231份烤烟种质资源SSR标记遗传多样性及其与农艺性状和化学成分的关联分析

本文旨在分析烤烟种质资源遗传多样性,通过关联分析寻找与烤烟农艺性状和化学成分相关联的分子标记,为分子标记辅助选择育种和提高烤烟育种效率奠定基础。利用均匀分布于烟草24个连锁群上的120个SSR标记分析了231份烤烟种质资源的遗传多样性及群体遗传结构,在此基础上采用TASSEL 5.0 GLM（general linear model）和MLM （mixed linear model）方法进行标记与表型性状变异（8个农艺性状和5个化学成分）的关联分析。通过遗传多样性分析,共检测出403个等位变异,变异范围2-21个,平均每个标记3.36个;引物的多态性信息含量（PIC）为0.036~0.785,平均值为0.408;供试材料间遗传距离为0.003~0.371,平均值为0.148。通过非加权组平均法（UPGMA）进行聚类分析,在遗传距离（GD）值为0.153水平上可将231份烤烟材料聚为4大类。通过群体遗传结构分析将供试材料划分成3个亚群,且每个亚群分别包含117、38和76份烤烟材料。通过GLM_Q和MLM_Q+K两种关联分析模型,分别检测出17个和9个与13个表型性状显著相关,其中9个标记在两个年份和两种模型中均被检测到与同一性状在P < 0.001水平上极显著相关,且MLM_Q+K未能检测到新的关联标记;3个株高相关标记（TM10481、PT54964和TM20580）、2个叶数相关标记（TM10846和PT60728）、1个茎围相关标记（TM25276）和1个叶长相关标记（TM11215）与已报道的QTL定位结果一致,可应用于烤烟分子标记辅助选择育种。      

利用DH群体构建烤烟分子标记遗传连锁图

以烤烟品种SpeightG-28和NC2326杂交得到的137个DH系为作图群体材料,通过ISSR和RAPD标记的遗传连锁分析,构建了包括27个连锁群、由10个ISSR标记和147个RAPD标记组成的烤烟分子标记遗传连锁图。该图谱覆盖长度1838.2cM,平均图距14.1cM。连锁群上有22个分子标记表现偏分离,其中10个集中在连锁群LG9上,其余分散在不同连锁群。这是国内外构建的第一张烤烟分子标记遗传连锁图,为烤烟性状的基因定位及分子标记辅助选择奠定了良好基础。      

烟草株高和叶数性状QTL定位及候选基因预测

为明确烟草株高和叶数性状的遗传规律,发掘控制相关性状的主效位点,以台烟8号（TT8）为母本（P1）,NC82为父本（P2）,配置杂交组合,以TT8为轮回亲本回交,构建了包含200个单株的BC1F1群体。在此基础上,分别在四川、山东两个环境点种植群体材料,获得株高和叶数表型,进而利用高密度遗传图谱对株高和叶数性状进行QTL定位分析。结果表明,在两个环境条件下共定位到4个与株高和叶数相关的主效QTL,每个QTL均可以解释相应性状10%~20%的表型变异。两个环境点定位到2个叶数性状QTL,均位于23号连锁群上,非等位;定位到3个株高性状主效QTL,四川点1个位于23号连锁群上,山东点2个分别位于21号和23号连锁群上,其中山东点23号连锁群上的主效位点与控制叶数的主效QTL遗传位置一致。相关结果为进一步克隆控制株高和叶数性状的主效基因及烟草重要农艺性状分子改良奠定了基础。     

利用BC2群体定位大豆蛋白质含量QTL

进行大豆蛋白质含量相关的QTL定位可为分子标记辅助选择（MAS）育种和基因挖掘提供依据。本研究选用综合性状优良、蛋白质含量高的中黄13作轮回亲本,低蛋白质含量的东山69作供体亲本,构建了BC2F2、BC2F3回交导入系群体,采用SSR分子标记技术,获得含86个SSR标记、覆盖1 400.1cM、由19个连锁群组成的遗传连锁图谱a,利用完备区间作图法（ICIM）,对BC2F2、BC2F3分离群体的蛋白质含量进行QTL分析。结果表明：在BC2F2家系中检测到3个蛋白质含量相关QTL,分布于A1、C1和J连锁群,表型贡献率分别为10.00%、7.07% 和9.23%;在BC2F3家系中检测到4个蛋白含量相关QTL,分布于B1、C1、I和J连锁群,表型贡献率分别为17.57%、3.46%、8.53%和11.80%。标记区间Satt396～Satt180和Sct_001～Satt654在BC2F2、BC2F3家系中被同时检测到,且Sct_001～Satt654内发现的QTL很可能是一个与蛋白质含量相关的新位点。     

