豌豆遗传图谱构建及QTL定位研究进展

豌豆的许多性状是多基因控制的数量性状,QTL定位就是以分子标记技术为工具、以遗传连锁图谱为基础、利用分子标记与QTL之间的连锁关系确定控制数量性状的基因在基因组中的位置.本文对QTL定位原理、方法进行了简单介绍;对豌豆遗传图谱构建及主要性状,如产量、品质、抗病性等QTL定位、遗传效应分析等方面的研究进行综述;对目前基于QTL豌豆分子标记育种存在的问题、应用前景进行了探讨.     

四倍体栽培棉种产量和纤维品质性状的QTL定位

陆地棉和海岛棉是两个不同的四倍体栽培种 ,但在生产上各有其特点 ,陆地棉丰产性强 ,海岛棉纤维品质优良 ,利用其种间杂交群体定位产量和品质性状的QTL ,对于分子标记辅助的海岛棉优质纤维向陆地棉转移很有意义。以SSR和RAPD为分子标记 ,陆地棉与海岛棉杂种 (邯郸 2 0 8×Pima90 )F2 群体为作图群体 ,构建了一张含 12 6个标记的遗传图谱 ,包括 6 8个SSR标记和 5 8个RAPD标记 ,可分为 2 9个连锁群 ,标记间平均距离为 13 7cM ,总长1717 0cM ,覆盖棉花总基因组约 34 34% ;以遗传图 12 6个标记为基础 ,对F2 :3 家系符合正态分布的 10个农艺性状及纤维品质性状进行全基因组QTL扫描 ,结果发现 2 9个QTL分别与产量和品质性状有关。其中与衣指、籽指、皮棉产量、子棉产量、衣分等产量性状相关的QTL分别有 1、3、5、6和 1个 ,与纤维长度、整齐度、强度、伸长率和马克隆值等品质性状相关的QTL分别有 2、4、2、4和 1个。各QTL解释的变异量在 12 4 2 %～ 47 0 1%之间。其中比强度有关的 2个QTL能够解释的表型变异率分别为 34 15 %和 13 86 %。     

梨分子遗传图谱构建及生长性状的QTL分析

利用鸭梨和京白梨杂交得到的F1(145株)实生苗为作图群体,通过对AFLP和SSR两种分子标记的遗传连锁分析,应用Joinmap 3.0作图软件,368个AFLP标记、34个SSR标记构建了分属18个连锁群的梨分子遗传连锁图谱,各连锁群的LOD值在4.0～7.0范围之间,图谱总长度覆盖梨基因组1395.9cM,平均图距为3.8cM.采用区间作图法,对该群体与生长性状相关的调查数据进行QTL分析,检测到与新梢生长量、新梢茎粗、节间长度、节间数量、树干径、树高及皮孔密度7个农艺性状连锁的QTL位点35个,其中主效QTL位点11个(LOD≥3.5).与生长性状相关的农艺性状QTL位点多集中在LG16连锁群上.     

苗期水稻根部性状的QTL定位

耐旱是水稻抗逆研究中最重要的性状之一。利用水稻籼粳品种窄叶青8号（ZYQ8）和京系17（JX17）及其通过杂交F1代花药培养获得的127个单株组成的双单倍体分离群体（double haploid,DH)为材料,在营养液中培养10天后,对影响抗旱能力的根部几个主要性状进行了分析,发现最大根长（Maximum root Length,MRL)、根干重（Dry Root Weight,DRW)和根茎干重比（Root/Shoot Ratio of Dry Weight,RSR)3个性状在群体中变异较大,利用该群体建立的水稻分子遗传图谱,对上述3个水稻性状进行数量性状座位（Quantitative Trait Locus,QTL)的分析定位,结果表明,2／1／2个QTLs的亲本JX17等位基因分别控制着最大根长、根干重和茎士重比的表达,对表型变异的解释率分别为16．4％、17．0％、16．4％、10．4％和19．9％;2／1个QTLs的亲本ZYQ8等位基因分别控制着最大根长和根茎干重比的增加,表表型变异的解释率分别为19．6％、13．0％和13．2％。检测到的8个QTLs分别位地水稻的染色体2、3、4、5、6、9和10上。与其他已发表的定位结果比较表现,在3个性状的总共8个QTLs中,各有1个性状的1个QTL（控制最大根长的L169－CT106A,控制根干重的G45－G1314A和控制根茎干重比的G62－G144）与早先报道的结果相吻合。     

