玉米单倍体雄穗自然加倍性轮选遗传修复与高加倍率材料的创制

利用DH技术对先玉335进行连续轮回选择,发现单倍体雄穗自然加倍能力具有极显著的累加遗传效应,这种遗传效应可以获得成倍提高。证明玉米自身遗传系统具有单倍体雄穗自然加倍遗传恢复(修复)能力。用两轮选择所获的DH2系再次杂交组群,再经杂交诱导获得单倍体植株平均雄花散粉率高达85.15%,自交结实率高达66.18%,是基础群体先玉335直接诱导单倍体株的6.99倍和9.86倍。获得的DH3系因经两轮全基因组配子体选择,最大限度地淘汰了有害、劣性基因,聚合了较多优良基因,农艺性状好,植株长势强,可直接应用于资源扩增和品种选育。单倍体雄穗自然加倍性的轮选遗传修复能力的发现与高自然加倍率材料的创制具有极其重要的应用价值,可与玉米双轮回选择育种模式相结合,构建基于自然加倍为主体的单倍体双轮回育种技术体系。     

玉米单倍体高自然加倍种质快捷轮选方法及高加倍瑞德核心种质的创制

基于DH系表现水平的轮回选择已被证明是改良玉米单倍体加倍能力的有效手段。本研究通过试验证明,在单倍体DH~0世代,基于优选单株组群开始轮回选择,同样也迅速提高了单倍体自然加倍能力。相比较基于DH系水平的轮回选择,每轮节约了1个世代,大幅度提升了选择效率。应用此方法构建了2个Reid群高加倍种质(群体及DH系),自然加倍率分别高达80%以上,已作为骨干核心种质应用于商业育种。"高自然加倍材料快捷创制方法"的成功突破,实现了高加倍种质与优异DH自交系同步创制。"瑞德类群高加倍核心种质的成功创制",为构建快捷高效的"单倍体自然加倍双轮回育种技术体系"奠定了坚实基础。     

Stock6杂交诱导的玉米单倍体化学加倍效果研究

以单倍体诱导系Stock6诱导的单倍体为材料,用6个浓度秋水仙素人工加倍玉米单倍体,比较不同秋水仙素浓度处理不同部位的加倍效果。单倍体雌雄育性的自然恢复结果表明：不同基因型单倍体存在很大差异,部分单倍体植株无雌穗,有雌穗的单倍体自然育性恢复为25%～50%,单穗结实1～84粒;雄穗自然散粉率最高仅为14.3%。秋水仙素加倍试验表明：浸种法和浸芽法对单倍体药害程度较轻,但散粉率和加倍率均低;浸根法处理的单倍体散粉率和加倍率均高于对照,但受低成活率影响,100%加倍率的单倍体散粉率仅有6.7%;注射法的处理效果最好,获得的加倍植株最多。     

两种环境下玉米单倍体注射法与自然加倍研究

以玉米杂交种正大619为母本,单倍体诱导系桂诱1号诱导其产生的单倍体为材料,在温室大棚和大田两种环境下,采用秋水仙素注射法和自然加倍法进行单倍体加倍处理,对两种环境下不同加倍方法的散粉率和吐丝率进行方差分析。对散粉率的分析表明,在温室大棚环境下散粉率比在大田中有极显著提高,温室大棚中注射法与自然加倍散粉率分别是12.02%和13.97%,大田中分别为9.27%和6.87%。不同环境与加倍处理方法间的互作有显著差异,在温室大棚环境下,自然加倍法对提高散粉率的效果最好。对吐丝率的分析表明,吐丝率在温室大棚与大田环境之间有显著差异,大棚环境中注射法与自然加倍吐丝率分别是99.30%和99.37%,大田中分别为97.76%和96.36%。在育种基地创造适宜的玉米单倍体生长环境,自然加倍法也能够获得可观的雄穗散粉率,并提高雌穗吐丝率,从而提高单倍体育种效率。     

