QTL。并且，上位性效应是控制小麦产量性状遗传的主导效应。4、小麦IL群体共检测到46个控制抗旱相关生理性状的A-QTL和88对AA-QTL，主要分布在6A外所有染色体上。不同环境和不同发育阶段，控制目标性状的QTL有不同表达规律。在Xwmc149（2A）、Barc159（2B）、Xwmc795（5A）、Barc141（5A）、Xwmc759（5B）、Xgwm138（5D）、Xgwm560（7A）和Xwmc364（7B）等标记处分布同时控制2个或2个以上抗旱相关生理性状的AA-QTL，在Xwmc716（1A）、Xwmc317（2B）、Xwmc153（3A）、Xgwm2（3A）、Xgwm624（4D）、Xcfd8（5D）和Barc204（6D）等标记处分布着2个或2个以上同时控制抗旱相关生理性状的A-QTL和AA-QTL。其中，QChlC.cgb-1A.3、QCT.cgb-1A.3、QCT.cgb-7A.1、QCTD.cgb-7A.1、QFLL.cgb-2B.1和QFLW.cgb-3A.1对表型变异贡献率较大，在10.02%～17.77%，这些位点可能是抗旱相关生理性状的主效QTL。所检测出的AA-QTL对目标性状表型变异的贡献率普遍较大，在12.93%～25.72%，说明上位性效应对这些性状的遗传有较大影响。5、控制小麦抗旱重要农艺和生理性状的QTL在不同染色体和同一染色体内的不同区段呈现出显着的不均匀分布，在染色体的一些区段上形成了QTL热点区域。共发现17个由A-QTL和53对由AA-QTL组成的热点区域。其中，位于1A染色体Xwmc24和Xgwm497、1B染色体Xgwm273和Xwmc766、2A染色体Xwmc149、2B染色体Xwmc257和Xwmc317、2D染色体Xgwm261、3B染色体Xwmc679、5A染色体Barc186和Xwmc795、5B染色体Xwmc740、Xgwm540和Xwmc759、6B染色体Swmc539、6D染色体Barc204和7B染色体Xwmc364等临近标记区间成为控制小麦抗旱重要农艺和生理性状的QTL的重要热点区域，说明这些染色体区段可能承载着大量目标性状基因。本研究利用回交导入系群体，从分子水平上剖析了小麦抗旱相关农艺和生理性状的遗传基础和表达规律，为小麦抗旱遗传改良提供了理论依据，所检测到的一些稳定表达及一因多效的QTL位点对于构建QTL-NIL，进行QTL的功能研究及其图位克隆具有重要意义。
陈晓杰[2]2013年在《中国冬小麦抗旱指标评价、种质筛选及重要性状与SSR标记的关联分析》文中提出小麦（Triticum aestivum L.）是人类最早栽培的作物之一，也是世界上分布最广的作物之一；在中国，小麦是仅次于水稻、玉米的第叁大作物，主要种植在半湿润、半干旱地区。在我国干旱、半干旱地区约占国土面积的二分之一；即使在半湿润、甚至湿润地区也常会发生临时性、季节性或周期性的干旱。干旱是小麦增产的主要限制因子，因此，研究小麦抗旱性的鉴定指标，挖掘抗旱种质资源、同时利用数量性状基因位点QTL作图技术对控制小麦重要性状的基因进行定位、发掘优良等位变异，并将优异变异跟踪利用到新品种选育，对提高小麦的抗旱性和产量水平有着非常重要的作用。本研究以90份具有广泛代表性的中国冬小麦种质为材料，通过连续两年的抗旱棚水、旱处理试验，筛选抗旱种质材料、对抗旱相关性状进行了评价；并以其中12份育成品种为材料，对水、旱处理下碳同位素分辨率、籽粒产量、光合性状、旗叶气孔密度及矿质元素之间的相互关系进行了深入研究；同时利用269对小麦基因组上均匀分布的SSR标记对我国冬小麦的遗传多样性、群体结构和连锁不平衡进行分析，并对小麦主要农艺性状、光合性状和根系性状的QTL位点进行关联分析。取得的主要研究结果如下：1、通过两年的抗旱棚水、旱处理试验，采用抗旱系数隶属函数法筛选抗旱小麦种质，共筛选出抗旱性较好的材料5份。对各性状在干旱胁迫下的协同变化分析表明：蒸腾速率和气孔导度、单株籽粒产量和单株生物产量对干旱胁迫存在极强的协同变化趋势，株高、穗长、小穗数、穗粒数、单株籽粒产量和单株生物产量6个性状相互间也存在较强或极强的协同变化效应。以材料的抗旱隶属函数值为响应变量，各性状的抗旱系数为回归变量进行了逐步多元回归分析，最终单株籽粒产量、蒸腾速率（或气孔导度）、株高、穗下节长和穗长5个性状的抗旱系数被选入模型，并可以解释超过91%的抗旱隶属函数值的变异，为小麦种质大规模抗旱性鉴定与评价提供一种可行的方法，有助于提高选择效率。2、以12份育成品种为材料，系统研究了碳同位素分辨率（Δ13C）、籽粒产量、光合性状、旗叶气孔密度及矿质元素在水、旱两组水分处理下的表现以及它们之间的相互关系。