玉米的杂种优势群和杂种优势模式

划分玉米育种材料的杂种优势群和构建杂种优势模式表明,杂交育种技术向理论思维方式的靠近,反映出指导思想与观念的飞跃。尽管至今还不了解杂种优势的形成原因,但杂种优势群的划分具有重要的指导意义,使自交系选育、尤其是二环系的选育技术,群体合成与改良技术和杂交种选配技术及育种研究管理技术等在一定程度上摆脱盲目性。数量遗传学方法与分子生物学技术的结合,将促进对杂种优势群的划分研究,同时也推动了相关学科的研究进展。     

玉米自交系杂种优势群划分的研究综述

杂种优势群和杂种优势模式的概念已为育种工作者熟知，并广泛应用于育种实践，在玉米育种中尤为突出，已构建了一些著名的杂优模式，并为国内外工作者所沿用，如美国玉米带的Lancaster群xReid群、欧洲的美国马齿X欧洲硬粒等。杂种优势群是根据育种需要人为划分的群体，是指遗传基础广阔、遗传变异丰富、具有较多的有利基因、较高的一般配合力、种性优良的育种群体。杂优模式是指两个不同的群之间有较高的基因互作效应、较高的特殊配合力，相互配对产生强优势杂交种的配对模式。     

利用SNP芯片解析油菜杂交种丰油10号的遗传基础

为解析高产稳产油菜品种丰油10号的分子遗传学基础,利用油菜60K SNP芯片对丰油10号及包括其2个亲本在内的20份骨干亲本系进行了基因型分析。结果表明：20份骨干亲本系间的遗传距离变幅为0.123~0.463,平均为0.348。丰油10号母本22A和父本P087-2间遗传距离为0.375,高于平均遗传距离。聚类分析将20份骨干亲本系划分为4个类群,其中母本22A归在类群Ⅰ,父本P087-2归在类群Ⅳ。基因组比较发现杂交种丰油10号与母本22A的相似性比例为64.77%,与父本P087-2的相似性比例为62.89%,其中有30.78%的基因组杂合区段来源于双亲不同基因型间的组合。同时发现丰油10号与父母本在19条染色体上的多态性比例存在比较大的差异。该研究为后续油菜品种的选育提供理论指导。     

基于产量相关性状SSR分子标记的大豆杂种优势群划分

利用杂种优势可显著提高大豆单产,但亲本的创制及杂交组合的配制缺乏有效的理论指导,导致杂交种组配工作存在盲目性,强优势大豆杂交种的产出周期较长。针对上述问题,以中国东北部和国外的43份亲本为材料,利用经过筛选的14个大豆产量性状相关SSR分子标记进行遗传多样性分析和杂种优势类群划分。结果发现,所用SSR标记共扩增出31个等位变异位点,平均每个标记检测到2.2143个等位变异位点,变幅为2.0000~4.0000;主效基因频率为0.4419~0.9302,平均为0.6817;基因遗传多样性指数为0.1298~0.6101,平均为0.4043;多态性信息含量为0.1214~0.5272,平均为0.3280。根据遗传距离将43份亲本材料划分为2个类群;25个杂交种的35份亲本材料分属于2个类群;且27个杂交种的39份亲本材料为国内和国外材料之间配制的杂交组合,反映出中国东北与国外材料之间存在较强的杂种优势。对本研究所用的杂交种亲本间遗传距离分析发现,遗传距离在0.4~0.6时杂种优势利用效率较高。上述结果为优异亲本的选育方向和强优势杂交种亲本的合理组配提供参考。     

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。     

结球甘蓝产量性状的配合力与杂种优势分析

结球甘蓝全株重和叶球重是其产量性状的重要构成因素。研究其配合力和杂种优势表现,对甘蓝杂交育种和创制高产结球甘蓝杂交种具有重要意义。本研究通过6×7不完全双列杂交设计,对结球甘蓝产量性状的配合力效应和F₁代杂种优势表现进行了分析,并基于SSR标记对13个亲本进行了聚类分析和遗传距离计算。结果表明,亲本880014、739和12119的产量性状一般配合力效应好,可作为优良的亲本材料。产量性状特殊配合力效应值高的组合为15109×01-20、12119×01-20、1602×13127和15109×739;产量性状杂种优势好的组合是1344×99011、1344×739、15109×739和12119×01-20。综上,15109×739和12119×01-20是具有增产潜力的优良组合。在中等遗传距离条件下,杂交组合产量性状特殊配合力好,杂种优势强。     

