【目的】基于全基因组重测序结果,开发与高蛋白、耐荫、抗倒伏等性状紧密相关的分子标记,同时利用开发的分子标记构建遗传连锁图谱,并对籽粒蛋白质含量进行QTL定位,为后续高蛋白、耐荫、抗倒育种研究提供参考和分子标记资源。【方法】以大面积栽培品种南豆12和地方品种十月黄为亲本,构建F2分离群体。对亲本材料进行覆盖度约为40×的全基因组重测序,用BWA、GATK及Breakdancer等软件比对,检测亲本材料在全基因组范围内的突变类型,挖掘相关变异基因。结合种子不同发育时期和荫蔽处理获得的转录组数据,结合qRT-PCR对发生突变的储藏蛋白、环境适应相关基因进行表达规律分析。同时,基于重测序数据,挖掘亲本间存在于基因编码区的SNP位点,对其进行酶切位点分析,将SNP标记转化为CAPS或dCAPS标记。此外,搜索亲本间存在的插入/缺失变异位点,在插入/缺失位点两侧高度保守的区域设计引物开发InDel标记。对开发的CAPS标记和InDel标记进行多态性筛选,选取具有多态性的CAPS分子标记和InDel标记,对F2材料进行基因分型。根据分型结果,利用JoinMap 4.0软件进行遗传连锁图谱的构建。依据构建的遗传图谱,结合近红外分析获得F2材料的籽粒蛋白质含量数据,使用Windows QTL Cartographer V2.5软件对大豆籽粒蛋白质含量进行QTL分析。【结果】测序结果显示,南豆12大量储藏蛋白、环境适应相关的重要基因或同源基因发生突变。转录组数据分析结果显示部分变异基因呈现不同的表达模式且差异显著,qRT-PCR分析进一步验证了该结果。此外,经检测开发的540个CAPS分子标记中有332个具有酶切多态性,300对InDel引物中有201对引物能扩增出多态性。基于533个多态性分子标记构建了一张包含20个连锁群的遗传连锁图谱,覆盖长度2 973.87 cM,标记间平均遗传距离5.58 cM。利用此图谱对大豆籽粒蛋白质含量进行QTL定位,共检测到QTL位点6个,可解释4.68%—18.25%的表型变异。【结论】基于亲本间的变异位点,共开发了533个多态性分子标记(包含8个基因特异性分子标记),检测到6个大豆籽粒蛋白质含量QTL位点,其中,主效QTL位点1个(qSPC-6)。

【目的】检测灌浆过程中控制小麦籽粒蛋白质含量(GPC)的条件及非条件QTL,阐明不同时期及不同时段内QTL的表达方式,揭示籽粒蛋白质积累的分子遗传机理。【方法】以花培3号×豫麦57的168个双单倍体(doubled haploid,DH)群体为材料,于6个不同的环境下种植,在籽粒灌浆的5个时期取样,对小麦GPC进行动态QTL分析。【结果】共检测到影响GPC的9个非条件QTL和10个条件QTL。QGpc3A为整个灌浆过程都能表达的非条件QTL,其余条件和非条件QTL只在几个或单独一个时期表达。花后12 d,控制GPC的基因表达活跃,非条件QTL和条件QTL总共能解释表型变异贡献率的42.62%;...

为了充分挖掘野生大豆种质资源中的高蛋白基因及其连锁标记,以来自中国、韩国和日本,涵盖第4,5,6,7,8熟期组的508份野生大豆种质资源为材料,通过全基因组关联分析挖掘与野生大豆中高蛋白基因相关的SNP。参试材料蛋白含量数据从美国农业部种质资源信息网下载,为2 a利用凯氏定氮法测定蛋白含量数据平均值,基因型数据从Soybase网站下载,利用Illumina公司大豆50K芯片(SoySNP50K BeadChip含有52 041个SNP标记)检测获得。结果表明,参试材料蛋白含量呈正态分布,介于38.1%～56.9%,平均48.1%,标准差2.71%。遗传结构分析将参试材料划分为3组,分别包含271,111,126份材料。基于混合线性模型的关联分析,共检测到与蛋白含量相关的SNP位点74个,散布在19条染色体的60个单倍型区段内。显著性SNP位点LOD平均值为3.47,SNP位点BARC_1.01_Gm_01_54656209_A_G的LOD值最大,为5.18。根据显著性SNP位点富集程度,确定第11号染色体常染色质区15 128 832～15 253 199 bp、第12号染色体异染色质区26 842 687～27 818 244 bp的单倍型区段为本研究中的2个蛋白含量显著性相关区段,命名为HAP_11_1和HAP_12_1。HAP_11_1中,SNP位点BARC_1.01_Gm_11_15167305_G_A的LOD值最大,为3.80,可解释遗传变异为2.88%。HAP_12_1中,SNP位点BARC_1.01_Gm_12_27563620_C_T的LOD值最大,为4.12,可解释遗传变异为3.23%。为野生大豆高蛋白基因育种利用提供了检测标记,为野生大豆高蛋白基因克隆提供了线索。