大豆对豆卷叶螟抗性的QTL定位

豆卷叶螟是南京地区的主要食叶性害虫。以抗性亲本溧水中子黄豆和感性亲本南农493—1杂交组合正交F2群体为材料，在田间自然虫源条件下F2单株叶片损失率为抗性指标，利用已构建的SSR分子标记图谱和Windows QTL Cartographer V2．5软件包的复合区间作图法和多区间作图法，定位大豆对豆卷叶螟抗性的QTL。结果表明：利用复合区间作图法检测到位于D1b和K连锁群上的2个QTL；利用多区间作图法则检测到位于A2、D1b、K和N连锁群上的4个QTL和6个互作QTL；其中有两个共同的QTL，至少解释表型变异的19．2％。这些结果为抗性性状的遗传剖析和标记辅助育种提供理论依据。     

烟草种质材料TSNA含量的关联分析

摘要:利用分布于烟草24个染色体的具多态性的SSR标记和MFLP标记,分析24份烟草种质材料的遗传多样性,在此基础上对烟叶中烟草特有亚硝胺（TSNA）含量的表型变异与标记多态性进行关联分析。结果显示,33对MFLP引物和28对SSR引物在24份烟草材料中共发现188个多态位点;群体结构分析将24份烟草材料分为3个亚群,且亚群划分与烟草类型（烤烟、晾晒烟和白肋烟）基本一致;关联分析发现1个SSR位点和6个MFLP位点至少与1种TSNA含量的相关性在P<0.01水平上显著,其中标记MFLP26与烤后烟叶中NNN含量的相关性极显著（P<0.001）,表型变异解释率最高（R2=0.5831）。因此,这些显著关联的分子标记可为筛选低TSNA含量的烟草材料提供参考。      

烟草品种大叶密合抗青枯病相关QTL的检测

烟草青枯病抗性遗传基础薄弱、抗源单一,使烟叶生产面临巨大风险。寻找新抗源,增加抗性基因是烟草抗青枯病育种的当务之急。大叶密合为新近发现的一个兼具品质和抗性的烟草地方品种,为了深入研究其抗性遗传基础,本研究以大叶密合(抗)×长脖黄(感)的F₂ (152个单株)为作图群体,构建包含287个SSR位点的遗传连锁图谱,全长2691.7 cM,平均图距10.23 cM。随后通过田间病圃对亲本、F₁和F₂进行抗性鉴定,并对抗青枯病数量性状位点(QTL)进行定位及遗传效应分析。结果共检测到6个QTL,位于第7、8、9、15和22连锁群,可解释的表型变异为9.2% ~ 15.0%。比较分析发现大叶密合的抗性基因不同于已发现的抗源。本研究结果为烟草青枯病新抗源的开发利用提供重要信息。      

向日葵体细胞胚的QTL分析及标记辅助选择

为了定位向日葵体细胞胚基因和筛选相关标记用于辅助育种,以31个重组自交系为材料,利用下胚轴表皮细胞诱导体细胞胚,获得了与体细胞胚发生率相关的,位于第5、10、13连锁群上的3个QTL位点,可分别解释表型变异的14.61％、10.04％和14.07％.同时,获得了与每块胚数相关的9个QTL位点,分别位于第2、8、10、11、12和19连锁群上,可解释表型变异的6.64％～16.96％,其中4个QTL位点位于第10连锁群上且位置相邻（在34.57 ～ 47.1OcM之间）,可解释表型变异的40.39％.为了验证所获结果,在31个重组自交系中,筛选出2个体细胞胚发生率高的株系和1个低的株系杂交,构建了2个F2分离群体.利用AFLP和SSR标记对F2群体进行扫描,在与体细胞胚发生率相关的第5、10、13条连锁群上分别增加了24、6和18个新标记,标间距从6.80 ～11.40cM缩短到5.10～5.60cM.通过对F2群体与亲本基因型进行QTL区域的对比分析,预选出7个体细胞胚发生率高和7个低的株系,利用F3家系诱导体细胞胚进行验证.结果表明,预选结果与实际获得的结果完全一致,控制向日葵每块胚数的基因主要位于第10连锁群上,控制体细胞胚发生率的基因主要位于第5、13连锁群上;4个AFLP标记（e32m50-1、e38 m49-2、e40m49-1、e32m62-10）是最靠近控制体细胞胚发生基因的标记,可以作为该性状的辅助选择标记.     

