玉米高淀粉含量育种进步与遗传效应研究

针对2021年国家玉米品种区域试验及2019、2020、2021年内蒙古自治区生产试验淀粉含量≥75%的品种或组合进行分析，对PH6WC×PH4CV、PH6WC×B20、PH6WC×D1279及亲本淀粉含量差异进行分析，对PH6WC×D1279组建6世代群体(P₁、P₂、F₁、B₁、B₂、F₂)，运用主-多基因混合模型遗传分析方法对淀粉含量遗传进行分析。结果表明，我国玉米高淀粉含量育种水平进步显著，实现了高产、高淀粉含量、广适性的良好结合。F1淀粉含量显著或极显著高于亲本，F₁超高亲优势为1.72%～2.54%。淀粉含量遗传模型为2对主基因加、显、上模型，主基因显性效应>上位性效应>加性效应，遗传率为80.58%～82.68%。     

玉米DH系15D969、D1279株高、穗位高的遗传育种效应研究

利用2份低穗位高DH系(15D969、D1279)、5份自交系(A6、PHB1M、B20、PH4CV、PH6WC)进行杂交、回交试验,对株高、穗位高效应进行研究分析。结果表明,DH系15D969所具有的低株高、低穗位高由隐性基因控制。相对于PH6WC×A6,15D969与PH6WC杂交效应不表达;DH系D1279同时具有高株高隐性基因和低穗位高部分显性基因,杂交组合PH6WC×D1279株高、穗位高显著低于先玉335(PH6WC×PH4CV),改良效果显著。     

苦瓜叶片叶绿素含量的遗传分析

为探究苦瓜叶片叶绿素含量遗传特点,加快高产优质新品种选育进程,以苦瓜高代自交系$\otimes$04-17-6和$\otimes$25-6配组产生的6个世代P₁、P₂、F₁、B₁、B₂和F₂为材料,利用主基因+多基因混合遗传模型和ABC尺度测验2种方法,对苦瓜叶片叶绿素含量进行遗传分析。主基因+多基因混合遗传模型分析结果表明,叶绿素含量遗传受1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因控制,且高叶绿素含量对低叶绿素含量为不完全显性。3个分离世代B₁、B₂、F₂的主基因遗传率分别为2.86%、75.35%、79.79%,多基因遗传率分别为87.81%、0%、0%,环境变异为9.33%~24.65%,主基因的加性效应d_a和显性效应h_a分别为17.739和17.682,显性度h_a/d_a 小于1。ABC尺度测验结果表明,叶绿素含量的遗传符合加性-显性模型。2种方法分析结果表明,苦瓜叶片叶绿素含量由1对主基因控制,同时受微效多基因及环境影响,适合进行早代选择。B₂、F₂世代应重点进行主基因选择,多基因在B₁选择效率高,提高品系叶绿素含量应注重对加性效应和显性效应的利用。该研究结果为苦瓜产量及品质育种提供了理论基础。     

基于“华占”的强优势杂交组合的株高与主穗长遗传分析

株高与穗长是水稻品种的关键性状,有效利用水稻性状间的杂种优势是培育高产品种的关键技术手段。以“华占”配制的‘天优华占’‘恒丰优华占’‘五丰优华占’3个杂交组合为供试材料,构建了包含P₁、P₂、F₁、F₂、BC_1-1、BC_1-2等6个遗传世代群体。采用植物数量性状“主基因+多基因”混合模型分析了株高和主穗长的遗传方式。结果表明：3个杂交组合的株高和主穗长遗传均符合MX2-ADI-ADI遗传模型。在“华占”为遗传背景中,3个群体F₂、BC_1-1、BC_1-2的株高均以多基因控制为主,多基因遗传率变幅分别为72.11%~75.42%、76.92%~86.28%和68.13%~75.13%,育种后代中应在高世代选择。3个群体F₂代中的主穗长主基因遗传率分别为81.99%、68.95%和90.01%,多基因遗传率分别为12.16%、23.78%和3.52%;在回交群体中,3个组合的主穗长主基因和多基因遗传率与回交亲本密切相关,育种上应根据群体遗传特性进行相应的选择策略。     

