作物杂种优势遗传基础研究进展

杂种优势是生物界的一种普遍现象,可以大幅度提高作物产量和改良作物品质,具有巨大的商用价值。杂种优势遗传基础的研究一直是近百年来遗传和育种学家研究的热点和难点问题。笔者综述了杂种优势遗传基础的两个经典假说－显性假说和超显性假说的基本观点、不足之处。同时概括了利用分子生物学手段解释杂种优势遗传基础的一些新的学术见解,如：上位性效应与杂种优势、基因网络系统与杂种优势、遗传平衡与杂种优势、活性基因效应与杂种优势、遗传差异与杂种优势、QTL效应与杂种优势、基因表达调控与杂种优势,并列举了部分学说的分子证据。以期使人们能够了解杂种优势遗传基础的发展历程和最新研究动态。     

作物杂种优势预测与遗传机理的研究进展

介绍了作物杂种优势的研究进展,主要涉及到杂种优势的预测、杂种优势遗传机理经典假说的论证以及杂种与亲本的基因表达差异。同时对杂种优势今后的研究作出展望……     

上位性效应等水稻杂种优势理论的探讨与展望

杂种优势遗传学机理的研究一直受到人们的极大关注,其中,上位性等遗传效应在水稻等粮食作物的杂种优势形成中起着非常重要的作用,是杂种优势的重要遗传基础。此文依据显性假说和超显性假说的研究状况回顾入笔,阐述了这些观点的局限性;然后从上位性效应及杂种优势综合效应方面的研究进展展开论述,并简述了关于杂种优势理论的几种新见解,最后以杂种优势理论的相关问题进行分析与探讨,提出了笔者对该领域前景的展望。笔者期望通过此文为今后开展杂种优势基础理论尤其是上位性及综合效应研究提供一定的思路和借鉴。     

植物杂种优势研究进展

杂种优势是广泛存在的遗传学现象,并在多种动植物中得到成功的利用,但对于杂种优势产生的遗传学机理尚未十分清楚.本文对植物杂种优势机理研究进行了较为详尽地评述,在综述了杂种优势遗传基础经典理论和假说的基础上,概括了利用分子生物学手段解释杂种优势遗传基础的一些新见解.探讨了杂种优势群和分子标记与杂种优势的关系.最后对杂种优势研究的未来发展方向进行了展望.     

甜菜杂种优势研究进展

杂种优势利用是提高作物产量及品质的有效途径。20世纪初,主要用显性和超显性两种假说解释杂种优势。随着现代生物学的发展,对杂种优势现象的研究更加深入。笔者从活性基因效应与杂种优势、遗传距离与杂种优势、遗传连锁图谱构建与杂种优势及数量性状基因位点（QTL）与杂种优势四个方面概括了国内外甜菜杂种优势遗传基础的新见解。从甜菜杂种优势育种理论、雄性不育系（MS系)、自交系的选育及甜菜雄性不育品种的选育等方面综述了目前甜菜杂种优势利用的研究进展,并对未来甜菜杂种优势育种的研究方向进行了展望。     

植物杂种优势位点定位研究进展

杂种优势是指遗传组成不同的亲本产生的F1在适应性、生长势、产量、品质、抗逆性等性状上优于双亲的一种现象,在玉米、水稻等作物中广泛应用。然而对杂种优势理论的探索却远落后于实践应用,目前仅停留在三大遗传假说的争论阶段,而杂种优势位点或基因的克隆将对杂种优势的应用起到极大推动作用。本研究综述了近些年植物杂种优势位点定位研究进展及未来展望,为更好地研究和利用杂种优势位点或基因提供帮助。     

植物杂种优势遗传基础研究进展

杂种优势广泛应用于农业生产中,其遗传基础研究也取得了系列进展。显性学说,超显性学说和上位性学说这三个经典假说都找到了遗传上的新证据。随着大规模测序技术的发展,全基因关联分析、基因组结构变异、转录组、蛋白组、表观基因组的兴起为植物杂种优势的预测带来了新的机遇和挑战。本综述对杂种优势遗传机理的最新研究进展进行了评述,对未来植物杂种优势研究的方向和策略进行了思考,提出了植物杂种优势分子遗传机理研究的新策略。     

