大豆轮回亲本回交效应的研究

大豆轮回亲本回交效应的研究黑龙江省农业科学院大豆所栾晓燕，陈怡，杜维广，张桂菇，满为群，谷秀芝在大豆育种中，种质资源和亲本选配是大豆育种的基础。再加上适宜的杂交方式，就为有效选择提供了可能性。随着育种工作的不断深入，大豆育种家们已经认识到引用外来资源...     

大豆蛋白质含量及产量的回交效应分析

以两个杂交组合（组合Ⅰ：吉林28×吉林27;组合Ⅱ：吉林26×吉林20）的F1与其亲本分别回交,形成B1F1、B2F1世代,自交加代形成B1F2和B2F2及B1F3和B2F3世代,分析了高蛋白和高产亲本回文对后代蛋白质含量及籽粒产量的影响。结果表明,回交后代BF1和BF2平均蛋白质含量及BF2变异幅度随回交亲本蛋白质含量的高低而变化。BF2蛋白质含量总变异幅度略小于F2,并随回交亲本蛋白质含量的高低,表现为偏态分布。与低蛋白高产亲本回交,BF2群体中低蛋白个体的比例增加,小于或等于低值亲本的比例两组合分别为9．2％和16．4％;相反,以高蛋白品种作回交亲本的BF2世代,高蛋白个体的比例提高,大于或等于高值亲本的比例,两组合分别达50．4％和36．4％。回交后代BF2、BF3平均产量与亲本产量水平方差分析结果呈现与蛋白质含量变化的相反趋势。     

基于60K芯片的玉米回交群体精准背景选择策略

利用Maize 6H-60K芯片对京724/京92/京92的BC1代群体进行分子标记辅助背景选择,结合SNP数据特征和回交群体分离特征,开发出一套精准背景选择策略(ABSS:Accurate Background Selection Strategy)及相关算法。从统计结果中选取背景回复程度最高的一批单株作为下一代回交群体的亲本材料。基于Maize 6H-60K芯片分析和筛选产生的28 910个多态性位点,可以对727个样品的背景回复程度进行精细排序,样品背景回复率大部分分布在0.30～0.75(约占样品总数的94.1%),背景回复率在0.75及以上的样品比例为1.8%。通过分析回交群体重组交换规律以及背景回复率与株高的相关性,进一步验证Maize 6H-60K芯片数据和ABSS的准确性。利用Maize 6H-60K芯片结合ABSS可以精细选择背景回复程度高、重组交换频率相对较低的单株,显著提高背景选择效率,为设计玉米回交群体规模提供参考价值。     

大豆灰斑病抗性回交分析及抗病中间材料的选择

利用育种中常用的回交方法，对５个回交组合在人工接种大豆灰斑病菌１０个生理小种条件下，研究后代的抗病性。结果表明，双亲抗、感性差异大的组合，后代分离出的抗病材料略高于或接近于双亲抗病的组合；后代与抗病亲本回交一次的ＢＣ１２Ｆ２和与抗病亲本回交二次（ＢＣ２２）的后代所分离的抗病材料比例较高，约占总数的１／４。     

高低肥力对大豆品系的选择效应比较

以６个大豆杂交组合的Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４代为材料,以高产为目标,以系谱法在高、低肥下同时进行连续世代选择。１９９４年在两种肥力下生组合各决选２个最成品系。１９９５年在３种肥力下,以同一方案研究了不同土壤肥力的选择效应。结果表明,高、低土壤肥力具有不同的选择效应。高肥更得选择高肥下产量较高,低肥下产量较低的品系;低肥更利于选择低肥下产量较高,高肥下产量较低的品系;高肥比低以在选择两种能力下产量均较高的     

玉米群体的轮回选择效应

为了提高控制籽粒产量的优良等位基因频率,对玉米群体进行轮回选择。对轮回选择群体进行评价,以估计对改良籽粒产量的选择反应,和比较不同方法对改良籽粒产量的相对效应。在4种田间环境里对10个群体及其改良品系以及原始群体和改良系的S_1代进行了评价。估计10个群体及其S_1代对不同选择方     