玉米DH系遗传参数分析和育种效果

利用PH4CV×A6 F1进行单倍体育种,育成336份DH系为父本、以PH6WC为母本组配336个杂交组合,通过2年鉴定淘汰后综合性状较好的14个组合及先玉335(PH6WC×PH4CV)、通育99(PH6WC×A6)进行3次重复鉴定试验,就10个性状加显性效应进行方差、遗传系数和聚类分析。结果表明,株高、穗位高、子粒水分、百粒重和容重存在超高亲、超低亲遗传,粒穗比存在超高亲遗传,穗粒重无超高亲遗传。各性状对穗粒重通径系数影响,正向作用为百粒重穗行数穗长容重株高穗位高,负向作用为子粒水分粒穗比秃尖长(绝对值)。14个DH系可划分为3个群,PH4CV和A6的卡方距离为3.45,D752与A6卡方距离为1.96。单倍体育种实践,D752穗粒重加显性效应达到PH4CV水平,同时兼顾了低株高、低穗位等多数优良性状,改良效率为0.30%(1/336)。     

玉米雄穗性状的遗传分析

以Kei9103等8个玉米自交系为亲本,按照双列设计组配一套不包括反交的组合,对雄穗分枝数、雄穗长和雄穗重进行遗传分析.Wr依Vr回归、(Wr+Vr)和(Wr—Vr)方差分析表明,三个性状的遗传效应中皆存在加性、显性和上位性效应,但去掉偏离回归直线的亲本后,在6×6亚双列中三个性状的遗传皆符合加性——显性模型.在三个性状中,多分枝对少分枝是不完全显性,长雄穗对短雄穗和重雄穗对轻雄穗是超显性.雄穗分枝数、雄穗长、雄穗重的遗传分别涉及到18、20、22个基因位点.在亲本显隐性基因的分布上,Ki21具有雄穗分枝数和雄穗重的隐性基因最多,具有雄穗长的显性基因最多;Kei9103具有雄穗分枝数的显性基因最多,具有雄穗长的隐性基因最多;KS23—1—4具有雄穗重的显性基因最多.     

苦瓜叶片叶绿素响应白粉病菌侵染的遗传分析

为了探索苦瓜苗期叶片叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素响应白粉病菌侵染的遗传规律,以苦瓜高代自交系09-a与09-b为亲本构建的170个F₂个单株和140个F_2:3家系作为材料,利用植物数量遗传的主基因+多基因混合遗传模型分别对2个地点的2个群体进行基于单个分离世代群体的遗传分析。结果表明,白粉病菌胁迫下叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量均会降低,感病品系降低幅度显著大于抗病品系,降解量与病情指数呈正相关,且降解量在2个群体中均呈正态分布。F₂和F_2:3群体中叶绿素a和叶绿素b的降解量均由一对加性主基因决定,2个群体控制叶绿素a降解量的1对主基因加性效应分别为0.3151、0.1670,控制叶绿素b降解量的1对主基因加性效应分别为0.1333、0.1670。总叶绿素降解量受2对加性–显性主基因控制,2对主基因在F₂群体中加性效应分别为0.2601、0.3184,显性效应为?0.3452、?0.2221,在F_2:3群体加性效应分别为0.1892、0.1624,显性效应分别为?0.0465、?0.0897,2对主基因的加性和显性效应共同发挥着重要作用。3个性状的加性效应均为正值,且控制总叶绿素降解量的2对主基因均以加性效应为主。F₂和F_2:3群体中叶绿素a降解量主基因遗传率为76.40%、62.68%。叶绿素b降解量主基因遗传率分别为72.99%、62.86%,控制叶绿素降解量的2对主基因遗传率为65.25%、95.36%,遗传率均大于60%,表明白粉菌胁迫下叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素的降解主要受主基因的控制,但也受部分环境的影响。在苦瓜白粉病抗性育种实践中,可将叶绿素相关性状的降低量结合病情指数在早期世代进行选择。本研究为探索苦瓜白粉病抗病机理和抗病育种提供了理论依据。     

玉米品种先玉335的血缘系谱及主要农艺性状遗传分析

利用先玉335品种(PH6WC×PH4CV)P1、P2、F_1、B1、B2、F2共6个世代,运用主基因+多基因遗传模型和六世代联合分析方法,进行农艺性状株高、穗位高、穗重、穗粒重、穗轴重、穗长、穗行数、秃尖长、百粒重、出籽率的遗传分析。结果表明,株高、穗重、穗粒重、穗轴重、穗长、穗行数6个性状均为2对主基因加、显、上+多基因加、显混合遗传模型;秃尖长、百粒重两个性状为2对主基因加、显、上+多基因加、显、上混合遗传模型;穗位高为1对主基因加性+多基因加、显混合遗传模型;出籽率为多基因加、显、上遗传模型。株高、穗轴重、百粒重以主基因遗传为主、多基因遗传为辅。穗重、穗粒重、穗行数以主基因遗传为主;穗长主基因遗传、多基因遗传同等重要;秃尖长以多基因遗传为主,主基因遗传为辅;穗位高、出籽率多基因起决定作用。     