光合速率、Δ13C、气孔导度、旗叶叶绿素含量、籽粒产量、籽粒灰分含量、籽粒K含量、籽粒Mn含量8个性状在干旱胁迫下表现为下降趋势，且与充分灌溉相比达到极显着水平（P<0.01）；籽粒Fe含量在干旱胁迫条件下表现为上升趋势，且与灌溉下相比达到极显着水平（P<0.01）。相关分析表明，籽粒Δ13C值与籽粒产量在干旱胁迫和充分灌溉条件下均呈现正相关，籽粒Δ13C值与灌溉条件下的旗叶下表皮气孔密度和干旱条件下的Ci/Ca值在P<0.05水平下相关。气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率和Ci/Ca4个光合性状相互间在两种水分条件下均呈现极高的正相关。在干旱胁迫条件下，籽粒灰分含量与籽粒Fe含量、Zn含量、Mn含量和K含量表现为极显着的正相关（P<0.01）；在灌溉条件下，籽粒灰分含量与籽粒Fe含量、Zn含量、Mn含量、K含量和Mg含量均表现为正相关；在两种水分条件下，籽粒Fe含量、Zn含量、Mn含量和K含量4个指标相互间均呈明显或极显着正相关。通过多元回归分析建立多指标共同解释Δ13C的模型，在干旱条件下本研究所用性状不符合构建多元回归模型；而在灌溉条件下旗叶下表皮气孔密度和光合速率入选回归模型，并能解释60.9%的Δ13C变异。3、以90份广泛代表性的小麦种质为材料，对我国冬小麦21个主要性状的遗传变异分析表明，除穗长、小穗数、光合速率、胞间CO_2浓度和叶绿素含量5个性状外，其他16个性状均具有比较丰富的遗传变异。广义遗传力分析表明，以形态性状为主的简单性状（穗叶距、穗下节长、株高、胚芽鞘长、根直径、千粒重、穗长、叶绿素含量、穗粒数、小穗数、根长、旗叶长）具有较高的遗传力，适宜早代选择；产量性状（单株籽粒产量和单株生物产量）遗传力中等，但考虑其是育种改良的核心目标，同样建议作为一个可靠的早代选择指标；光合生理性状及复合性状（萌发期根表面积、根体积、胞间CO_2浓度、气孔导度、蒸腾速率和光合速率）遗传力最低，尤其是光合生理性状容易受外界环境的影响且不容易准确的测量，不适宜作为早代选择的指标。4、利用269对均匀分布于小麦21条染色体的SSR标记对90份中国冬小麦种质基因组进行扫描，对我国冬小麦的遗传多样性、群体结构和连锁不平衡的分析表明，中国冬小麦遗传多样性较差；不同基因组间差异显着，其中B基因组多样性最丰富，D基因组多样性最差。利用Structure聚类、UPGMA聚类和主坐标分析均表明中国冬小麦可以分为3个亚群，且亚群的划分在一定程度上与群体地理生态类型相关。中国冬小麦的连锁不平衡衰减距离较短，全基因组LD平均衰减距离约2.2cM，A、B和D叁个基因组的LD最大衰减距离分别为2.2、0.6和8.6cM；表明利用中国冬小麦进一步关联作图时需要更高密度的标记。5、利用均匀覆盖小麦21条染色体的269对SSR标记，对我国冬小麦群体（90份具有广泛代表性材料）进行全基因组扫描，采用TASSEL软件的MLM模型对两年水、旱2种处理下的农艺性状、光合生理性状、萌发期根系及胚芽鞘等共19个性状进行关联分析。检测结果发现，在138个SSR位点共检测到274次与19个性状在P<0.01水平下极显着关联，与株高、穗下节长、穗叶距、旗叶长、旗叶宽、穗长、小穗数、穗粒数和千粒重9个形态性状关联的SSR位点数分别为20、18、18、13、8、13、35、14和20个；与光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和叶绿素含量5个光合生理性状关联的SSR位点数分别为16、16、13、27和18个；与胚芽鞘长、根长、根直径、根表面积和跟体积5个萌发期性状关联的SSR位点数分别为7、4、5、3和6个；其中7个SSR位点同时在4种条件下共检测到14次与4个性状关联，表现出位点的一致性和稳定性；研究还发现了67个SSR标记（138的48.55%）同时与2个或多个性状相关联，这可能是性状本身存在相关或者一因多效；关联分析结果的部分SSR位点与前人连锁分析或关联分析定位的QTL位点一致，进一步验证了实验结果的真实性。研究结果对重要区段QTL精细定位及分子标记辅助育种具有重要的参考价值。