【目的】研究鲜食甜玉米籽粒蛋白质含量的QTL定位,为加快高蛋白质含量甜玉米的育种进程及实现分子标记辅助选择提供理论依据。【方法】以籽粒蛋白质含量有极显著差异的超甜玉米自交系T8和T48为亲本配制杂交组合,以232个F2单株为作图群体,构建了包含245个SSR标记位点、全长1 527.76cM的玉米遗传连锁图谱,标记间的平均距离为6.23cM,用复合区间作图法在F2和F2:3家系中检测籽粒蛋白含量相关QTL。【结果】在F2群体和F2:3家系中共检测到10个鲜食甜玉米籽粒蛋白含量QTL,分别位于第2、4、5、6和9号染色体上,其中F2群体、F2:3家系分别定位到4和6个籽粒蛋白含量QTL,单个QT...

【目的】定位大豆蛋白质和油分含量QTL及互作分析,为大豆品质性状QTL精细定位和分子辅助育种提供基础。【方法】以Charleston和东农594为亲本,构建了含147个株系的重组自交系,以F2:19—F2:20代重组自交系为试验材料,利用Windows QTL Cartographer V.2.5软件的复合区间作图法和多重区间作图法,对该群体的蛋白质和油分含量进行QTL定位分析,并利用QTL Network 2.1软件分析QTL间的上位性效应及环境互作效应。【结果】采用CIM和MIM 2种算法在2011和2012年哈尔滨、红兴隆、佳木斯和牡丹江每年3个地点共6个种植环境下共定位了9个蛋白质和1...

通过转录组测序技术挖掘蛋白质合成相关基因,为解析蛋白质合成机制奠定基础。以遗传背景相近但蛋白含量差异较大的大豆高蛋白品系冀HJ117(蛋白质含量52. 99%)及其回交亲本冀豆12(蛋白质含量46. 48%)为研究材料,利用转录组测序技术和生物信息学分析,以期挖掘大豆籽粒蛋白质合成相关基因。通过对转录组数据中冀HJ117和冀豆12差异表达基因的分析筛选,共得到336个差异表达基因,其中冀HJ117较冀豆12有195个上调表达基因,141个下调表达基因。通过GO功能富集分析,发现在分子功能类型中注释的差异基因主要与催化和连接等功能相关; KEGG显著富集分析发现差异表达基因主要富集在蛋白质内质网合成途径中,该途径共筛选到34个差异表达基因,其中33个基因在冀HJ117中表达量较高。从该途径中筛选出9个候选基因,采用荧光定量PCR方法检测其表达量,表达趋势与RNA-Seq检测结果基本一致,证实了RNA-Seq数据的可靠性。RNA-Seq测序结果获得了与蛋白质合成相关基因的基本信息,蛋白质内质网合成途径可能是冀HJ117与冀豆12蛋白质含量产生差异的重要通路。

【目的】研究大豆异黄酮与脂肪、蛋白质含量基因定位及相关性,为大豆品质改良、分子育种及基因克隆等应用提供理论依据。【方法】利用SSR技术,对晋豆23号和灰布支杂交构建的F13代大豆重组自交系群体的474个家系进行了连锁图谱的构建。在此基础上,利用WinQTLCart2.0软件分析了影响大豆异黄酮含量、脂肪含量和蛋白质含量3个重要品质性状的QTL,通过复合区间作图分析,检测QTL;同时,对异黄酮与脂肪、蛋白质的含量相关性分析。【结果】检测到23个QTL,其中控制异黄酮含量QTL有6个,分别定位在J、N、D2和G染色体的连锁群上;控制脂肪含量的QTL有11个,分别定位在第A1、A2、B2、C2和D2...