基于高密度遗传图谱的水稻萌发耐淹性QTL定位

通过对水稻萌发耐淹性进行QTL定位和稳定位点的聚合效应分析,可以为萌发耐淹性基因的精细定位及后续分子辅助育种奠定基础。本研究利用一个包含144份家系的强萌发耐淹性粳型杂草稻WR-4与籼稻品种广百香占的F2:3定位群体,基于1K m GPS SNP芯片构建了一个包含825个Bin标记的高密度遗传图谱,利用完备区间作图法共检测到10个萌发耐淹性QTL,分布于水稻第3、4、7、8、9和10染色体上,LOD值介于3.6～21.3之间,可解释3.0%～21.1%的表型变异。其中,具有较高LOD值和贡献率的2个主效QTL(q GS4-1和q GS7-1)能够被重复检测到,是后续基因克隆的候选位点。根据Bin标记分型结果将不同子代在两个稳定QTL区间内分为WR型和广百香占型,在F2:3群体中进行聚合效应分析,发现聚合增效等位基因数量越多的家系,其淹水条件下的胚芽鞘越长,这些携带多个耐性QTL的株系可为分子育种培育耐低氧萌发水稻新品种提供亲本资源。     

甘蓝型油菜千粒重性状的QTL初步定位研究

千粒重是油菜重要的产量相关性状之一,构建油菜遗传连锁图谱是研究其产量性状基因的前提。本研究利用小孢子培养技术,选育出了甘蓝型油菜大粒品系(G-42)和小粒品系(7-9)的纯合DH系DH-G-42和DH-7-9,其千粒重分别为6.24 g和2.42 g,二者比值达2.58。以DH-G-42为母本、DH-7-9为父本,构建了含190个单株的F2遗传作图群体,利用SSR和SRAP标记技术绘制遗传连锁图谱,该图谱共包含20个连锁群,涉及128个SSR标记和100个SRAP标记,图谱总长1546.6cM,标记间平均图距为6.78cM。本研究共检测到3个与千粒重性状相关的QTL,分别位于A9和C1连锁群,其中qSW-A9-1和qSW-A9-2贡献率分别达到10.98%和27.45%,均可视为控制粒重的主效QTL。本研究为后续进行油菜千粒重性状QTL的精细定位分析、分子标记辅助选择育种及新基因的克隆等奠定了基础。     

大豆遗传图谱的构建和若干农艺性状的QTL定位分析

大豆许多重要农艺性状都是由微效多基因控制的数量性状,对这些数量性状进行QTL定位是大豆数量性状遗传研究领域的一个重要内容.本研究利用栽培大豆科新3号为父本、中黄20为母本杂交得到含192个单株的F2分离群体,构建了含122 个SSR标记、覆盖1719.6cM、由33个连锁群组成的连锁遗传图谱.利用复合区间作图法,对该群体的株高、主茎节数、单株粒重和蛋白质含量等农艺性状的调查数据进行QTL分析,共找到两个株高QTL,贡献率分别为9.15%和6.08%;两个主茎节数QTL,贡献率分别为10. 1%和8.6%;一个蛋白质含量QTL,贡献率为9.8%;一个单株粒重QTL,贡献率为11.4% .通过遗传作图共找到与所定位的4个农艺性状QTL连锁的6个SSR标记,这些标记可以应用于大豆种质资源的分子标记辅助选择,从而为大豆分子标记辅助育种提供理论依据.     