赵新华[3]2004年在《小麦抗旱相关生理性状的QTL作图》文中研究表明本研究以小麦重组自交系群体(RIL-8,组合为“川35050/山农483”)为材料,利用ISSR分子标记技术,将ISSR标记位点绘制到已有的SSR遗传图谱上;在不同的时期对RIL群体的10个抗旱相关生理性状进行了测定,并进行抗旱相关生理性状的QTL作图。结果如下:(1)在原有构建的包括94个SSR位点和3个HMW-GS位点的分子标记遗传图谱的基础上,将31个ISSR标记位点绘制到遗传图谱上,绘制了一张共计128个位点的遗传图谱,进一步丰富了该群体的分子标记。(2)检测到超氧化物歧化酶等5个生理性状的5个加性QTL,加性效应都源于山农483。在小麦中首次对超氧化物歧化酶、硝酸还原酶进行QTL作图,检测到超氧化物歧化酶的一个加性QTL-QSod. sdau-7B,贡献率为34.50%;检测到硝酸还原酶的一个加性QTL-QNra.sdau-5A,贡献率为14.45%。另外,检测到气孔导度的一个加性QTL-QSc.sdau-5B,贡献率为26.10%。 (3)抗旱相关生理性状的互作效应广泛存在。检测到10个生理性状的31对互作QTL位点,分布在18条染色体上,这些QTL表现出较高的效应值和贡献率,说明互作效应发挥着重要作用。 (4)互作QTL位点间、互作QTL位点与加性QTL间表现出了复杂的连锁关系。5个加性效应QTL位点与其它性状的互作QTL位点紧密连锁;3B-6、3B-10等8个互作位点参与其它性状的互作位点紧密连锁。 (5)获得了2个QTL的SSR标记,可供MAS应用参考。
杜广悦[4]2013年在《小麦苗期抗旱性综合评价及QTL分析》文中研究说明干旱是限制小麦生产最重要的非生物胁迫因子，发掘小麦抗旱种质资源及紧密连锁的分子标记，是加快小麦抗旱新品种培育及进行分子辅助选择的重要途径。本研究对91个小麦重组自交系(RIL-8)群体在正常供水和PEG6000模拟渗透胁迫条件下水培幼苗的苗高、最大根长、叶长、叶宽、叶面积、地上部鲜重、根鲜重、总鲜重、鲜重根冠比、地上部干重、根干重、总干重、干重根冠比等24个抗旱相关性状进行评价，鉴定群体抗旱性并进行QTL检测，筛选抗旱新种质，寻找与抗旱性连锁的分子标记。主要结果如下：1.正常水分和渗透胁迫条件下对RIL群体24个抗旱相关性状分析表明，除丙二醛含量外其余23个性状在两处理间均存在极显着差异；群体性状变异较大，正常水分条件下变异系数最大的是根鲜重为26.24%，胁迫条件下变异系数最大的是脯氨酸含量为42.08%；参试性状中变异系数小于10%的仅有7个，说明RIL群体具有丰富的遗传变异和较大的选择潜力。2.采用主成分分析方法对小麦RIL群体及亲本进行抗旱性综合评价，并通过聚类分析将其分为叁类：不抗旱型（39个株系）、中度抗旱型（39个株系）和高度抗旱型（15个株系）。其中高度抗旱的株系为：75、30、45、43、41、27、16、31、71、19、28、92、47、5、42，这些抗旱株系可作为小麦抗旱育种新种质。3.构建了包含933个分子标记（65个SSR和868个DArT标记）的小麦遗传连锁图谱，覆盖除5D外的20条染色体，连锁群总长1351.9cM，标记间平均距离1.4cM，其中6D染色体标记数最少（仅3个），标记间平均距离8.4cM，3B染色体标记数最多（294个），标记间平均距离0.5cM。4.在两种水分条件下RIL群体苗期24个抗旱相关性状分别进行QTL定位的结果表明，在1A、2B、3A、3B、4A、4B、5B、6B、7B和7D共10条染色体上检测到22个性状（相对含水量和根数除外）的49个QTL，单个QTL解释表型变异的10.63%-28.66%。正常水分条件下检测到23个加性QTL位点，其中6个为主效QTL，涉及叶面积、地上部鲜重、根鲜重、总鲜重、鲜重根冠比和根干重，贡献率为21.44%-26.59%，而在渗透胁迫条件下检测到26个加性QTL位点，其中4个为主效QTL，涉及地上部干重、总干重、干重根冠比和丙二醛含量，贡献率为21.57%-28.66%。5.检测到4个QTL簇，其中3B、4A、4B、7B染色体上各1个。3B染色体检出QTL最多为20个，涉及叶宽、叶面积、地上部鲜重、根鲜重、总鲜重、地上部干重、根干重、总干重、干重根冠比、叶绿素a/b、丙二醛含量11个性状；4B染色体次之，检出10个QTL位点，涉及苗高、地上部鲜重、总鲜重、地上部干重、根干重、总干重、类胡萝卜素含量7个性状，表明3B和4B染色体在小麦抗旱遗传方面发挥重要作用。6.两种水分条件下，在染色体相同或相近标记区间同时检测到3个抗旱相关性状QTL，其中苗高Qsh-4B-2.NW与Qsh-4B.OS位于4B染色体wPt7569-wPt6209区间；最大根长Qmrl-7B.NW和Qmrl-7B-1.OS位于7B染色体wPt0215-wPt2737区间；控制丙二醛含量的Qmda-3B.NW和Qmda-3B-2.OS定位于3B染色体上wPt0855-wPt10071标记区间。