玉米穗轴、叶鞘色泽与单倍体自交结实及出苗能力研究

以白轴绿叶鞘自交系B20为母本、以红轴紫叶鞘DH系D752为父本组配的F₁,进行单倍体诱导、自然加倍和DH系鉴定试验。通过卡方检测数据分析和DH群体遗传模型及混合分布方法分析,验证红轴、紫叶鞘单倍体自交结实优势。结果表明,红轴单倍体自交结实穗数量和出苗DH系数量极显著多于白轴,不符合1∶1比例;紫叶鞘DH系数量与绿叶鞘数量比符合1∶1比例,但紫叶鞘DH系占出苗总数比绿叶鞘高11.7%;红轴、白轴单倍体自交结实穗粒数最适模型均为4MG-AI,红轴4对主基因加、上效应估计值均高于白轴,白轴单倍体自交结实穗粒数遗传力比红轴高5.02%。玉米单倍体红轴和紫色叶鞘性状具有结实性优势。同时发现,玉米白轴单倍体个体穗结实力和绿色叶鞘单倍体出苗力显著高于紫色叶鞘单倍体。     

关于玉米单倍体人工加倍方法及花粉活力测定的初步研究

以孤雌生殖诱导系高诱1号诱导的单倍体植株为材料,分别在6叶期和拔节期用不同浓度的秋水仙素配以二甲基亚砜(DMSO)注射处理茎尖生长点,对单倍体植株进行人工加倍,并对部分不散粉花药中的花粉活力进行测定.结果表明:在6叶期,以0.5%秋水仙素配以2.0%的DMSO处理效果最好,加倍率高达32.3%,是对照的4.8倍.在拔节期的处理随秋水仙素浓度的升高,药害株增多;测定的不散粉单倍体都具有活性花粉存在,花药中平均活性花粉为8.0%,最高者为20.0%。     

昆明自然条件下利用小麦×玉米诱导小麦单倍体的研究初报

为建立昆明自然条件下产生小麦单倍体的技术体系,将6个小麦材料和3个玉米材料在昆明自然条件下分期播种,并进行小麦×玉米杂交试验。结果表明,在昆明自然条件下,小麦、玉米杂交可于5月中旬开始,10月中旬结束,持续期长达6个月;由于玉米花粉充足,采用“滚粉”法授粉,可显著提高授粉效率,杂交颖果结实率达88.77%~98.4%;授粉后晴好天气下的颖果结实率和得胚率分别为88.77%和19.94%,是阴雨天的2倍以上;田间取穗剥胚时间以授粉后17~19 d为宜,此时80%以上的单倍体胚直径均在0.5 mm以上,部分已有初步分化;发育饱满的颖果得胚率平均为24.8%,是干瘪颖果的2.95倍;单倍体胚培养的幼苗在昆明不需越夏,5月中旬到6月中旬杂交获得的单倍体苗移栽加倍后一般可于当年9~11月收获加倍单倍体种子。因此昆明的自然条件可为利用小麦×玉米大量诱导小麦单倍体提供便利,同时也有利于通过大量试验进一步完善该技术。     

玉米单倍体育性自然恢复的初步研究

利用孤雌生殖诱导系高诱一号与不同基因型的母本材料杂交,对获得的单倍体雌雄穗育性的自然恢复情况进行调查。结果表明:单倍体雌穗育性自然恢复率高达90.52%,而雄穗的自然育性要低得多,且不同基因型材料间存在很大差异,散粉株率低的仅为3.03%,最高的达50.00%。因此,雄穗的育性问题是单倍体自交结实的限制因素。     

玉米孤雌生殖诱导系及标记基因的观察

本文观察比较了玉米孤雌生殖诱导系的单倍体诱导频率、开花习性和农艺性状表现,以及几个标记性状的主要特点。结果表明:WS14和Stock6两个诱导系均能诱导产生玉米孤雌生殖单倍体,诱导频率分别为3.06%和1.61%,分别比对照系提高35倍和18倍。但两个诱导系均存在植株矮小、生育期较短、生产能力较低,尤其是难以散粉等缺点,作为诱导系直接应用于玉米育种尚有较大困难。在观察的几个标记性状中,以显性基因Rnj和Pu联合应用效果最好,可有效地识别玉米孤雌生殖单倍体,单独应用则存在一定限制。隐性基因gl₁识别可靠性较好,但需转育到育种材料中才能利用,而隐性基因lg₁则由于可给育成自交系带来明显缺点性状而难以利用。     