烤烟CMV抗性基因QTL定位

利用SSR 技术,在抗CMV 烟草中发掘与抗病基因紧密连锁的分子标记,目的是为抗病基因的定位克隆以及培育抗病新品种奠定基础。本研究以抗CMV 的烤烟品种台烟8 号、感病品种NC82 为亲本,构建BC₁ 代分离群体,对其进行抗性遗传分析。对分布于烟草24 条连锁群上的2317 个SSR 位点进行了多态性筛选,获得了62 个稳定多态性标记,利用这些标记对288 株BC₁群体分型数据,用WinQTLCart2.5 进行分析,找到一个与抗性相关的QTL,LOD 值为2.6。研究结论表明,台烟8 号对CMV 的抗性由多基因控制,标记53735 与抗性QTL 紧密连锁,遗传距离为0.1 cM,该QTL 位于10 号连锁群,贡献率为13%。     

烟草黄瓜花叶病毒抗性位点发掘

烟草黄瓜花叶病毒（CMV）是烟草生产中主要病害之一,发掘其抗性位点,培育抗病品种是最有效的策略之一。本研究利用高抗CMV烤烟品种台烟8号为轮回亲本,优质感病烤烟品种NC82为供体亲本,配置BC1F1群体。在此基础上,利用组织快繁技术对200份BC1F1群体进行快繁,苗期人工接种CMV,获得稳定、可靠的表型数据。利用SSR标记构建遗传图谱,进而利用单向方差分析和完备复合区间作图法发掘CMV抗性位点。结果表明,单向方差分析法分别检测到5个与发病率性状和病情指数性状相关的标记;完备复合区间法共定位到5个QTL,其中2个与发病率性状相关,3个与病情指数性状相关。相关定位结果对开展分子育种辅助改良烟草CMV抗性具有一定意义。     

大豆生育期性状QTL定位

选用中豆31×B13杂交组合的182个F2单株构成的群体,构建了一张包含155个SSR标记的简单遗传图谱。利用构建的遗传图谱采用区间作图法对在田间自然条件下大豆的出苗至初花日数、初花至完熟日数和全生育期进行QTL定位,以研究大豆生育期性状的遗传规律。结果发现在C1连锁群上有1个QTL与出苗至初花日数有关,可解释66.40%的遗传变异;发现7个QTL与初花至完熟日数有关,分别位于A2、B2、C1、L、M 5个不同的连锁群上,可解释6.70%~18.00%的遗传变异;2个QTL与全生育期有关,均在C1连锁群上,可分别解释31.90%和36.70%的遗传变异。这些QTL的发现可以为大豆生育期QTL的发掘和利用以及分子辅助育种提供参考。     

烟草青枯病抗病的动态QTL分析

为检测控制烟草青枯病抗性动态变化的QTLs，以大叶密合×长脖黄建立的158份F₆代重组自交系（RIL）群体为研究对象，利用SSR和InDel标记进行基因分型，并运用JoinMap 4构建一个含有24个连锁群、覆盖2269.3 cM的遗传图谱；该图谱含有546个SSR和80个InDel标记，平均标记密度达到了3.63 cM/标记。结合2016和2017连续两年不同调查期各株系的病情指数，使用WinQTLcart 2.5软件的复合区间作图法（CIM）进行QTL定位，在2016年的4个调查期中分别检测到4、4、6和4个青枯病抗病QTLs，其表型变异解释率在5.03%~13.07%之间；而在2017年的4个调查期分别定位到7、3、6和6个青枯病抗病QTLs，其表型变异解释率在4.63%~18.18%之间。两年共检测到28个青枯病抗病QTLs，其中有7个QTLs在不同调查期中被重复定位，但没有一个QTL可以在所有调查期中出现；另外，不同调查期检测到QTL的数目与表达效应存在较大差异。这些结果表明烟草在发病的不同阶段可能有不同的抗性基因发挥作用，且其表达具有一定的时序性。     

