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摘 要：该研究以二棱春性大麦（Hordeum vulgare L.）Prisma和Apex为亲本所建立的94个重组自交系为材料，采用复合区间作图法对3个氮素环境中大麦重组自交系最终株高进行QTL定位分析，试验结果发现qPH3-2是在3个氮素环境中均被检测到的主效基因，该基因定位在第3染色体的E38M50-242-E38M54-158标记区间。
关键词：大麦（Hordeum vulgare L.）重组自交系 最终株高 QTL分析
中图分类号：Q943 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（c）-0250-02
数量性状既受到许多的基因控制，同时又受到多种内外环境因子影响[1]，不同地区、不同时期的条件差异以及品种差异可能会导致影响数量性状的主导因子发生变化[2]。因此，单一环境条件下通过QTL（Quantitative Trait Locus ，QTL）定位研究找到的QTLs准确度较低，往往难以发现稳定表达的QTLs。
该文以二棱春性大麦（Hordeum vulgare L.）Prisma和Apex为亲本所建立的94个重组自交系为材料，在3个氮素环境中对最终株高进行QTL定位分析，以期获得稳定表达最终株高的基因位点。
1 试验方法
试验于2008—2009年在江西农业大学农学院试验站网室内进行。供试土壤为旱地贫瘠红壤。
试验采用盆栽方法，塑钵高25 cm、直径20 cm，每钵装2.5 kg土，设置3种施氮水平，分别是不施氮、50 kg/hm2和150 kg/hm2纯氮（分别用0N、1N、2N表示），每个处理重复6次。磷肥和钾肥在各处理中的施用量相同，分别是30 kg/hm2P2O5和50 kg/hm2K2O。肥料均用作基肥，在播种前仅作一次性施入。
2 连锁图谱的构建
采用殷新佑在荷兰Wageningen大学构建的大麦重组自交系AFLP标记连锁图谱进行QTL定位，该图谱包括190个分子标记，均匀分布于大麦的7条染色体上，覆盖大麦基因组965cM，标记间平均距离为5.08cM，QTL定位采用Windows QTL Cartographer v2.0作图软件中的复合区间作图法作图，步移速度为2cM，所用阈值（LOD值）为2.5[4]，QTL的命名原则遵循文献[2]。
3 结果与分析
3个氮素环境中，亲本与重组自交系的最终株高的性状分布与表现见表1。
由表1看，在2N、1N、0N环境中，Prisam的最终株高分别为61.80 cm、54.00 cm、44.80 cm，Apex的最终株高分别为62.50 cm、55.30 cm、51.50 cm。94个品系间的变化差异比较大，最终株高的变异范围分别为34.10～84.75、34.75～82.70、31.60～72.95。品系间存在明显的超亲分离现象。
在3个氮素环境中，94个品系的最终株高频率分布见图1。它的分布频率大致接近于正态分布，符合QTL区间作图的要求。通過QTL定位，在3个氮素环境中分别检测到了不同控制最终株高表型值的QTL，结果见表2。
在3个氮素环境中共检测到控制最终株高的QTL11个，其加性效应值在2.6391～6.6397 cm之间，单个QTL贡献率在7.59%～50.37%之间。除qPH2-1位于第2染色体上，qPH3-1、qPH3-2位于第3染色体上，检测到的其他QTLs则位于第5染色体上。
2N环境中检测到的5个QTLs，总贡献率为88.35%；第3染色体上的QTLs总贡献率为40.28%；在1N环境中检测到4个QTLs，总贡献率为84.43%；0N环境中检测到5个QTLs，总贡献率为90.21%。qPH3-2是在3个氮素环境中均被检测到的主效基因，在0N、1N、2N环境中其贡献率分别为50.37%、41.81%、22.26%；LOD值分别为18.10、16.59、7.91；加性效应分别为-6.6367、-6.3116、-4.9725，其贡献率和加性效应均随着施氮量的增加而降低，该基因位点是来自Apex的等位基因，可增加株高4.9725～6.6367 cm。
在0N和1N均检测到位于第5染色体103.51cM处的qPH5-5，LOD值分别为5.16、5.09，加性效应值分别为2.8163、3.0947 cm，贡献率分别为8.29%、9.43%；在2N环境中虽未检测到该QTL，但检测到了位于第5染色体102.51cM处的qPH5-2，其LOD值为5.56，贡献率也较大，与qPH5-5均是来自Prisma的增效等位基因。
但在0N环境中检测到位于第5染色体的qPH5-8、在1N环境中检测到位于第5染色体的qPH5-6、在2N环境中检测到位于第5染色体的qPH5-3，三者位于分子标记区间E38M51-198-E39M61-251，遗传距离很近，其LOD值和贡献率也较大。