自马铃薯二倍体栽培种(Solanum phureja)自交后代中选育诱发高频率双单倍体授粉者的研究

本试验采用了早春播种,让其植株在冷凉的气候条件下开花,并结合蕾期授粉的方法。克服了自交不亲合性,获得了3000多粒IVP35(S.Phureja)的自交种子。 1984年以东农303(雄性不育)作被测母本,用IVP35各自交后代作授粉者所作的测交结果表明,诱发单倍体的隐性基因不只1对, 因为IVP35自交后代单株无性系间诱发单倍体的频率有显著差异。本试验还选育出了优良授粉者NEA—P16和NEA—P19。按100个浆果中产生孤雌生殖的植株来计算,NEA—P16和NEA—P19诱发孤雌生殖的频率分别为IVP35的2.66和2.48倍。与优良授粉者的选育及孤雌生殖有关的问题在本论文中也进行了讨论。     

玉米单倍体自然加倍双轮回育种体系的探索

依据相关理论和育种实践提出，在单倍体规模化育种技术基础上，应用单倍体轮选遗传修复原理，纳入主体杂优模式双向轮回选择育种理念，构建“单倍体自然加倍双轮回育种技术体系”。通过对主体杂优模式的双向DH轮回循环选择改良，逐步累加农艺性状相关有益基因频率，快速聚合雄穗自然加倍基因，保持2个群体的遗传距离与配合力，逐步形成两个相互对应的单倍体高自然加倍商业化核心种质群，步入简单、快捷、高效的“单倍体自然加倍双轮回育种技术体系”。该体系经全面运行实施，验证了缩短育种年限、简化操作流程、节约选系成本、提高育种效率的效果。     

基于自然加倍为主体的DH双轮回选择玉米育种技术体系的构思

依据相关理论和育种实践提出,在单倍体规模化育种技术基础上,应用单倍体轮选遗传修复原理,纳入主体杂优模式双向轮回选择育种理念,融入分子辅助设计、数据采集与分析处理等现代技术,构建"基于自然加倍为主体的单倍体双轮回育种集成技术体系"。通过对主体杂优模式的双向DH轮回循环选择改良,逐步累加农艺性状相关有益基因频率,快速聚合雄穗自然加倍基因,随育种进程逐步深入,形成两个相互对应的单倍体高自然加倍商业化核心种质群,逐步摆脱复杂苛刻的实验室或工厂化加倍技术环节,步入简捷高效的单倍体田间自然加倍技术体系。该体系能够实现育种技术全新跨越,大幅度提高育种效率,缩短育种年限,简化操作流程。     

玉米单倍体自然加倍若干问题探讨

玉米单倍体加倍是DH育种中的关键技术环节之一,玉米单倍体雄穗自然加倍能力较低,限制了DH育种技术在商业育种中的大规模推广,对玉米雄穗自然加倍遗传特性的研究将有助于DH技术在育种中的进一步应用。本研究通过对多个不同遗传背景的单倍体雄穗自然加倍能力进行严格统计和差异比较,结果表明,单倍体雄穗育性恢复主要受核基因的控制,不受细胞质基因的调控。诱导率对单倍体雄穗自然加倍能力没有显著影响,自交系来源的DH1经过诱导后的单倍体由于基因型没有变化,其自然加倍能力与自交系相比没有显著提高。     

玉米单倍体诱导、加倍技术及相关机理探讨

以生物诱导为基础的DH育种已发展成为玉米育种的核心关键技术,能够显著缩短自交系选育周期,加快育种进程。近年来,单倍体规模化诱导技术已经相当成熟,但批量加倍还是亟待解决的技术难题。文章综述玉米单倍体获得的技术途径、加倍措施、诱导率和加倍率QTL定位及相关基因的研究进展,对单倍体的不同加倍方法以及不同加倍药剂的加倍效果进行分析,通过元分析剖析诱导位点的遗传结构。     