玉米不育系回交转育群体背景选择效果的研究

以玉米细胞质不育系cms-合344为供体亲本、辐63018为轮回亲本,构建BC_1和BC_2群体,研究利用SSR标记进行遗传背景选择加速回交转育不育系的效果。选用两亲本间多态性好的并覆盖玉米10条染色体的60个SSR标记进行轮回亲本的遗传背景分析。结果表明,对两群体遗传背景回复率分析,86株BC_1群体背景回复率平均值为74.41%,63株BC_2群体背景回复率平均值为87.36%,BC_1群体表型与分子标记辅助选择相似度均较高的株系有9株,BC_2有8株。对两群体进行不同标记数目分析,两群体中使用40个标记与总数60个标记所计算的背景回复率基本相同,相关系数分别达到0.96和0.95以上。     

大豆蛋白质及脂肪含量的遗传与选择效果研究：Ⅰ.正反交效应与配合力

以高产、高蛋白、高脂肪三类5亲本轮配杂交的F_1代资料,按Griffing方法模型1,对5种主要农艺性状分析了正反交效应和配合力。全部10组合平均各性状正反交差异均不显著,不存在母体效应。配合力分析表明:不同类亲本性状水平与值大小关系密切,值与值有一定关系。优质性状、产量性状与籽粒外观品质性状的配合力存在符合育种要求的互补作用。优质亲本的其它农艺性状水平也很重要。     

水稻回交群体剑叶性状综合评价及QTL定位

【目的】通过对水稻剑叶性状的综合评价,明确剑叶相关性状间及与6个农艺性状的关系。检测剑叶相关性状的QTL,为优良株型品种选育,剑叶性状基因的精细定位和克隆奠定基础。【方法】以日本优质粳稻品种越光和葡萄牙粳稻地方种Bertone构建的回交群体两个世代为实验材料,利用BC₃F₁群体基因型构建遗传连锁图谱;测定亲本和BC₃F₂群体各株系剑叶SPAD、剑叶长、剑叶宽,计算剑叶长宽比、剑叶面积;利用隶属函数和标准差系数赋予权重法获得剑叶性状综合评价值(D值),分析其与6个农艺性状间的关系。分别利用单标记分析(SPA)和区间作图(IM)检测水稻剑叶相关性状QTL。【结果】在抽穗灌浆期,两亲本剑叶SPAD值呈现先升高后降低的动态变化。BC₃F₂群体的5个剑叶相关性状变异丰富,总体表现趋向轮回亲本越光。4个剑叶形态性状间相关性均达到极显著水平,与剑叶SPAD的相关性不显著。主成分和逐步线性回归分析表明剑叶宽、剑叶SPAD、剑叶长、剑叶面积是影响剑叶综合评价值(D值)的主要因子。高D值株系的株高、穗长、茎基粗和单株产量均极显著高于低D值株系,两者的分蘖数和有效穗数差异不显著。共检测到18个控制剑叶性状的QTL,分布在水稻第1、4、7和8染色体上,贡献率分布范围为4.00%~28.00%(SPA)和3.41%~27.00%(IM),除qFLSPAD1之外的17个QTL增效基因均来自Bertone。在第8染色体上的RM22720-RM404区间发现1个QTL簇,含6个主效QTL,分别为qFLL8.1、qFLL8.2、qFLA8.1、qFLA8.2、qD8.1和qD8.2。【结论】获得了剑叶宽、剑叶SPAD、剑叶长和剑叶面积4个评价剑叶性状的关键指标;明确了剑叶性状与单株产量之间的正相关关系;检测到18个剑叶相关性状QTL,位于第8染色体RM22720-RM404区间的QTL簇,是影响剑叶性状的1个重要染色体区域。     

野生大豆导入系对蛋白质含量相关位点的上位性分析

利用野生大豆ZYD00006和栽培大豆绥农14所构建的回交导入系群体BC3F3代为研究材料,选择亲本间存在差异的121个SSR标记对114个株行材料进行基因型分析;利用T测验对含野生大豆纯合双导入位点(即B-B位点组合)植株表型值与绥农14表型值进行检测,以P≤0.05作为阈值,共获得104对B-B位点对表型影响显著,再经T测验,28对互作位点存在上位性效应,其中正向上位性效应位点10对,负向上位性效应位点18对,本研究结果揭示了上位性效应对大豆蛋白质含量性状的重要影响,同时这些位点信息将为大豆高蛋白分子辅助育种研究提供重要的理论基础。     