申海兵[5]2007年在《小麦抗旱相关性状的QTL分析》文中研究表明小麦是世界上最主要的粮食作物之一,干旱是限制小麦生产最重要的非生物胁迫因子。随着全球水资源的日益短缺,小麦抗旱遗传与育种研究变得越来越重要。探讨与小麦抗旱相关的形态、生理性状的遗传基础和表现规律,对于进一步认识作物抗旱分子机理,寻找与抗旱相关性状紧密连锁的分子标记以及小麦抗旱分子标记辅助育种具有有重要意义。本研究以小麦加倍单倍体(DH)群体(旱选10号×鲁麦14)150个株系为材料,分别在干旱胁迫和正常灌溉条件下,检测灌浆中期穗颈维管束数目及面积,考察抽穗期、开花期和灌浆中期的叶绿素含量,开花期和灌浆中期叶绿素荧光动力学参数,灌浆中期和成熟期茎秆的穗下节、倒二节及以下节水溶性糖的相对含量、绝对含量及水溶性糖的转运量。对上述性状进行遗传分析、QTL定位,并进一步分析了控制各性状QTL在不同水分条件下的表达特点。结果如下:(1)干旱胁迫严重抑制小麦穗颈维管束发育,显着降低小维管束数目和维管束面积,对大维管束数目的影响较小。穗颈维管束的数量和面积与穗部结实性状显着相关。共检测到38个控制穗颈维管束数目及穗部结实性状的加性QTL位点,集中分布于3A、4A和6B染色体上,对表型变异的贡献率在4.15%～46.61%。在4A染色体P8922-175~P8222-380和6B染色体P6901-280~P1142-155标记之间同时定位到控制大小维管束数目的QTL位点。在3A染色体Xgwm391~P8422-170标记之间同时定位到控制结实小穗数,小穗结实率的3个QTL位点。控制维管束数目与产量因子的QTL在染色体上成簇分布或紧密连锁很可能是它们在表型上显着相关的遗传基础。(2)干旱胁迫严重降低叶绿素含量。抽穗、开花期和灌浆中期3个生育时期,共检测到14个控制叶绿素含量的加性QTL位点,对表型变异的贡献率在5.53%～23.50%。加性QTL位点集中分布于染色体2B、5A和7A上。尤其是在5A染色体上检测到5个QTL位点。有3个QTL位点QChlc.cgb-2B、QChlc.cgb-7A-2和QChlc.cgb-5A分别在两个不同的生育时期被检测到。表明虽然控制叶绿素含量的QTL表达受环境影响较大,但是一些贡献率较高、LOD值较大的QTL位点却相对比较稳定。检测到14对上位性QTL,对表型变异贡献率大于10%有6个,占总检出数目的42.85%。(3)干旱胁迫导致旗叶叶绿素荧光参数(PCFK) Fo上升,而Fm、Fv、Fv/Fm和Fv/Fo降低,干旱胁迫和正常灌溉两种水分条件下,差异达到极显着水平。对开花和灌浆中期的叶绿素荧光动力学参数进行QTL定位,共检测到53个加性效应QTL,对表型变异贡献率大于10.00%的QTL有33个,占总检出QTL的62.26%。其中30个QTL与所在区间的左标记或右标记距离在0～4.0cM。控制PCFK的加性QTL表现出成簇分布特点,并且集中分布于1A、1B、7A和7B染色体。89对上位性QTL,对表型变异贡献率大于10.00%的有26个,占总检出QTL的39.13%。(4)干旱胁迫不仅显着提高了茎秆水溶性糖的相对含量和绝对含量,而且一定程度上可以促进茎秆中储藏物向籽粒的转运。控制茎秆水溶性糖相对含量和绝对含量的QTL都表现出成簇分布的特点。尤其是在2B染色体WMC474～Xgwm374～WMC474、3B染色体WMC291～P3156-185,以及6B染色体P3470-210～WMC269.3标记区间,同时检测到控制茎秆水溶性糖绝对含量和相对含量的QTL。5A染色体WMC524～Xgwm595标记区间是同时控制茎秆绝对水溶性糖含量和水溶性糖转运量的热点区域。茎秆各部分水溶性糖的转运量和籽粒的灌浆强度都高度相关。控制茎秆各部分水溶性糖含量及转运量的加性效应QTL成簇分布在2B、3B、6B和5A染色体上。茎秆水溶性糖含量可以作为抗旱性选择的生理指标。通过本研究,发现了一些与穗颈维管束性状、叶绿素含量、叶绿素荧光和茎秆水溶性糖含量这些与抗旱相关的形态及生理性状紧密连锁的分子标记,可进一步用于小麦抗旱性状的分子标记辅助选择和遗传改良,培育抗旱新品种。