利用 SNP 标记划分玉米地方种质杂种优势类群

利用 1021 个 SNP 标记对 20 份参照物和 100 份地方种质资源的基因型进行分析,结果表明,1021 个 SNP 标记在供试材料中的平均多态性信息含量（PIC）为 0.295,杂合率在 0~29.3% 之间,平均杂合率为 2.5% ;缺失率在 0~19.4% 之间,平均缺失率为 1.7%。120 份地方种质间遗传距离变化范围为 0.453~0.653。根据遗传距离信息,通过 NJ 聚类分析,将供试的 120份地方种质划分为 7 个杂种优势群,划群结果和系谱来源具有较好的一致性,100 份河南地方种质全部聚为一类,被划分为黄源群,表明来自河南的地方种质遗传背景相同,亲缘关系较近,纯合度较高。其中遗传距离最小的 2 个地方种质资源是短腿玉米和黄马牙,纯合度较高,遗传关系最近,遗传距离为 0.010。研究结果可作为杂优模式的选择依据。     

大豆亲本间遗传距离与杂种优势的相关性研究

为提高杂交育种效率,有必要对杂种优势预测进行探索。本研究选用国内外不同地区10份材料,按NCⅡ不完全双列杂交法组配45个杂交组合,利用SSR分子标记遗传距离预测大豆亲本间杂种优势。结果表明：10份亲本中检测到417个多态性等位基因变异,多态性位点变化范围为2~5个,遗传相似系数(GS)变幅为0.520~0.695,平均GS值为0.5996。10份供试材料被分为两大类,F₁杂种优势值从3.4%~42.1%,F₁性状均具有不同程度正向杂种优势。其中,单株粒数杂种优势与遗传距离的相关系数为0.461,达显著水平。其余8个农艺、品质性状与遗传距离的相关系数未达显著水平。初步认为,利用该174个SSR分子标记检测亲本间遗传差异,对本研究10份大豆亲本间杂种优势预测效果不显著。利用分子标记遗传距离预测大豆亲本杂种优势的方法有待进一步研究。     

基于SNP芯片划分CIMMYT和广西玉米自交系杂种优势群

CIMMYT玉米自交系在广西具有较好的适应性，目前利用CIMMYT和广西玉米自交系杂交已成功选育出许多适合广西种植的玉米新品种。为了解CIMMYT和广西玉米自交系间的杂种优势关系，本研究以20份CIMMYT自交系和169份广西自交系为供试材料，以5份中国骨干自交系和4份广西骨干自交系作为参照系，利用10K玉米SNP芯片进行全基因组扫描，开展遗传相似性、系统进化树和主成分分析，划分参试材料的杂种优势群。研究结果表明，189份玉米自交系绝大多数杂合率均小于10%，纯合度较高。CIMMYT自交系相互间遗传相似性较高，与广西玉米自交系间遗传相似度较低。进化树和主成分分析将189份自交系分为PB群、SPT群、‘桂单162-0810’母本群、‘桂单162’父本群、‘桂单0810’父本群和其他类群，其中大部分CIMMYT玉米自交系属于SPT群，大部分广西玉米自交系属于‘桂单162-0810’母本群、‘桂单0810’父本群和其他类群。可见，CIMMYT与广西玉米自交系间遗传差异较大，大多属于不同杂种优势群，两类自交系进行杂交能够较大概率获得优良玉米品种。     

基于SNP标记的陕单609杂优模式分析

采用遗传背景清晰的22份玉米自交系作为参照,利用SNP标记从分子水平对玉米陕单609(91227x昌7-2)的杂种优势模式进行分析。结果显示,24份材料的SNP标记平均检出率为0.93;2704个SNP标记的平均多态性信息含量(PIC)为0.32。遗传距离和聚类分析结果表明,91227与来源于Reid种质的PH6 WC、郑58和掖478等自交系遗传距离较近,而与来源于Lancaster种质的Mo17、来源于塘四平头种质的昌7-2距离较远。遗传距离较远可能是陕单609具有较强杂种优势的遗传基础,推断陕单609的杂种优势模式为Reidx塘四平头。     

作物杂种优势群与杂种优势模式研究进展

根据有关文献资料,从系谱分析法,数量遗传学方法和分子标记法对玉米、小麦、水稻等作物杂种优势群与杂种优势模式的研究进展及作物种质创新与杂种优势群进行综述,重点介绍了我国在这一领域所取得的进展,并提出了进一步划分我国作物杂种优势群的必要性.     