基于Meta分析的大豆磷效率相关QTL的整合

在搜集已经报道大豆磷效率相关的96个QTL基础上,利用BioMercator2.1软件和公共标记将这些QTL映射整合到大豆公共遗传图谱soymap2上,并利用Meta分析在16个连锁群上提取29个＂真实＂QTL区间,其中16个位点由控制1个性状的QTL组成,另13个位点由控制多个性状的QTL组成。经Meta分析后QTL置信区间缩小,平均置信区间由原来的9.95cM降到7.62cM,其中有4个＂真实＂QTL的置信区间小于1cM,另有8个＂真实＂QTL的置信区间在1～5 cM之间。这些＂真实＂QTL区间中,D1b-2和G-2与大豆磷吸收效率、磷利用效率和多个干重性状相关,D2-1与大豆磷含量和多个干重性状相关。这些QTL两侧标记可用于大豆磷效率的分子标记辅助选择。     

烤烟与晒烟种质资源农艺性状的比较分析

对23个烤烟和16个晒烟种质的农艺性状进行分析,相对而言,烤烟植株高大、叶片数多、生育期长,株型紧凑;晒烟植株矮小、叶片数少、生育期短、株型松散。除了叶长、叶形、叶重、现蕾至开花天数等性状外,晒烟在大多数性状上具有丰富的遗传潜势,而烤烟则表现遗传变异相对狭窄。两类型间的一些性状间的遗传相关关系有所不同。烤烟遗传变异第一主成分最重要贡献者是中上部叶片大小(叶重、叶面积),而晒烟却是生育期Ⅰ(移栽到现蕾天数)。      

高烟碱烤烟种质资源再鉴定及遗传多样性分析

低糖、高烟碱烟叶对降低卷烟焦油和提高卷烟劲头、香气至关重要,也是电子烟、口含烟等新型烟草制品的重要原料。为筛选高烟碱烤烟种质资源,对国家烟草种质资源中期库30份原标记为高烟碱的烤烟种质资源进行了化学成分再鉴定,筛选得到春雷一号、毕金一号、8100、I-35、广东黄（1）、辽烟十四号和NC729共7份高烟碱、低糖种质。同时基于农艺性状和化学成分等表型性状对30份高烟碱种质材料进行遗传多样性分析表明,供试种质数量性状的变异系数为12.79%~44.60%,遗传多样性指数为1.97~2.35,具有较高的遗传多样性。对表型数据进行主成分分析和聚类分析,将供试群体聚类成5个类群,每个类群的种质均具有显著的表型特征,其中类群Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ可作为低糖、高烟碱品种的候选群体。     

Quantitative trait loci identified for foliar phylloxera resistance in a hybrid grape population

Background and Aims

A hybrid grapevine biparental mapping population was evaluated for resistance to grape phylloxera (Daktulosphaira vitifoliae Fitch) in the greenhouse and in the field. The family (n = 125) was derived from a cross of two University of Minnesota breeding selections from a complex pedigree with multiple Vitis species.

Methods and Results

The vines were evaluated for foliar phylloxera severity using visual rating in the field for multiple years. In the greenhouse, a replicated experimental design was used to quantify phylloxera severity using different traits including number of galls per plant, area under the disease progress curve, proportion of leaves with galls, average number of galls per leaf and visual rating. The plants used in the greenhouse experiment were also visually rated for root infestation.

Conclusions

Quantitative trait loci (QTL) mapping for the foliar resistance traits (reduced severity) routinely identified the region spanning ~10 to 30 cM on linkage group (LG) 14 to be associated with resistance, and inherited from the mother parent MN1264. The plants used in the greenhouse experiment were also visually rated for root infestation, and subsequent QTL mapping identified regions on LG 5 of the maternal map and LG 10 of the paternal map (MN1246) associated with root resistance.

Significance of the Study

The new QTLs identified in this report are potential novel sources of resistance and the first report of QTL for foliar phylloxera resistance in a hybrid grapegrowing region of North America. Molecular markers linked to resistance can be utilised in marker‐assisted breeding.