黄清华[6]2007年在《小麦幼苗抗旱相关性状的QTL定位分析》文中研究说明目的:小麦(Triticum aestivum L.)是世界上第一大粮食作物。但是,在干旱与半干旱地区,小麦生产受到干旱胁迫的严重制约。本研究利用分子数量遗传学的理论与技术解析对小麦幼苗抗旱相关性状的数量性状位点(quantitative trait loci, QTL)的遗传机制和作用方式,以期为小麦抗旱性的分子标记选择育种提供理论依据和技术支撑。方法:本研究以强抗旱品种旱选10号和水地高产品种鲁麦14杂交获得的小麦加倍单倍体(doubled haploid, DH)群体为材料,以PEG-6000模拟水分胁迫,在水分胁迫-复水条件下,鉴定分析幼苗抗旱相关性状,并对这些性状进行QTL定位及效应分析。结果:1.分析幼苗叶片相对含水量、叶片相对电导率、根冠比、最大根长及根干重五个抗旱指标与平均隶属函数值的关系,揭示了各性状与平均隶属函数值的相关程度。2.对叶片相对含水量等五个抗旱相关指标的通径分析结果表明,这几个抗旱相关性状之间既存在直接作用,又存在间接作用。3.对幼苗抗旱相关性状和平均隶属函数值进行QTL定位分析,共检测到112个具有显着加性效应的QTL和169对具有上位性效应的QTL。结论:1.小麦幼苗抗旱相关指标对平均隶属函数值贡献大小依次为叶片相对含水量﹥叶片相对电导率﹥根冠比﹥最大根长﹥根干重。2.平均隶属函数值机受到抗旱相关性状之间的直接作用,又受到它们之间的交互作用。抗旱相关性状之间的交互作用部分掩盖了它们对平均隶属函数值的直接作用,进而影响了它们与平均隶属函数值的简单相关系数。3.小麦幼苗抗旱相关性状以及平均隶属函数值受加性效应QTL和上位性效应QTL共同作用。抗旱相关性状的加性×加性上位性QTL主要表现为A、B基因组内或组间的非等位基因之间互作。4.抗旱相关性状在水分胁迫和复水条件下的多数QTL具有不同的表达模式,但是也有部分QTL在不同水分条件下共同表达。5.染色体1B上分布着控制叶片相对含水量、叶片相对电导率和平均隶属函数值的加性QTL位点和互作基因位点。6.筛选出了可能用于辅助选择的分子标记。标记WMC367和WMC93可能用于对叶片相对含水量的辅助选择,标记Xgwm153、Xgwm268、WMC44和Xgwm259与叶片相对电导率连锁,标记WMC453.1、WMC18和Xgwm644.2,可能用于地上部干重的选择,标记P3622-400、Xgdm86和Xgdm88与根干重连锁,最大根长的标记Xgwm391、CWM539.2、Xgwm513和P3454-470可能用于辅助选择,根冠比的标记Xgwm165.2和CWM48.1、水分利用效率的标记Xgwm194、平均隶属函数值的标记WMC367和Xpsp3027均可能用于辅助选择。
宋新颖[7]2015年在《小麦幼苗期抗旱相关性状的QTL分析》文中指出本研究选用由晋麦47和豫麦18构建的RIL群体作为试验材料,利用SSR标记,初步构建RIL群体的遗传连锁图谱；采用基于完备区间作图法的QTL IciMapping 4.0软件检测水分胁迫和非胁迫两种水分环境条件下7个小麦苗期抗旱相关性状(包括苗高、单株根数、最大根长、根鲜重、根干重、根茎鲜重比和根茎干重比)的加性QTL、上位性QTL以及与环境互作的QTL,主要研究结果如下：1、试验结果表明,7个小麦幼苗期抗旱相关性状在重组自交系群体中表现为连续性变异,且变异幅度较大,存在明显的双向超亲分离现象,表现出典型的数量性状遗传特点。可以利用该RIL群体进行QTL定位分析。2、利用双亲间具有多态性的95个SSR引物和1个EST-SSR引物初步构建了覆盖在除3A和6D以外的19条染色体上的遗传图谱,该图谱全长1243.23cM,标记间平均距离为13.51 cM,各条染色体上的标记数为2-14个。该图谱基本满足QTL定位的要求。3、在两种水分环境下,共检测到54个加性效应QTL和38对上位性QTL,48个加性与环境互作QTL和29对上位性与环境互作的QTL位点。有36个QTL能解释大于10%的性状表型变异,为主效QTL。4、在所定位的结果中,只检测到一个位于4D染色体Xbarc80-Xcfd54区间范围内、与苗高紧密连锁的主效基因QSh.qau-4D,在两种水分条件下稳定表达,单个QTL对表型变异的贡献率分别为10.4%和17.9%,其加性效应分别为-1.71和-1.66,增效等位基因来自豫麦18,有增加株高的遗传效应。可用于小麦抗旱分子标记辅助选择育种。5、在本试验中共发现7个QTL聚集区,表现为一因多效。其中,在水分胁迫条件下检测到4个QTL区域,在1B染色体上的Xcfd61-Xwmc120间,检测到控制着单株根数、最大根长和根茎干重比3个性状的QTL；在2A染色体上的Xgwm47-Xwmc170区间,检测到控制着最大根长、根鲜重、根茎鲜重比3个性状的QTL；在5D染色体上的Xgwm292-Xgdm63区间,检测到控制着最大根长、根干重、根茎干重比3个性状的QTL；在7D染色体上的Xgwm437-Xgdm67区间,检测到控制着苗高、根鲜重、根茎干重比3个性状的QTL。非胁迫环境下检测到3个QTL区域,在2B染色体上Xwmc317-Xbarc55间,检测到控制着最大根长、根鲜重、根茎鲜重比3个性状的QTL；在1A染色体上的Xbarc213-Xbarc158区间,检测到控制着苗高、根鲜重、根干重3个性状的QTL；在1B染色体上的Xgwm312-Xgwm140区间,检测到控制着根鲜重、根干重、根茎干重比3个性状的QTL。