利用RAPD技术分析野生大豆×栽培大豆后代品系遗传组成

本研究通过对育成品系及亲本 DNA组成位点的分析 ,探讨亲本遗传物质在后代中所占的比例 ,为大豆育种提供理论指导。本研究所用的三个优良品系 870 2 -2-4、870 2 -2 -8、8650 -1 -4是从种间杂交组合 { (固新野生大豆 (P1) (承豆 1号(P2 ) (通交 81 -1 543 (P3) }选育出的。前 2个姊妹系是在组合 (P1× P2 )的 F2 代用P3进行回交选育成的 ,8650 -1 -4是在组合 (P1× P2 )的 F1代用 P3回交选育成的。用 79个引物进行 RAPD分析亲本及后代品系细胞核 DNA,其中 1 5个引物在亲本间具有多态性 ,这 1 5个引物总扩增位点 1 2 1个 ,P1、P2 、P3的特异位点数分别是 1 9、4、9个 ,表明野生大豆的遗传基础丰富。 870 2 -2 -4具有 P1、P2 、P3的特异位点数分别是 2、2、5个。 870 2 -2 -8具有 P1、P2 、P3的特异位点数分别为 1、2、8个 ,农艺性状表现更象 P3,如荚熟色、褐斑率。8650 -1 -4具有 P1、P2 、P3的特异位点数分别为 1 1、1、2个 ,在农艺性状上更多的继承了野生大豆的遗传特点 ,如多荚、多分枝。证明RAPD技术对于研究亲本和后代遗传关系是有效的。另外 ,亲本的一些特异位点在后代中加强 ,可能与杂种优势有关 ,但有待于进一步研究     

掖81162回交导入系产量相关性状评价及配合力分析

以53个玉米自交系为供体创造的85份掖81162回交导入系(BC_3F_6)为材料,评价其产量及相关性状,并将供试回交导入系与分属不同类群的4个测验种按照NCII设计配制344个杂交组合,评价供试回交导入系的配合力水平。结果表明,C22、C39、C40、C46、C47、C61、C69、C75和C85等9个回交导入系各有6个性状上优于轮回亲本。回交导入系C14、C64各有5个产量相关性状一般配合力效应优于轮回亲本,C06、C26、C28、C29、C30、C43、C69、C73、C79和C84各有4个产量相关性状一般配合力效应值优于轮回亲本。单株产量特殊配合力效应排在前5位的组合分别是四-444-1208×C12、四-444-1208×C79、四-444-1208×C84、Mo17-042×C40、四-444-1208×C38。     

大豆品种杂交回交后代生育时期结构的遗传改良

采用2个辽宁省育成的有限结荚习性大豆品种和2个美国俄亥俄州立大学育成的亚有限结荚习性品种进行杂交和回交,对其后代生育时期结构的遗传改良效应进行了研究.结果表明:有限结荚习性亲本生殖生长期、开花期、结荚期的天数均显著低于亚有限结荚习性亲本,用有限型品种做轮回父本或母本对其回交后代营养生长期和结荚期的天数均无显著影响,杂交母本对有限型亲本回交后代生育时期结构的影响较大,用亚有限型亲本做轮回亲本对其回交后代生育时期结构的影响也较大.     

野生大豆ZYD00006回交导入系构建

为挖掘野生大豆优异稀有基因,2006年至今以栽培大豆绥农14（轮回亲本）与野生大豆ZYD00006（供体亲本）为双亲材料,经杂交、回交,标记辅助选择构建获得一套覆盖野生大豆全基因组的染色体片段导入系（代换系）。该群体共 192个株系,包含野生大豆目标导入片段 237个,平均每个连锁群的导入片段个数为 11.85个;导入片段总长度1865.17 cM,覆盖整个基因组的82.43%。其中L连锁群野生大豆基因组覆盖率最高,为100%,N连锁群覆盖最低为 53.17%。最长导入片段 43.30 cM,最短导入片段 0.22 cM。高度一致的遗传背景对大豆重要基因及野生大豆特有优异基因挖掘具有重要意义。同时,野生资源的引入极大丰富了栽培大豆的遗传基础,进而使得导入系后代表型变异丰富,为大豆遗传育种提供重要的材料基础。     