南瓜遗传连锁图谱的构建及粒宽性状的QTL定位

以印度南瓜纯系大粒材料‘0515-1’和小粒材料‘0460-1-1’为亲本,获得193个南瓜F2单株群体,应用AFLP和SSR分子标记技术进行多态性筛选,构建了含84个标记位点的遗传连锁图谱。结果表明,整个图谱包含12个连锁群,全长683.50cM,标记平均间距为8.13cM。采用复合区间定位分析,共检测到控制南瓜籽粒宽度的4个数量性状位点(QTL),分别位于3个连锁群上,各QTL的贡献率在2.87%～29.68%之间。     

甘蓝分子连锁图的构建与品质性状的QTL定位

以两个不同生态型甘蓝(Brassica oleracea var．capitata)品种杂交得到的F2代为作图群体,用RAPD标记构建甘蓝分子连锁图。通过对520个随机引物进行筛选,236个引物在两亲本间表现多态性,多态性比例为47．7％。选取111个引物对群体进行分析,构建了一张含有135个标记位点,9个连锁群,覆盖长度为1023．7cM的分子连锁图。利用该图谱对甘蓝叶球紧实度和中心柱长两性状进行了QTL定位分析。检测到3个与叶球紧实度相关的QTL,总贡献率为62．5％;检测到4个与中心柱长相关的QTL,总贡献率为59．1％。     

大豆遗传图谱的构建和分析

分子标记连锁图的构建为植物基因组的结构和功能分析提供了有力的工具。较高密度的遗传图谱在数量性状基因定位、图位克隆重要农艺性状基因等研究中发挥了巨大作用。应用栽培大豆长农４和半野生大豆新民６杂交得到的Ｆ８代重组自交系,构建了一张较高密度的遗传图谱。该图谱共有２４０个标记,其中包括２个形态标记、１００个ＲＦＬＰ标记、３３个ＳＳＲ标记、４２个ＡＦＬＰ标记、６２个ＲＡＰＤ标记和１个ＳＣＡＲ标记,分布在２２     

陆地棉产量性状QTLs的分子标记及定位

用我国的高产栽培品种泗棉3号和美国栽培品种TM-1为材料,构建F₂和F_2∶3作图群体,应用301对SSR引物和1040个RAPD引物,对产量性状QTLs进行了分子标记筛选,结果共筛选出了37对SSR多态性引物和10个RAPD多态性引物的49个位点,鉴定出了控制产量性状变异的主效QTLs。定位于第9染色体的连锁群,分别具有控制铃重、衣分和籽指的主效QTLs,铃重的2个QTLs分别解释F_2∶3群体表型变异的18.2%和21.0%;在F₂群体检测到的1个衣分QTL解释表型变异的25%,另一个衣分QTL在F₂群体和F_2∶3群体都检测到,解释F₂群体衣分的24.9%的表型变异,解释F_2∶3群体衣分的5.9%的表型变异;在F_2∶3群体铃重的一个QTL的同一位置同时检测到一个籽指QTL,它解释15.6%的表型变异,是一因多效或是紧密连锁的两个QTLs,有待进一步研究。本研究标记的产量性状主效QTLs可用于棉花产量性状的标记辅助选择。     