辛筱筱[8]2016年在《小麦回交导入系花后不同器官WSC积累转运相关性状QTL定位及其水分互作遗传分析》文中认为小麦是我国主要的粮食作物,干旱早已成为导致小麦减产的最主要的环境因素。小麦产量不仅跟光合产物合成有关,而且主要取决于生育后期营养器官暂贮性可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates,WSC)积累转运。随着分子数量遗传学的发展,对干旱调控下小麦不同发育时期WSC积累转运进行QTL定位与遗传剖析,为小麦抗旱分子遗传改良提供重要的理论依据。本研究以西峰20为供体亲本,晋麦47为轮回亲本回交自交构建的BC3F8小麦回交导入系(Introgression lines,ILs)160个株系及其亲本为材料,对干旱胁迫条件下小麦花后不同器官中WSC及其组分含量,WSC积累与转运相关性状进行QTL定位,揭示了这些复杂数量遗传性状的遗传基础和QTL表达规律。结果如下:1.小麦ILs群体WSC相关性状表型变异主要受到水分环境、器官和发育阶段的影响。在不同水分条件下,ILs群体各目标性状的表型值均介于两亲本之间,群体内各株系变异广泛,且呈现超亲分离,变异系数在9.23-63.72%,表明,小麦ILs群体双亲对所考察性状有贡献的等位基因在后代群体中得到广泛分离,呈现出多基因控制的数量性状特点,且目标性状表型多偏于轮回亲本晋麦47,体现出导入系群体的遗传特性。该群体各目标性状遗传力普遍较低,在0.30-0.65之间,多样性指数高,在0.61-0.90。2.利用SSR分子标记法构建小麦回交导入系进行遗传图谱,遗传图谱总长2829.79cM,位点之间的平均遗传距离为20.81cM。3.共检测出79个控制WSC积累转运相关性状的加性QTLs(A-QTLs),主要集中分布在2D、5B、5D、6B和7B染色体上。这些A-QTLs通过正向或负向调控影响WSC各组分含量及其积累转运率表型变异,加性效应值在0.01-15.24,对表型变异贡献率在0.01-32.99%;并且检测到的A-QTLs均与水分环境发生互作,互作效应正向或负向调控表型变异,互作效应值在0.01-15.22,对表型变异贡献率在0.01-16.32%。4.所检测的A-QTLs在相应的色体标记区间内或相邻区间聚集分布,形成了QTL热点区域,如2D染色体Xgwm159-Xgwm539、Xgwm797-Xwmc382,5B染色体Xbarc232-Xgdm116、Xwmc759-Xwmc740,6B染色体上Xwmc417-Xwmc539和7B染色体Xmag3262-Xgwm400、Xmag3302-Xcfa2040,说明这些染色体区域有可能携带大量的控制小麦WSC的基因;其中检测到控制果聚糖含量的Qfc.acs-2D.16和Qfc.acs-5B.1和控制蔗糖含量的Qsc.acs-5D.7对其表型变异具有较强的正向调控作用,加性效应分别为12.34、11.04和15.24,表型变异贡献率分别为32.99%、24.04%和11.88%,说明这些位点可能是控制小麦ILs群体果聚糖和蔗糖含量的主效QTL。同时,新定位出有关控制蔗糖含量位点,如Qsc.acs-6D.8、Qsc.acs-7B.3、Qsc.acs-7B.6。5.检测到112对控制小麦WSC含量及其积累转运率的上位性QTLs(AA-QTLs),通过正向或负向调控影响表型变异,上位性效应在0.01-12.12,对表型变异贡献率在0.26-38.21%。其中81对AA-QTL与水分环境发生互作,互作效应在0.01-1.90,表型变异贡献率在0.02-6.53%。并且发现,位于2B-3A、1D-3B、2A-3B、2D-3A、1D-6B和2D-6B染色体上控制小麦ILs群体相关性状的AA-QTL,对表型变异贡献率较高,在8.51-38.21%,说明这些区段的上位性效应对WSC相关性状的遗传也具有重要调控作用。