作物回交导入系的构建与应用

回交导入系是利用回交及标记辅助选择的手段构建而成的遗传与育种材料。经过多代回交,后代材料在轮回亲本的遗传背景下只包含一个或少量供体亲本染色体片段,因此,可作为QTL分析的重要材料。同时,多代回交有利于打破优异基因与不良基因的连锁,优异基因导入到整体表现优良的轮回亲本材料中,进而实现对育种材料的改良。鉴于其一致的遗传背景,导入系在QTL精细定位和基因克隆、QTL间互作研究、遗传验证及作物聚合育种和分子设计育种中均发挥重要的作用。本文对回交导入系的构建及其在作物遗传育种中的应用进行综述。     

基于语义分割的大豆主茎精准表型自动获取及其在导入系材料选择中的应用

大豆导入系群体的构建和材料的选择是大豆育种的重要手段之一,而针对某一具体表型的材料选择不仅能够提高育种效率,而且还能够加快定位目标性状基因的进程。本研究针对由绥农14(轮回亲本)和野生野生大豆ZYD00006(供体亲本)为双亲构建的导入系(190个个体),采用机器视觉中的语义分割技术,对主茎相关表型进行了自动提取,实验结果表明:此方法完全可以取代人工测量且具有良好的可移植性,同样可用于其他作物的表型获取。在此基础上,本研究针对大豆主茎相关表型,对参试材料进行系统聚类,结果明确给出各参试材料(近等材料)基于主茎表型的聚类情况。这一结果将成为针对主茎表型进行材料选择的重要依据,同时依据这一结果可以大大加快主茎相关表型基因的定位。     

基于大豆导入系群体结瘤相关性状QTL定位及基因挖掘

氮元素是植物生长所需的重要营养元素之一,生物固氮是大豆生长所需氮元素的重要来源。本实验室以绥农14为母本,野生豆ZYD00006为父本构建一套覆盖野生大豆全基因组的导入系群体。基于大豆导入系群体对结瘤数目和干重进行QTL定位,定位到3个QTL与根瘤干重相关,分布在N、M和D2这3个连锁群上,定位到5个QTL与根瘤数相关,分布在K、F、J和D2这4个连锁群上,在D2连锁群这两个性状有重叠区段(7.20-7.79Mb)。针对这个重叠区段的63个基因进行基因注释,选择到6个与共生、抗病相关的基因作为候选基因进行下一步验证。qRT-PCR分析表明根瘤菌侵染期间Glyma.17G097000基因表达模式与对照相比差异很大。Glyma.17G097000属于GmHIR基因家族,在大豆基因组中发现了11个家族成员。GmHIR家族基因结构相似性很高,基因表达有组织特异性。大豆HIR蛋白有Stomatins和Prohibitin两个结构域,能够参与离子通道调节等生理过程,与植物抗病和细胞周期有关。GmHIR基因来源于四个祖先,进化过程中是高度保守的。对GmHIR基因家族11个成员qRT-PCR检测,结果显示根瘤菌感染期间Glyma.05G029800、Glyma.09G154400和Glyma.17G097000这三个基因与对照相比表达模式差异较大。结果表明这三个基因可能在大豆共生体系建立中起着重要的作用,参与根瘤菌与大豆共生体系建立过程中的离子通道调节和免疫反应。本研究为大豆-根瘤菌共生机制研究奠定基础并提供有效候选基因。     

玉米染色体单片段导入系的构建与应用研究现状

准确鉴定和定位玉米的重要数量性状基因位点是分子标记辅助选择和基因克隆的基础,传统的分析群体遗传背景复杂,很难对单个数量性状基因位点进行准确鉴定和定位。在简述作物近等基因系研究的基础上,讨论玉米单片段导入系的构建及其应用概况,并对单片段导入系这一玉米育种及分子生物学研究技术平台的未来进行了展望。