基于组学的作物杂种优势研究进展

杂种优势,又称杂种活力,是指来源于物种内不同品种或者不同物种间杂交后代在生物产量、生长势以及育性等方面均优于亲本的现象。目前对于杂种优势形成的遗传机制一直停留在假说层面。分子标记技术的飞速发展为杂种优势的遗传机制研究提供了新的途径,在不同作物中,已证实显性、超显性和上位性效应对杂种优势的形成均有贡献。随着基因组、转录组、蛋白组等多组学技术及表观遗传学技术的兴起,为在全基因组水平研究杂种优势提供了机会,更有利于从不同角度对杂种优势形成的遗传基础进行全面解析。本研究从杂种优势位点定位,杂交种相对于亲本的转录组水平,蛋白质水平及表观调控改变等方面进行了概述,为全面深入理解杂种优势及更好地研究、利用杂种优势提供帮助。     

水稻杂种优势遗传基础研究进展

杂种优势是一种普遍而广泛存在的生物学现象,作物杂种优势的遗传基础研究虽经历了百余年,但对其遗传机理的认识仍不甚深入。然而,在作物杂种优势的应用技术研究和杂交种的培育方面,成效斐然。本研究从杂种优势的经典遗传假说、水稻QTL单位点与杂种优势、QTL互作与杂种优势及基因差异表达与杂种优势等方面,综述了水稻杂种优势的遗传研究进展,提出在不同的杂交水稻组合中,显性作用、超显性作用和上位性互作效应均有体现,有利显性位点的积累可能是水稻亚种内杂种高产的基础,而少数超显性位点及基因间的互作可能在亚种间杂种优势中发挥着更重要的作用。随着籼粳亚种间杂种不育的遗传机制的破解,采用在籼稻或粳稻遗传背景下,通过籼渗粳或粳渗籼利用籼粳亚种间杂种优势的技术策略,已实现了杂交水稻高产育种的新跨跃。     

自交衰退新解

本文在综合基因组学、系统生物学、现代分子生物学最新发展的基础上,提出了遗传物质缺失致使自交衰退新假说。遗传物质缺失致使自交衰退假说认为：由于同源染色体遗传物质存在差异,存在差异的遗传物质在自交后有不存在于自交子代的可能,从而造成自交子代相对于亲本的遗传物质缺失,致使自交子代衰退。本文通过一个实例论证这一假说,并运用这一假说解释三个遗传学现象。最后,比较隐性有害基因纯合致使自交衰退和多基因平衡破坏致使自交衰退学说的错误,并从遗传物质缺失致使自交衰退的角度解析了杂种优势。     

为分析异源多倍体“固定杂种优势”建立的甘蓝型油菜人工合成系

异源多倍体广泛地分布在植物王国中，它们的成功生长可以用不同基因组上的部分同源基因的正向互作来解释，这与杂合二倍体基因型中引起杂种优势的一个基因的不同等位基因间的正向互作相似。异源多倍体纯合基因型中也会发生这种互作，因此被称为“固定杂种优势”。据我们所知，目前尚无实验数据来支持这种假说。     

鸭亲本间遗传距离与杂交后代杂种优势关系的研究

运用随机扩增多态DNA方法,对樱桃谷鸭、麻鸭及其杂交一代和用F1作为母本再与父本番鸭属间杂交培育的三元杂交半番鸭(F2)基因组DNA进行了遗传分析。结果表明,RAPD可用于有效标记鸭品种之间遗传亲缘关系和杂种优势预测;在所使用的20种随机引物中,5个鸭种共产生760条带,其中多态性带568条,占总条带数的 74．7％,说明鸭群体具有较为丰富的遗传多样性;杂交一代多态性位点比例为67．9％,遗传相似度为0．822 7,三元杂交二代多态性位点比例为83．1％,遗传相似度为0．826 4。说明三元杂交子二代的杂种优势可以用杂种优势理论中的显形假说来解释。     