郑巨云[9]2016年在《野生种毛棉主要生育期抗旱和花铃期光合作用的QTL定位》文中指出中国是世界最大的棉花生产国、消费国、进口国和纺织品出口国,棉花在国民经济中起到不可替代的重要作用,也是我国出口创汇的重要商品。由于粮食安全问题,棉花种植区开始向东部沿海、西北内陆及内蒙古等盐碱、旱地转移。棉花属于耗水作物,干旱抑制棉花地上地下部分生长,对营养生长、生殖生长发育和光合作用等造成严重影响,最终导致棉花产量下降、品质降低。培育抗旱品种是解决旱地植棉的重要途径,由于栽培种资源遗传基础狭窄,难以挖掘到如野生棉具有的优异基因,加之传统育种难以聚合高产、优质和抗旱等优良性状,而利用相关基因检测及分子标记辅助选择为挖掘野生种优异基因提供了有效手段。因此,本研究采用四倍体野生种毛棉和我国黄河流域历史主栽品种中棉所12为亲本进行杂交,配制(中棉所12×毛棉)F2作图群体,并构建遗传连锁图谱,通过对F2:3家系苗期、蕾期、盛花期和盛铃期抗旱相关性状及盛花期的光合性状进行QTL定位,以期揭示毛棉抗旱和光合作用性状的遗传基础,检测稳定的主效QTL,为有效发掘利用毛棉的优异基因,开展抗旱及高光效分子标记辅助选择育种奠定基础。1.苗期抗旱性状QTL定位利用复合区间作图法,对干旱胁迫(W1)及正常灌水(W2)环境下F2:3群体苗期形态和生理性状进行QTL定位,共检测到41个形态和生理性状QTL。其中,在干旱胁迫下,检测到21个控制形态和生理性状的QTL位点,包括2个宽高比、3个叶片数、2个叶面积、5个株高的形态性状QTL位点和2个叶绿素含量、2个脯氨酸、5个丙二醛的生理性状QTL位点,其中13个增效等位基因来自于毛棉,8个增效等位基因来自于中棉12,共检测到6个加性QTL,单个位点可解释6.93-16.93%的表型变异。在正常灌水下,共检测到20个控制形态和生理性状的QTL,包括2个株宽、6个宽高比、3个叶面积、4个株高的形态性状的QTL位点和4个丙二醛、1个脯氨酸的生理性状的QTL位点,其中12个增效等位基因来自于中棉所12,8个增效等位基因来自于毛棉,共检测到5个加性QTL,单个位点可解释6.61-15.19%的表型变异。共检测到16个控制苗期形态和生理性状抗旱系数QTL位点,其中与株高、叶片数、叶绿素含量、脯氨酸含量和丙二醛含量抗旱系数的QTL位点分别有5个、1个、3个、3个和4个,其中10个增效等位基因来自于毛棉,6个增效等位基因来自于中棉所12,共检测到5个加性QTL,单个位点可解释8.60-25.80%的表型变异。2.蕾期、盛花期、盛铃期抗旱性状QTL定位利用复合区间作图法,对2014-2015连续两年在干旱胁迫(W1)及正常灌水(W2)条件下F2:3群体蕾期、盛花期和盛铃期的13个形态和生理性状进行QTL定位,总共检测到166个QTL:W1环境下检测到71个控制形态及生理性状的QTL位点,其中蕾期包括8个叶绿素含量、5个叶面积、10个叶片数、7个株高的QTL位点,盛花期包括5个叶绿素含量、7个叶鲜重、7个叶干重、8个株高的QTL位点,盛铃期包括7个单铃重、8个果枝数、4个株高的QTL位点,其中31个增效等位基因来自于毛棉,40个增效等位基因来自于中棉所12,共检测到13个加性QTL,单个位点可解释6.07-13.34%的表型变异;正常灌水(W2)环境下检测到35个控制形态和生理性状的QTL,其中蕾期包括3个株高、1个叶片数、2个叶面积、4个叶绿素含量的QTL位点,盛花期包括4个叶鲜重、6个叶干重、2个叶绿素含量的QTL位点,盛铃期包括4个单铃重、5个果枝数、4个株高的QTL位点,其中20个增效等位基因来自于毛棉,15个增效等位基因来自于中棉所12,共检测到8个加性QTL,单个位点可解释9.2-19.88%的表型变异。共检测到24个控制蕾期形态和生理性状抗旱系数QTL,包括控制8个叶绿素含量、5个叶面积、4个叶片数和7个株高的抗旱系数QTL位点,其中9个增效等位基因来自于毛棉,15个增效等位基因来自于中棉所12,检测到2个加性QTL,单个位点可解释10.93-15.8%的表型变异。共检测到9个控制盛花期形态和生理性状抗旱系数QTL,包括2个叶绿素含量、6个株高和1个叶鲜重的抗旱系数QTL位点,其中6个增效等位基因来自于毛棉,3个增效等位基因来自于中棉所12,检测到2个加性QTL,单个位点可解释29.73-16.18%的表型变异。共检测到27个控制盛铃期形态性状抗旱系数QTL,包括5个单铃重、5个果枝数,11个主茎粗、5个果枝始节和1个株高的抗旱系数QTL位点,其中10个增效等位基因来自于毛棉,17个增效等位基因来自于中棉所12,共检测到4个加性QTL,单个位点可解释8.41-11.97%的表型变异。2014、2015连续两年在干旱胁迫环境下检测到6个稳定的抗旱性状QTL位点,包括1个控制蕾期叶面积(qBLA-Chr5-1)的QTL位点,单个位点可解释9.00-13.30%的表型变异;1个控制蕾期叶绿素含量(qBCC-Chr9-1)的QTL位点,1个控制盛花期叶绿素含量(q FCC-Chr8-1)的QTL位点,单个位点可解释4.10-16.00%的表型变异;1个控制单铃重(qFBBW-Chr16-1)的QTL位点,单个位点可解释6.4-7.0%的表型变异、2个控制主茎粗(qFBSD-Chr21-1和qFbsd-Chr21-2)的QTL位点,单个位点可解释0.8-2.3%的表型变异。