水稻籼粳交衍生系产量相关性状的遗传效应与杂种优势

采用包括基因型与环境互作效应的加性—显性遗传模型（AD模型）,对不同环境下水稻籼粳交衍生系产量相关性状的遗传效应与杂种优势进行研究。结果表明,播抽天数、每穗总粒数、每穗实粒数和千粒重性状以基因的加性主效应为主;结实率和株高性状以基因的显性主效应为主;基因型×环境互作效应明显影响产量相关性状表现,以显性×环境互作为主,其中播抽天数、单株谷重、千粒重和穗长的显性×环境互作效应尤为明显。杂种优势研究表明,由遗传主效应控制的杂种优势除单株有效穗数外,其余8个性状均表现正向群体平均优势;基因型×环境互作杂种优势分析表明,单株谷重、单株有效穗数、每穗实粒数、千粒重、株高和穗长6个性状杂种优势的稳定性较好。遗传效应分析结果表明,明恢413、97gk1037、明恢118和明恢417在多个性状上表现以遗传主效应为主,环境互作效应较弱,具有较好的环境稳定性,表明该4个籼粳交衍生品系在籼粳杂种优势利用中具有较高的利用价值。     

玉米雌穗—节多穗性状的遗传研究

以玉米自交系XL21和PH6WC组成的6世代群体为材料,调查各群体同一穗位处果穗数量。利用P1、P2、F1、F2、BC1和BC2多世代联合分析法,研究控制玉米一节多穗性状的基因分离规律。结果表明,该性状在F2分离世代表现为斜率负值的直线分布,BC1群体主要呈类似于偏正态分布,BC2群体呈类似于反比例函数分布。通过群体AIC值进行适合性检验,该性状符合一对加-显主基因+加-显-上位性多基因遗传D模型,主基因效应大于多基因效应,且加性效应大于显性效应,主基因遗传率为49.5%~60.2%,多基因遗传力为27.4%~41.1%,两者累加贡献率达到87.6%~90.6%。控制玉米一节多穗性状以加性效应为主,在遗传育种中针对该性状对早代试材进行重点选择和淘汰。     

玉米分蘖率的遗传研究

以ph4cv(高分蘖率)×A6(低分蘖率)DH群体分蘖率为研究对象,应用主基因+多基因DH群体遗传模型及混合分布方法,研究玉米分蘖率的遗传特性,并对近缘群体、杂优群体和自交系群体分蘖率进行推导分析,利用六世代(ph6wc×ph4cv)分蘖率进行验证。结果表明,玉米分蘖率是由4对主基因和微效多基因共同决定的,主基因遗传力为95.6%,为加性-显性-上位性模型。主基因决定玉米分蘖率的稳定性,微效多基因是否表现及表现大小决定该群体的分蘖率。     

玉米子粒油分含量的遗传模型分析

玉米子粒油分含量直接影响着深加工品质,研究子粒油分含量的遗传模型,可以为遗传育种中进一步提高玉米油分含量提供参考。以3个玉米组合济533/PH6WC、济533/H5818和2394/PH4CV的亲本构建各自的六世代群体(P1、P2、F_1、B1、B2、F_2),利用主基因+多基因混合遗传模型分析玉米子粒油分含量的遗传特性。结果表明,3个组合油分含量均符合D-2模型(1对加性主基因+加性-显性多基因模型),主基因+多基因遗传率均以F_2代较高,表明玉米子粒油分特性在F_2世代选择时效率较高。     