CIMMYT和我国玉米种质群体的配合力及杂种优势分析

采用NCⅡ遗传交配设计,以丹340、Mo17、掖478和黄早四为测验种,通过2年1点田间试验,分析27个国内外玉米群体（14个CIMMYT热带、亚热带群体和13个国内群体）的主要性状配合力和产量杂种优势,并划分杂种优势群。结果表明,大多数CIMMYT群体的产量和产量性状配合力及杂种优势明显优于国内玉米群体,以Suwan l、Pob43、Pob21     

高淀粉高粱种质筛选及其研究利用

选择5份高粱不育系、16份高粱恢复系、及所配制的部分高粱杂交种,化验分析淀粉含量,不育系淀粉含量变幅在72.58%～77.84%之间,恢复系淀粉含量变幅在72.33%～79.93%之间,杂交种淀粉含量变幅在74.66%～77.61%之间。研究表明,淀粉性状在F1代具有明显的杂种优势,高粱籽粒淀粉含量在杂种一代多数介于双亲之间,有的倾向于高亲含量,有的倾向于低亲含量,有的杂种一代淀粉含量超过高亲,有的杂种一代淀粉含量低于低亲,利用高淀粉双亲,可以选育出高淀粉高粱杂交种。     

粳稻杂种优势遗传基础剖析

为了解控制粳稻产量相关性状及其中亲优势的基因作用类型, 利用秀堡RIL群体及其2个回交(BCF₁)群体对株高、生育期、单株有效穗数、穗长、每穗颖花数、结实率、一次枝梗数和二次枝梗数8个性状及其中亲杂种优势进行QTL定位。共检测到58个显著的主效QTL (M-QTL), 单个M-QTL的贡献率变幅为3.3%~41.9%。77.6%的M-QTL表现为加性效应, 15.5%的M-QTL表现为部分或完全显性效应, 6.9%的M-QTL表现为超显性效应。共检测到90对显著的双基因上位性QTL(E-QTL)。在RIL群体中检测到44对E-QTL, 单对E-QTL的贡献率变幅为1.7%~8.0%, 平均3.7%。在XSBCF₁群体中检测到27对E-QTL, 其中利用BCF₁表型值检测到16对E-QTL, 单对E-QTL的贡献率变幅为12.7%~78.5%, 平均29.2%; 利用中亲优势值检测到11对E-QTL, 单对E-QTL的贡献率变幅为15.0%~71.8%, 平均40.1%。在CBBCF₁群体中检测到19对E-QTL, 其中利用BCF₁表型值检测到12对E-QTL, 单对E-QTL的贡献率变幅为2.7%~64.4%, 平均30.1%; 利用中亲优势值检测到9对E-QTL, 单对E-QTL的贡献率变幅为21.7%~64.1%, 平均40.0%。在CBBCF₁群体中, 利用BCF₁表型值和中亲优势值都检测到的E-QTL有2对。上述结果表明上位性效应是粳稻秀堡组合杂种优势的主要遗传基础。     

以半冬性甘蓝型油菜为亲本增强春性甘蓝型油菜杂种优势

以春性恢复系与半冬性品种(系)杂交后选育的16份新春性恢复系及其4个亲本系[2个半冬性甘蓝型油菜品种(系)和2个春性甘蓝型恢复系]、2个春性甘蓝型不育系为材料, 利用SSR、SRAP和AFLP分子标记技术分析材料间的遗传差异, 同时利用以上2个春性不育系分别与12个新春性恢复系和1个春性亲本恢复系Ag-5进行NCII双列杂交, 测定其杂种优势及杂种表现。16份新恢复系中除931和帐23外, 其余的14份新恢复系与2个不育系的遗传距离均大于其春性亲本恢复系与相应不育系的遗传距离, 说明导入半冬性品种遗传成分能扩大春性恢复系与不育系间的遗传差异; 配制的26个杂交组合中, 其双亲中不育系所对应保持系单株产量为高亲值的组合有15个, 其中13个组合单株产量超亲优势都强于所对应不育系与亲本恢复系Ag-5所配杂交组合, 说明导入半冬性品种遗传成分可增强甘蓝型春油菜杂种优势; 12个新恢复系分别与2个不育系所配24个组合中18个组合的单株产量都分别超过所对应不育系与亲本恢复系Ag-5所配杂交组合, 说明导入半冬性品种遗传成分能提高甘蓝型春油菜杂种的产量; 新恢复系与2个不育系杂交后代的抗病性均强于其亲本恢复系与相应不育系杂交后代的抗病性, 说明导入半冬性品种遗传成分能提高春性甘蓝型油菜杂交种抗菌核病的能力。研究结果表明, 半冬性甘蓝型油菜品种可能为春油菜杂交育种提供有价值的遗传资源。     