11个QTL簇分布在Chr2、5、6、14、16和21染色体上,其中Chr16染色体上分布了4个QTL簇。3.光合性状QTL定位利用复合区间作图法(CIM),对2014年、2015年干旱胁迫(W1)及正常灌水(W2)两个环境下F2:3家系花铃期光合性状QTL进行定位,共检测到45个QTL。在干旱胁迫下,检测到27个控制光合性状的QTL位点,包括6个净光合速率、2个胞间CO2浓度、2个蒸腾速率、5个气孔导度、5个叶片温度和7个水分利用率的QTL位点,共检测到4个加性QTL,单个位点可解释为11.00-13.76%的表型变异。在正常灌水下,共检测到18个控制光合性状QTL位点,包括1个净光合速率、3个胞间CO2浓度、1个气孔导度、4个叶片温度和9个水分利用率(WUE)的QTL位点,共检测到4个加性QTL,单个位点可解释为11.00-13.76%的表型变异。qPn-Chr16-1是在2014、2015连续两年在干旱胁迫环境下检测到稳定的控制光合速率的QTL位点,位于Chr16染色体上,单个位点可解释9.44-18.61%的表型变异。qGs-Chr5-1在2015年干旱和正常灌水环境中检测到控制气孔导度的QTL位点,单个位点可解释0.66-0.67%的表型变异。
武仙山[10]2008年在《小麦抗旱相关性状数量位点的遗传剖析》文中指出干旱是影响小麦(Triticum aestivum L.)生产的最主要非生物胁迫因素。作物抗旱性是复杂的数量性状,对小麦抗旱相关重要生理和农艺性状进行QTL遗传剖析,对小麦抗旱性的遗传改良具有重要理论和现实意义。本研究以DH群体(旱选10号×鲁麦14)和RIL群体(Opata 85×W7984)为材料,在不同年点水分组合环境、不同发育时期调查抗旱相关生理性状(叶绿素含量(ChlC)和叶绿素荧光动力学参数(PCFK))及农艺性状(株高、单株分蘖数、单株穗数、单株结实穗数、分蘖成穗率、结实穗率、单株粒重、生物学产量、收获指数和千粒重),运用条件分析等方法估算代表各性状对干旱胁迫环境特异反应和抗旱性的旱胁迫系数(DS|WW)和抗旱指数(DRI)。并通过非条件和条件QTL遗传分析方法,揭示这些性状发育的遗传控制基础和重要抗旱相关QTL区域。主要研究结果如下:1.小麦抗旱相关生理性状和农艺性状对干旱胁迫反应敏感,属微效多基因控制的复杂数量性状。控制这些性状的QTL表现加性效应和上位性效应。许多QTL通过与其它QTL发生上位互作形成QTL遗传网络,QTL与环境的互作效应是抗旱相关性状遗传基础的重要组成部分,小麦分子标记辅助选择育种应考虑QTL位点间的复杂制约关系,兼顾广适性QTL和环境特异性QTL的选用。2.控制株高发育的基因在DH群体比在RIL群体发生了更广泛分离,涉及除6D外的所有染色体。同时表达加性和上位性效应的QTL参与QTL网络是DH群体株高的主要遗传控制形式。加性主效效应主要在拔节前表达,是株高遗传变异的主要来源。株高发育旱胁迫系数(DS|WW)主要源于环境互作效应。株高发育抗旱指数(DRI)的主要遗传成分是加性主效效应,主要在早期表达。3. DH群体ChlC在不同时期受加性主效效应或上位主效效应控制,环境对ChlC的影响较小;上位效应是控制DH群体PCFK及其衍生性状的主要遗传效应,但多数PCFK参数QTL表达也受环境的显着影响。4.同时表达加性和上位性效应的QTL与其它QTL形成的QTL遗传网络是控制千粒重的主要遗传基础,加性主效效应是千粒重的主要遗传效应。控制单株分蘖数、单株穗数、单株结实穗数、分蘖成穗率、结实穗率、生物学产量、单株粒重和收获指数的主要遗传成分依次是加性、上位性、上位性、加性、加性、加性、上位性和加性效应,环境对各性状的表现均有影响。5.染色体1B的WMC156～P3446.1、2D的3个区域WMC181～P3470.3、WMC453.1～WMC18～Xgwm30及Xgwm157～Xgwm539、3A的CWM48.1～WMC532、4D的Xgwm165.2～Xgwm192、5A的WMC410～WMC74～Xgwm291～Xgwm410、6A的Xpsp3071～Xgwm570等是多个性状QTL共享的标记区间,对进一步研究抗旱性状的遗传基础具有重要意义。本文对小麦抗旱相关重要生理和农艺性状及其发育动态进行了分子水平的遗传剖析,为通过分子育种进行小麦抗旱性的遗传改良提供了理论依据和技术支撑。
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