遗传物质淘汰、优胜、组成规律,自交衰退、生物濒危、杂种优势新解

本研究先论证了"隐性有害"基因纯合致使自交衰退的本质是有利遗传物质缺失,定义了有利遗传物质、有害遗传物质、偏中性遗传物质。提出了物质淘汰定律和遗传物质优胜定律,遗传物质淘汰定律认为:一般来说,在一定的环境标准下,越有害的遗传物质淘汰可能性越高,越有利的遗传物质淘汰可能性越低,越有害的遗传物质淘汰速度越快的可能性越高。遗传物质优胜定律认为:一般来说,在一定的环境标准下,越有害的遗传物质遗传给后代或者扩散到群体的机会越少,越有利的遗传物质遗传给后代或者扩散到群体的机会越多,越有利的遗传物质扩散到群体速度越快的可能性越高。基于遗传物质淘汰定律、遗传物质优胜定律及生物体内除害系统推导出遗传物质组成定理,遗传物质组成定理为:在一个长期稳定的外在环境下,在此外在环境下长期进化或者生存的生物,以此外在环境和生物体内环境为标准,其体内遗传物质组成成份为:有利遗传物质占大多数或者绝大多数,偏中性遗传物质占少数或者极少数,有害遗传物质能够存在的概率极小,即使存在有害遗传物质也只有一个或者少数几个。基于遗传物质组成定理和异交生物同源染色体上遗传物质存在差异的基础上提出异交生物自交衰退新假说,该假说认为:在长期稳定的一定环境下,一般来说,由于异交生物同源染色体上遗传物质存在差异,存在差异的遗传物质或者说不同时存在于同源染色体的遗传物质在自交后有不存在于自交子代的可能,造成自交子代相对于亲本有利遗传物质缺失,导致出现2种结果:第一种有利遗传物质缺失不影响其它遗传物质致使有利遗传物质相对应的有利性状消失;第二种由于有利遗传物质缺失导致一些相关的有利遗传物质部分或者全部失去有利性,并导致后续的生理生化向全部失去或者部分失去其有利性的方向发展,致使相关有利性状消失或者向衰退的方向发展;最终致使自交子代相对于亲本衰退。基于有利遗传物质缺失致使自交衰退假说,提出内外协同物种濒危假说或者灭绝假说。该假说认为:由于有害外在因素(或者说有害外在环境)使生物大群体消亡变成或者分割变成小群体,小群体内生物容易发生近交,致使后代有利遗传物质缺失并导致一些相关的有利遗传物质部分或者全部失去其有利性,其后代适应外在环境的能力更差,更加容易死亡,导致群体数量进一步减少,进一步提升近交的概率,如此内因、外因协同恶性循环作用最终致使生物灭绝。提出了拯救濒危物种的技术方案。指出了杂种优势是一个相对性的概念,提出了研究杂种优势的简化方法,基于研究杂种优势的简化方法提出了研究杂种优势的最佳技术之一-基因编辑技术。基于研究杂种优势的简化方法和从有利遗传物质缺失致使自交衰退假说推导出进化意义上(以自然环境为标准)的杂种优势机理和育种上的杂种优势机理,最后归纳出杂种优势形成的一般或者通用规律,其内容是:在一定的生长环境下,依据一定的标准,(1)获得有利遗传物质不影响其它遗传物质致使杂交子代获得有利遗传物质相对应的有利性状;(2)除去有害遗传物质不影响其它遗传物质致使杂交子代相对应的有害性状消失;(3)获得有利遗传物质导致杂交子代体内一些相关的遗传物质获得有利性或者增加有利性或者减轻有害性或者除去有害性或者有害性转变为有利性,并导致后续的生理生化获得有利性或者增加有利性或者减轻有害性或者除去有害性或者有害性转变为有利性,致使获得相关的有利性状或者相关有利性状向获得优势方向发展或者相关有害性状向减轻有害性的方向发展或者除去相关有害性状或者相关的有害性状转变为有利性状;(4)除去有害遗传物质导致杂交子代后续可能发生一些的过程及结果同上。(5)获得父本、母本中一些相对比较好的遗传物质,替换或者除掉一些不如这些遗传物质的遗传物质,导致杂交子代后续可能发生一些的过程及结果同上。     