4 结语
数量性状极易受环境的影响，同一性状的QTLs除了在不同定位群体中表现不一致外，在不同环境中的表现往往也会有很大的差异[3]。该试验在3个氮素环境中共检测到11个，其中在2N、1N、0N环境中同时检测到的QTLs只有qPH3-2，而且不同的氮素环境中所检测到的QTLs差异很明显，对于最终株高这一性状，其等位基因的增效作用既有来自Prisma，也有来自Apex。
同一群体在不同发育阶段和不同年份的QTLs检测结果也会有所不同[5]，这也反映了控制产量性状基因的复杂和应用分子标记辅助选择技术改良大麦产量性状的困难。
参考文献
[1] Paran I，Zamir D.Quantitative traits in plants：Beyond the QTL[J].Trends Genet，2003， 19（6）：303-306.
[2] 杨金华，于亚雄，刘丽，等.云南省不同环境对二棱大麦产量及产量构成因素的影响[J].大麦与谷类科学，2007（4）：30-33.
[3] Johan W van Ooijen.LOD significant thresholds for QTL analysis in experimental populations of diploid species[J].Heredity，1999，83（15）：613-624.
[4] S.R.McCouch，G.Kochert，Z.H.Yu，et al.Molecular mapping of rice chromosomes.Theoretical and App；ied Genetics，1988，76（6）：815-829.
[5] Fang P，Ji T W，Tao Q N，et al.Detecting QTLs for rice panicle length under different N levels，中国水稻研究通报：英文版，2001（4）：5-6.
[6] Lu C，Shen L，Tan Z，et al.Comparative mapping of QTLs for agronomic traits of rice across environments using a doubled haploid population.TAG：Theoretical and applied genetics，Theoretischeund angewandte Geneti k，1996，93（8）：1211-1217.
关键词：大麦（Hordeum vulgare L.）重组自交系 最终株高 QTL分析
中图分类号：Q943 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（c）-0250-02
数量性状既受到许多的基因控制，同时又受到多种内外环境因子影响[1]，不同地区、不同时期的条件差异以及品种差异可能会导致影响数量性状的主导因子发生变化[2]。因此，单一环境条件下通过QTL（Quantitative Trait Locus ，QTL）定位研究找到的QTLs准确度较低，往往难以发现稳定表达的QTLs。
该文以二棱春性大麦（Hordeum vulgare L.）Prisma和Apex为亲本所建立的94个重组自交系为材料，在3个氮素环境中对最终株高进行QTL定位分析，以期获得稳定表达最终株高的基因位点。
1 试验方法
试验于2008—2009年在江西农业大学农学院试验站网室内进行。供试土壤为旱地贫瘠红壤。
试验采用盆栽方法，塑钵高25 cm、直径20 cm，每钵装2.5 kg土，设置3种施氮水平，分别是不施氮、50 kg/hm2和150 kg/hm2纯氮（分别用0N、1N、2N表示），每个处理重复6次。磷肥和钾肥在各处理中的施用量相同，分别是30 kg/hm2P2O5和50 kg/hm2K2O。肥料均用作基肥，在播种前仅作一次性施入。
2 连锁图谱的构建
采用殷新佑在荷兰Wageningen大学构建的大麦重组自交系AFLP标记连锁图谱进行QTL定位，该图谱包括190个分子标记，均匀分布于大麦的7条染色体上，覆盖大麦基因组965cM，标记间平均距离为5.08cM，QTL定位采用Windows QTL Cartographer v2.0作图软件中的复合区间作图法作图，步移速度为2cM，所用阈值（LOD值）为2.5[4]，QTL的命名原则遵循文献[2]。
3 结果与分析
3个氮素环境中，亲本与重组自交系的最终株高的性状分布与表现见表1。