玉米雌穗一节多穗性状的遗传研究

以玉米自交系XL21和PH6WC组成的6世代群体为材料,调查各群体同一穗位处果穗数量。利用P₁、P₂、F₁、F₂、BC₁和BC₂多世代联合分析法,研究控制玉米一节多穗性状的基因分离规律。结果表明,该性状在F₂分离世代表现为斜率负值的直线分布,BC₁群体主要呈类似于偏正态分布,BC₂群体呈类似于反比例函数分布。通过群体AIC值进行适合性检验,该性状符合一对加-显主基因+加-显-上位性多基因遗传D模型,主基因效应大于多基因效应,且加性效应大于显性效应,主基因遗传率为49.5%～60.2%,多基因遗传力为27.4%～41.1%,两者累加贡献率达到87.6%～90.6%。控制玉米一节多穗性状以加性效应为主,在遗传育种中针对该性状对早代试材进行重点选择和淘汰。     

小麦农艺性状的主基因+多基因遗传分析

为明确小麦重要农艺性状的遗传组成,并筛选适于QTL的性状,以西农817和中国春为亲本,构建F2、F3群体,采用P1、P2、F1、F2、F3五世代联合分析方法,研究了株高、有效分蘖、小穗数、穗粒数、穗长、穗下节间距、小穗着生密度等产量相关性状的遗传模型.结果表明,7个性状不仅受基因的控制,同时也受到不同程度的环境影响.其中,穗长、穗粒数符合多基因遗传模型,无主基因存在;株高、小穗数、小穗着生密度符合一对加显性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型;穗下节间距符合一对完全显性主基因+加性-显性多基因模型;有效分蘖符合一对负向完全显性主基因+加性-显性多基因模型.     

玉米雄穗抽雄至散粉间隔时间主基因+多基因遗传模型及遗传效应

以短抽雄至散粉间隔时间玉米自交系WZ08X38和长抽雄至散粉间隔时间玉米自交系BS1074杂交获得的6个世代(P_1、P_2、F_1、B_1、B_2和F_2)株系为材料,应用植物数量性状主基因+多基因遗传模型,对玉米抽雄至散粉间隔时间进行遗传分析。结果表明,春播和夏播玉米的抽雄至散粉间隔时间的最适遗传模型分别是E-0和E-3,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因和2对加性主基因+加性-显性多基因。春播结果中,2对主基因加性效应值均为-0.831,显性效应值分别是-0.679和-0.025,主基因遗传率在B_1、B_2和F_2中分别为40.955%、60.657%和52.325%,多基因遗传率分别为0.002%、14.298%和25.642%,环境方差占表型方差的比例分别为59.03%、25.03%和22.02%;夏播结果中,2对主基因加性效应值分别为0.180和-0.651,主基因遗传率在B_1、B_2和F_2中分别是27.295%、26.997%和39.052%,多基因遗传率分别为0.001%、0.001%和0.001%,环境方差占表型方差的比例分别为72.74%、72.95%和60.91%。     

玉米纹枯病抗性的主基因+多基因混合遗传分析

利用自交系CML429(高抗)、CI23(中抗)、DM9(高感)和478(高感)组配得到6对正反交组合以及抗感组合CML429×DM9的P₁(CML429)、P₂(DM9)、B₁、B₂、F₁和 F₂ 6个世代材料进行玉米纹枯病抗性鉴定,研究分析这些抗感组合的抗性遗传特性。结果表明：玉米纹枯病抗性基本不存在胞质效应,抗性遗传符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型;主基因间表现为加性-显性-上位性作用,两对主基因的加性效应分别为-1.228 4和-1.228 4,显性效应分别为-0.206 5和-0.206 3,其遗传效应值大小基本相同,且两对主基因间的加性效应与显性效应互作的上位性效应也相差不多,分别为0.293 1和0.293 5,两对主基因的遗传效应基本相同。抗感组合不同世代中F₂的主基因遗传率最高(70.22%);多基因遗传率在B₂最高(10.17%)。因此,在F₂的选择效率最高。     

玉米穗上叶与主茎夹角性状的数量遗传研究

以两个株型不同的玉米自交系自330和PH4CV构成的6世代群体为试验材料,利用量角器测定玉米穗上叶基部与主茎自然夹角角度。通过P1、P2、F1、F2、B1和B26个世代联合分析法,研究玉米穗上叶与主茎夹角性状的基因遗传分离规律。结果表明,该性状在F2分离世代群体呈多峰分布,B1和B2群体分离世代呈双峰分布,说明玉米穗上叶与主茎夹角性状遗传由多基因数量性状控制,且符合一对加-显主基因+加-显-上位性多基因遗传模型(即D模型),主基因遗传率为27.55%～52.60%,多基因遗传率为47.40%～72.45%,两者在后代遗传方面都具有重要作用。