【目的】干旱是甘蓝型油菜生长发育过程中一种常见的非生物胁迫，严重影响了其产量和品质。联合全基因组关联分析和转录组差异表达分析，筛选干旱胁迫条件下影响甘蓝型油菜籽粒含油量和蛋白质含量变化的候选基因，为解释干旱胁迫下甘蓝型油菜籽粒含油量及蛋白质含量的变化提供理论基础。【方法】利用旱棚盆栽方式模拟干旱胁迫环境，使用183份甘蓝型油菜构成的自然群体，于2019和2020年在模拟干旱胁迫条件下收获2年的籽粒，并进行籽粒含油量以及蛋白质含量的测定，将得到的表型数据与60K芯片的基因型数据（包含34 103个SNP）进行全基因组关联分析，同时，结合相同处理下花后不同干旱时间段（30、40和50 d）的籽粒转录组差异基因数据，筛选共有基因，并利用甘蓝型油菜和拟南芥数据库注释信息、已报道的相关文献和转录组差异基因表达水平鉴定与干旱胁迫下甘蓝型油菜籽粒含油量及蛋白质含量变化相关的候选基因。【结果】通过对2年间籽粒含油量和蛋白质含量的分析，发现材料重复性较好，干旱胁迫造成甘蓝型油菜籽粒的含油量下降，蛋白质含量上升；全基因组关联分析得出的最佳模型主要为一般线性模型下的Q或na?ve模型，共检测出38个显著关联位点（P

【目的】研究大麦籽粒蛋白质与功能成分含量的相关关系及其QTL,为功能大麦遗传改良、基因克隆及分子辅助育种奠定理论基础。【方法】以紫光芒裸二棱为母本,Schooner为父本构建包含193个株系的RIL群体,结合SSR技术和QTL Ici Mapping V3.3软件构建遗传连锁图谱,借助完全区间作图法(ICIM)对两年大麦籽粒蛋白质、总黄酮和γ-氨基丁酸(GABA)含量进行QTL检测;同时分析蛋白质、总黄酮和GABA含量之间的相关性。【结果】亲本及RIL群体籽粒蛋白质、总黄酮及GABA含量表现出较大差异,且

【目的】可溶性糖含量是鲜食大豆重要的品质性状之一，研究大豆鲜籽粒可溶性糖含量的遗传变异，深入解析可溶性糖含量的遗传机制，为鲜食大豆种质创新及品质育种提供依据。【方法】利用来自东北大豆生态区、北方大豆生态区、黄淮海大豆生态区和南方大豆生态区的133份大豆地方种质，在2021年连江春季、福清春季和秋季3个环境下对鲜籽粒可溶性糖含量进行表型测定，结合82 187个高质量SNP标记，基于混合线性模型MLM(Q+K）对可溶性糖含量进行全基因组关联分析，挖掘可溶性糖含量显著相关的SNP位点，并以显著SNP位点为中心，两端各扩展119.07 kb连锁不平衡衰减距离为候选区间，根据候选区间内基因的注释和组织表达信息预测候选基因。【结果】3个环境下，鲜籽粒可溶性糖含量的变异范围为3.37—33.84 mg·g~(-1)，遗传变异系数为24.59%—32.69%，可溶性糖含量遗传率为68.14%。通过全基因组关联分析，连江春季、福清春季和秋季3个环境下分别检测到与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP有6、8和22个，表型变异解释率为12.43%—29.27%，以表型变异解释率较高的9个显著SNP位点所在的候选区间进行搜索，共获得86个基因，结合基因注释和组织表达信息，进一步筛选到9个候选基因，主要涉及转录因子、糖蛋白家族和糖类合成转运等生物学过程。其中，Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300在大豆种子及荚中表达水平较高，可作为大豆鲜籽粒可溶性糖的最具潜力候选基因。【结论】通过全基因组关联分析，检测到36个与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP，进一步筛选出9个候选基因可能参与大豆鲜籽粒可溶性糖含量的调控，其中，Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300可作为调控大豆鲜籽粒可溶性糖含量的关键目标基因。

【目的】构建大麦蛋白质含量预测模型,为建立大麦生产管理决策支持系统奠定基础。【方法】通过定量分析不同品种和氮肥处理大麦氮素吸收、积累、分配和转移的变化过程,建立了大麦花前氮素积累及分配和花后氮素吸收转移动态模型。模型利用抽穗期植株临界含氮量来表达氮素最大积累量,引入叶片潜在分配指数和茎鞘潜在分配指数2个品种遗传参数来区别不同品种在器官间的氮素分配差异,采用Richards方程来描述大麦花前氮素积累动态变化;采用指数函数方程来描述叶片氮的转移量随叶面积指数的动态变化以及籽粒从土壤中吸收的氮量随干物重的动态变化;采用非线性函数方程描述茎鞘和穗部的氮浓度随生理发育时间的动态变化。利用独立的观测资料对...