林木遗传连锁图谱构建研究进展与发展方向

本文就目前国内外林木连锁遗传图谱领域的研究进展进行了综述,指出了该领域研究中存在的主要问题,即一方面是作图个体的数量有限,另一方面是采用的标记以随机标记为主,导致了建成的图谱以及利用图谱获得的数量性状基因位点（QTLs）信息具有杂交组合特异性,造成了QTLs的可信度和在林木遗传改良以及标记辅助选择中的实用性降低等现象。针对存在的问题,讨论了根据林木生物学特点选择合适遗传标记的意义,指出进行林木比较作图研究的重要性和必要性。文中接着较为详尽地介绍了国外重要林木表达序列标签（EST）测序项目的研究进展,论述了功能已知和种间高度保守的表达序列标签多态性（ESTP）标记的由来,阐述了获得ESTP标记的主要方法,并指出应当利用ESTP标记进行林木遗传图谱构建、QTL定位和比较作图的研究。文中最后讨论了未来林木遗传图谱构建和QTL定位研究的发展方向,并探讨了我国在该领域取得重大进展的突破口,指出我国应首先进行杨树尤其是中国乡土杨树树种该方面的研究。Abstract:The research progress in genetic linkage map construction of forest tree species both at home and abroad were reviewed in the paper.Two main problems involved in the field were discussed.One was the limitation of the number of individuals of mapping populations and the other was the random markers mostly employed by the majority of studies.These problems have resulted in crossing combination specificity in the constructed maps and the QTLs located on the basis of the maps.As a result,the QTLs discovered up to now have low credibility and poor practicability in marker-assisted selection.Therefore considering the biological characteristics of forest tree species,the selection of the most suitable genetic markers is crucial to obtain a high quality genetic linkage map,and it is both important and necessary to carry out comparative genetic mapping.Progress in the ongoing expressed sequence tag (EST) sequencing projects were summarized and EST polymorphism (ESTP),the most informative and highly conservative marker with known function,as well as the main ESTP detection techniques were elaborated.It was pointed out that ESTP markers should be integrated into the present studies of genetic linkage map construction,QTL mapping and genome comparative mapping.Finally the future prospects in the fields of genetic linkage map and QTL mapping were discussed.In China,Such studies around Populus,especially in the local Populus species should make a breakthrough in the related fields.     

DNA分子标记、基因组作图及其在植物遗传育种上的应用

本文总结了现代分子生物学所发展的各类分子标记及其在遗传图谱构建中的作用,还综述了遗传图谱与物理图谱的构建、数量与质量性状定位及分子标记在作物育种中的应用。     

基于SSR标记的陆地棉早熟相关种质遗传多样性分析

丰富的遗传变异对于提高作物的环境适应性和遗传改良进度至关重要。为了解我国早熟陆地棉种质资源遗传多样性,本研究利用136对SSR引物对186份陆地棉材料(96份早熟陆地棉材料和90份中、晚熟陆地棉材料)进行了遗传多样性分析,共检测到等位基因变异355个,平均2.61个。在早熟棉材料中,有134对多态性SSR引物扩增出341个条带,平均2.54个;中、晚熟材料中有133对多态性SSR引物,扩增出345个条带,平均2.59个。早熟棉材料的位点多态性信息含量(PIC)、有效等位基因数(Ne)、基因型多样性(H')分别为0.684、3.994和1.361;中、晚熟棉材料的PIC、Ne、H'分别为0.668、3.852和1.343。早熟棉材料和中、晚熟棉材料的Jaccard相似性系数分别在0.349~0.935和0.270~0.907之间,平均为0.635、0.666。遗传相似性系数总体平均值接近,但早熟棉变化范围较中、晚熟棉小。用类平均法(UPGMA)进行聚类可将186份材料分成2个类群。总体上来看,供试材料遗传相似性系数较高,说明我国陆地棉早熟相关种质遗传基础狭窄。本研究结果为早熟棉育种亲本选配,早熟棉种质创新提供依据。     

肉牛的数量性状基因座定位研究进展

遗传图谱的发展为寻找和定位影响重要数量性状变异的基因提供了便利。迄今为止,育种学家已经在肉牛的1、2、5、6、14、15、17、18、19、21、23、27、和29号常染色体上发现了QTL的踪迹。候选基因的研分显示肌肉生长抑制素基因等可能就是生长和屠宰重性状的QTL,基困组统计定位则揭示最有可能的QTL区域在2、5、6、15、19、27、29号染色体上。进一步的定位仍需遗传学家、分子生物学家及育种学家的共同努力。     

Assignment of the gene for adenine phosphoribosyltransferase on the genetic map of mouse chromosome 8

Two electrophoretic variants of adenine phosphoribosyltransferase (APRT) were identified in a population of wild mice (Mus musculus bactrianus). Breeding tests demonstrated that the APRT variants are under the control of two alleles at an autosomal locus designatedAprt. We have examined the linkage relationships betweenAprt and the markers of chromosome 8 including esterase-1 and the centromere. The recombination distance between the centromere andAprt is 44 ± 7 cM, and that betweenEs-1 andAprt is 25 ± 2 cM, i.e., the probable order of the markers examined is cen-Es-1-Aprt on chromosome 8.