主要温带玉米自交系杂种优势群的划分

玉米杂种优势群及其模式的研究对于提高育种准确性和预见性具有重要意义。本研究以我国主要玉米杂交种的亲本为材料,利用SSR标记的遗传距离划分优良玉米种质的杂种优势群。选用的110对SSR引物对30份温带玉米自交系进行分析,共检测到546条带,表明该30份自交系在分子标记水平上具有较丰富的遗传多样性,其PIC变异范围在0.1115~0.91之间,平均为0.652,大部分集中在0.5~0.8之间。根据SSR分析结果计算30个自交系之间遗传距离并进行聚类分析,可将30份自交系划分为7个杂种优势群:第一类是P类群,有P007、齐319、丹599、沈137、178、P138和87-1共7个自交系;第二类是以黄早四等为代表的唐四平头群,共6个系,有K12、Q1261、黄野四-3、黄早四、冀35和昌7-2;第三类是Reid群,有478、B73、K14、黄C和沈5003共5个自交系;第四类是以自330等为代表的自330群,共有4个自交系,包括中综3、中综31、自330和丹340;第五类是E28群,包括E28以及二环系—郑22;第六类是Lancaster群,包括Mo17、荻唐黄17和齐205共3个自交系;此...     

利用SSR标记划分爆裂玉米杂种优势群的研究

利用113对SSR多态性引物研究了来源比较广泛的56个爆裂玉米自交系的遗传多样性，并初步进行了杂种优势群划分。结果表明：供试自交系问存在较丰富的SSR多态性；56个爆裂玉米自交系可划分为6个杂种优势群，其中Ⅰ，Ⅴ，Ⅵ类群以国内种质选系为主，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ类群主要为外引杂交种选系，第1类群又可分为3个亚群。该分群结果与杂交组合的组配效果相吻合，高优势组合的亲本均属于不同的优势类群(亚群)，而在类群(亚群)内未组配出优良组合。SSR标记可以用于研究爆裂玉米自交系的种质基础。     

黄瓜数量性状遗传距离与杂种优势关系的研究

探讨数量性状遗传距离与杂种优势的关系,为黄瓜新品种的选育提供理论依据。选择5份黄瓜自交系材料作为母本,6份黄瓜自交系材料作为父本,按半双列杂交法配制出29个杂交组合,对11份黄瓜自交系材料的7个数量性状进行杂种优势分析和聚类分析,并研究数量性状遗传距离与杂种优势的关系。研究结果表明,各数量性状均有不同程度的正向杂种优势,其中株高、结瓜数和单株产量的杂种优势最为明显,而单果重、主蔓20节内雌花数、果实长和果实粗的杂种优势比较微弱。11份黄瓜自交系被分为3大类群,地理远近与遗传距离之间并不存在必然的联系。结瓜数的中亲优势指数和杂种优势指数、果实长和果实粗的中亲优势指数及单株产量的超亲优势指数与亲本遗传距离之间存在显著的相关关系,而株高、单株产量的中亲优势指数和杂种优势指数与亲本遗传距离之间存在极显著的相关关系,大部分数量性状的杂种优势都随着遗传距离的增大而增大。在进行黄瓜种质资源评价时,不能以地理关系作为唯一标准;在进行黄瓜杂交育种时,可根据育种目标,适当选择较大的遗传距离来获得杂种优势。     

高粱亲本遗传距离与杂种优势相关性分析

为探明高粱亲本在DNA分子水平上的遗传距离值与杂种优势之间的相关关系,通过采用微卫星分子标记技术对11 份有代表性的高粱亲本材料进行遗传距离值测算,并组配了10 份杂交种进行株高、穗长、穗宽、茎粗、穗粒重、千粒重等性状的杂种优势测定。研究结果表明：11 份材料之间的遗传距离值为0.208~0.574,平均为0.431。相关分析结果显示,10 份杂交种中,穗粒重的杂种优势指数与相应亲本间的遗传距离值呈极显著正相关关系,相关系数为0.830,其他性状相关系数均较小。但由于参试组合少,与亲本未能完全对应,因此亲本间遗传距离与杂种优势的相关性仍需进一步研究     

基于 SNP 标记分析玉米品种新科 910 的遗传基础和杂种优势模式

为了分析玉米品种新科 910 的遗传基础和杂种优势模式,利用中玉芯 1 号芯片对新科 910 的双亲自交系（母本K381、父本 H865）进行全基因组扫描,获得多态性标记 4167 个,结果显示,遗传相似度分析、群体聚类分析、主成分分析和群体结构分析结果基本一致。母本 K381 为改良瑞德类群,父本 H865 为塘四平头类群,新科 910 的杂种优势模式为改良瑞德 × 塘四平头,这为新科 910 双亲的后续改良与创新奠定了基础,为杂交组配等育种工作提供了依据。