杂种优势预测研究进展

杂种优势预测对于杂种优势的利用具有重要意义,然而传统的杂种优势预测方法由于要花费大量的人力、物力和财力,限制了杂种优势的进一步利用。几十年来,育种工作者从亲缘关系、生态类型、生理生化和数量遗传等不同方面,进行了大量的研究,提出了许多预测杂种优势的方法。通过概述有关杂种优势预测,及数量性状、同工酶、分子标记亲本间遗传距离和杂种优势关系的研究现状．对杂种优势预测的发展方向进行了展望。     

棉花杂种优势表达机理研究进展

从棉花杂种优势性状表现、配合力分析、生理生化研究、遗传距离与杂种优势关系等方面分析了棉花杂种优势机理研究进展,并提出了从基因水平研究棉花杂种优势,更能确切地反映杂种优势表达机理。     

利用热带种质资源构建温带玉米杂群和杂种优势模式的商榷

概括分析了热带玉米种质的遗传组成,地理起源,配合力效应以及热带地区或国家主要应用的种质类群和杂种优势模式,结合我国主要利用的杂种优势群和杂种优势模式,就如何充分利用热带种质,拓宽我国玉米育种的种质基础,构建我国新型杂种优势群和杂种优势模式等进行了讨论。     

玉米杂种优势类群的划分方法

玉米育种主要利用的是杂种优势,所以杂种优势类群的划分是玉米育种的重要内容。准确合理的划分玉米杂种优势群,探索最优的杂种优势模式,是选育优良组合的前提。在对玉米种质改良、扩增及创新时也必须遵循杂种优势群间优势模式的原理,这样才能避免事倍功半、浪费资源、提高育种效率。我国育种者对杂种优势类群和优势模式进行系统研究较晚,     

Application of Molecular Markers in Studying on Crop Heterosis

概述了分子标记的种类，分析了杂种优势研究中常用的几种分子标记的原理、特点。综述了分子标记在作物杂种优势群划分和杂种优势利用模式构建、杂种优势预测以及杂种优势遗传基础研究中的利用现状。并对分子标记在杂种优势研究中的进一步利用进行了展望。     

辣椒杂种优势分析

以辣椒11个品种双列杂交14个组合为材料,对辣椒的13个性状进行了杂种优势研究,发现辣椒的杂种优势普遍存在。各性状间优势差异较大,且各性状在不同组合间优势的表现也不同;农艺性状的杂种优势较强,品质性状的杂种优势较弱;杂种优势强的性状,不同组合间优势变异幅度较大,杂种优势弱的性状各组合间差异较小。     

杂种小麦光合特性杂种优势的日变化研究

为阐明杂种小麦光合特性杂种优势的日变化规律以及和环境因子的相互关系,本研究以普通小麦杂交种‘陕垦6号’及其亲本为材料,采用Li-6400光合作用测定仪分别测定了开花期、灌浆前期、灌浆中期、灌浆后期的光合参数,然后对各参数的杂种优势进行了计算与分析。研究表明净光合速率和气孔导度的杂种优势在开花期最弱,灌浆中期最强。在灌浆前期,净光合速率在上午为正向杂种优势,下午为负向杂种优势。气孔导度则上午为负向杂种优势,下午为正向杂种优势;蒸腾速率的杂种优势在灌浆前期最弱,灌浆中期最强。水分利用效率的杂种优势在开花期最弱,在灌浆前期表现最强,到了灌浆后期又开始下降。灰色关联度分析表明小麦光合杂种优势的主要环境影响因素是大气CO2浓度。所以宜在灌浆中期进行高光效品种的选育,可以有效的发挥小麦的光合杂种优势,同时在不同时期合理利用水分利用效率进行田间管理。