不同种质基础玉米材料诱导效率及加倍效率研究

以不同类群骨干自交系PH4CV、Mo17、PH6WC、郑58、D299、H29、丹黄34、丹598、昌7-2和S121为基础试材,按照群内和群间杂交共组配15个基础群体,分别形成F₁、F₂、F₃和F₄共4个自交世代,研究其单倍体诱导率和加倍率。利用高频诱导系丹诱3号对骨干自交系和不同遗传基础的自交后代进行单倍体诱导,利用浓度为0.06%的秋水仙素对各世代单倍体子粒进行加倍处理。结果表明,不同种质类群自交系间诱导率存在显著差异,以Lancaster群代表系PH4CV、Mo17和Reid群代表系PH6WC、郑58诱导率较高。高诱导率类群通过群内和群间组配基础试材,同样具有较高的诱导率,同时利用杂种优势提升了LRC、SPT和PB群骨干系的诱导率。诱导率随着自交世代增加而显著降低,在F₂世代加倍效果最好。     

Clubroot resistance introgression in interspecific hybrids between Raphanus sativus and Brassica napus

Clubroot is a prevailing soil-borne disease affecting rapeseed production worldwide.However,few clubroot resistant rapeseed accessions were available for breeding.Identification and introgression of new clubroot resistant genes from closely related species by distant hybridization is an effective strategy.In the present study,9 radish(Raphanus sativus L.,2n=18,RR)lines resistant to Plasmodiophora brassicae pathotype 4 were used as donors to transfer clubroot resistance into a susceptible rapeseed(Brassica napus L.,2n=38,AACC)line by distant hybridization combined with embryo rescue.Nine intergeneric crosses were made but only 1(411×93039)produced F1 plants both from embryo rescue and natural seed-setting.Authenticity of triploid F1 hybrids(2n=28,ACR)were verified by flower color,cytological observation and molecular marker analysis,and 2 genuine F1 hybrids were identified.After chromosome doubling,these synthetic allohexaploid plants(2n=56,AACCRR)became partially fertile(pollen viability rate=35%)and were backcrossed with rapeseed parent to generate a BC1 population(2n=47,AACCR).Totally 178 BC1 plants were obtained,of which the majority(96.1%)were resistant to clubroot.These backcrossing progenies could be used for the breeding of new rapeseed varieties resistant to clubroot.     

玉米单倍体高自然加倍材料吉Gjb335DH3的遗传分析与QTL初定位研究

玉米单倍体育种技术加倍率低的问题是单倍体育种技术应用限制条件。本研究以雄穗低自然加倍材料DHL287为母本、雄穗高自然加倍材料吉Gjb335DH³为父本，构建单倍体雄穗高自然加倍群体。根据集群分离分析法（BSA，Bulked segregant analysis），结合SNP标记，使用滑动窗口分析3组BSA混池基因型数据，最终在1、3、4、5、7号染色体上筛选出23个与雄穗高自然加倍相关的QTL位点。其中，3组BSA混池结果都在1、3、4号染色体上定位到4个共有的显著QTL区段，说明4个QTL区段具有很强的重演性。同时，在5、7号染色体上分别定位到3个、2个与单倍体雄穗高自然加倍相关的QTL位点。     

玉米杂交诱导单倍生殖育种工具材料——单倍体诱导系

玉米育种的关键在于自交系的选拔。优良自交系选育的质量和速度决定了组配杂交种的水平和表现。传统的自交系选育方法所需周期长、规模大、费时费力,已不能适应现代市场对于新品种的需求。目前,最好的方法是双单倍体育种方法,此方法通过单倍体诱导系可以诱导产生10%左右的母本单倍体种子,经过加倍处理,即可获得100%纯合的自交系。杂交诱导单倍体育种方法的根基是诱导系的创制与诱导率提升。