【目的】明确彩色稻籽粒蛋白质含量的变异情况以及籽粒中蛋白质含量分布特点。【方法】对彩色稻新品系"云彩3号"的49个单株糙米、精米和米糠进行蛋白质含量测定,并对同一单株糙米、精米和米糠蛋白质含量,以及有色单株和无色单株的籽粒蛋白质含量进行了比较研究。【结果】不同单株籽粒蛋白质平均含量(%)为米糠>糙米>精米,米糠中的蛋白质平均含量最高(14.37%),糙米其次(10.25%),精米最低(9.11%);蛋白质含量糙米显著高于精米,在糙米加工成精白米的过程中损失了11.12%的蛋白质,这些蛋白质主要留在米糠中,而80%以上的蛋白质主要存在于胚乳中;有色和无色单株蛋白质平均含量(%)均依次为米糠>糙米>精米,有色和无色精米间蛋白质含量差异达极显著水平,而米糠和糙米间差异不大。【结论】由此可见,籽粒蛋白质含量有色单株高于无色单株,这种差异主要来源于胚乳。

【目的】通过测定变温处理过程中种子生长速率、蛋白质、脂肪和淀粉含量,以期了解发育早期变温对种子发育和组分的影响。【方法】采用液体组培法在种子发育早期的分裂期(开花10～20d)和积累期(开花20～32d)对种子和子叶进行变温处理。具体做法:将盆栽的3个不同基因型大豆品种(Evans,低蛋白品种;Proto,高蛋白品种;PI132.217,高蛋白质稳定品种)置于均温为24℃[昼/夜温度,27/20℃(Mo)]的生长箱中培养。在开花后10d,将它们分别置于温度为31℃[35/27℃(Ho)]、24℃[27/20℃(Mo)]和16℃[20/12℃(Lo)]的生长箱中。在开花后20d,从生长在不同温度...

【目的】开发与四倍体马铃薯蛋白含量相关的分子标记，加快选育高蛋白的马铃薯品种，提高马铃薯品种竞争力。【方法】本研究以高蛋白马铃薯品种‘大西洋’为母本、低蛋白品种‘定薯1号’为父本构建分离群体，利用混池和高通量简化基因组测序技术相结合的方法（BSA-seq）对马铃薯块茎蛋白含量进行QTL定位，在定位区间开发与马铃薯块茎蛋白含量紧密连锁的SSR标记，并使用分离群体及四倍体马铃薯品种进行筛选验证。【结果】在2号染色体、4号染色体共定位到3个控制马铃薯块茎蛋白含量的主效位点，分别位于2号染色体18.88～21.59 Mb，区间大小为2.71 Mb；4号染色体8.3～12.84 Mb，区间大小为4.54 Mb；4号染色体65.12～66.39 Mb，区间大小为1.27 Mb。根据定位区域、基因位置及参考基因组信息，使用NR、 Tr EMBL、 KEGG、 GO、 KOG、 swissprot、 PFAM共7个功能数据库对候选基因进行功能注释，共注释到719个候选基因，注释基因显著富集在玉米素合成代谢通路，该代谢通路可阻止蛋白质降解。在2号染色体18.88～21.59 Mb区间内开发分子标记pChr2-4。用分离群体、四倍体马铃薯品种结合田间表型对pChr2-4的准确性进行鉴定，结果显示，pChr2-4在离群体、四倍体马铃薯品种中的准确性分别为73.17%和81.82%，准确度较高。【结论】通过BSA混池测序，检测到3个与马铃薯块茎蛋白含量相关的区间。在2号染色体开发与马铃薯块茎蛋白含量紧密连锁的标记pChr2-4，该标记有助于马铃薯块茎蛋白含量分子标记辅助育种。

研究了氮肥用量对不同小麦品种籽粒蛋白质组分含量变化及加工品质的影响 ,分析了蛋白质各组分含量和比例与加工品质的关系。结果表明 ,增施氮肥能够显著提高籽粒蛋白质各组分的含量 ,但对各组分含量提高的幅度存在差异 ,其中清蛋白、球蛋白和谷蛋白随着施氮量的增加 ,所占的比例升高 ,而醇溶蛋白和剩余蛋白则随着施氮量的增加 ,所占比例下降。增施氮肥能够显著提高湿面筋含量和沉降值 ,延长面团形成时间和稳定时间 ,提高吸水率。面团吸水率、形成时间和稳定时间与麦谷蛋白含量均呈极显著正相关。发现增施氮肥提高了小麦籽粒蛋白质含量并改变了蛋白质各组分所占的比例 ,增施氮肥是改善小麦加工品质的重要原因。