由表1看，在2N、1N、0N环境中，Prisam的最终株高分别为61.80 cm、54.00 cm、44.80 cm，Apex的最终株高分别为62.50 cm、55.30 cm、51.50 cm。94个品系间的变化差异比较大，最终株高的变异范围分别为34.10～84.75、34.75～82.70、31.60～72.95。品系间存在明显的超亲分离现象。
在3个氮素环境中，94个品系的最终株高频率分布见图1。它的分布频率大致接近于正态分布，符合QTL区间作图的要求。通過QTL定位，在3个氮素环境中分别检测到了不同控制最终株高表型值的QTL，结果见表2。
在3个氮素环境中共检测到控制最终株高的QTL11个，其加性效应值在2.6391～6.6397 cm之间，单个QTL贡献率在7.59%～50.37%之间。除qPH2-1位于第2染色体上，qPH3-1、qPH3-2位于第3染色体上，检测到的其他QTLs则位于第5染色体上。
2N环境中检测到的5个QTLs，总贡献率为88.35%；第3染色体上的QTLs总贡献率为40.28%；在1N环境中检测到4个QTLs，总贡献率为84.43%；0N环境中检测到5个QTLs，总贡献率为90.21%。qPH3-2是在3个氮素环境中均被检测到的主效基因，在0N、1N、2N环境中其贡献率分别为50.37%、41.81%、22.26%；LOD值分别为18.10、16.59、7.91；加性效应分别为-6.6367、-6.3116、-4.9725，其贡献率和加性效应均随着施氮量的增加而降低，该基因位点是来自Apex的等位基因，可增加株高4.9725～6.6367 cm。
在0N和1N均检测到位于第5染色体103.51cM处的qPH5-5，LOD值分别为5.16、5.09，加性效应值分别为2.8163、3.0947 cm，贡献率分别为8.29%、9.43%；在2N环境中虽未检测到该QTL，但检测到了位于第5染色体102.51cM处的qPH5-2，其LOD值为5.56，贡献率也较大，与qPH5-5均是来自Prisma的增效等位基因。
但在0N环境中检测到位于第5染色体的qPH5-8、在1N环境中检测到位于第5染色体的qPH5-6、在2N环境中检测到位于第5染色体的qPH5-3，三者位于分子标记区间E38M51-198-E39M61-251，遗传距离很近，其LOD值和贡献率也较大。
4 结语
数量性状极易受环境的影响，同一性状的QTLs除了在不同定位群体中表现不一致外，在不同环境中的表现往往也会有很大的差异[3]。该试验在3个氮素环境中共检测到11个，其中在2N、1N、0N环境中同时检测到的QTLs只有qPH3-2，而且不同的氮素环境中所检测到的QTLs差异很明显，对于最终株高这一性状，其等位基因的增效作用既有来自Prisma，也有来自Apex。
同一群体在不同发育阶段和不同年份的QTLs检测结果也会有所不同[5]，这也反映了控制产量性状基因的复杂和应用分子标记辅助选择技术改良大麦产量性状的困难。
参考文献
[1] Paran I，Zamir D.Quantitative traits in plants：Beyond the QTL[J].Trends Genet，2003， 19（6）：303-306.
[2] 杨金华，于亚雄，刘丽，等.云南省不同环境对二棱大麦产量及产量构成因素的影响[J].大麦与谷类科学，2007（4）：30-33.
[3] Johan W van Ooijen.LOD significant thresholds for QTL analysis in experimental populations of diploid species[J].Heredity，1999，83（15）：613-624.
[4] S.R.McCouch，G.Kochert，Z.H.Yu，et al.Molecular mapping of rice chromosomes.Theoretical and App；ied Genetics，1988，76（6）：815-829.
[5] Fang P，Ji T W，Tao Q N，et al.Detecting QTLs for rice panicle length under different N levels，中国水稻研究通报：英文版，2001（4）：5-6.
[6] Lu C，Shen L，Tan Z，et al.Comparative mapping of QTLs for agronomic traits of rice across environments using a doubled haploid population.TAG：Theoretical and applied genetics，Theoretischeund angewandte Geneti k，1996，93（8）：1211-1217.