普通小麦品种陕农33矮秆突变体的矮化效应分析

为了解普通小麦品种陕农33矮秆突变体的矮化原因,通过农艺性状调查、茎秆细胞学观察、苗期赤霉素（GA）反应试验、内源激素含量测定和矮秆基因检测,分析了陕农33的13个矮秆突变体植株生长发育、茎秆解剖特征及对GA的敏感性。结果表明,与野生型陕农33相比,矮秆突变体的株高都显著下降,株高的下降与节间数无关,主要是由于节间长度的缩短,其中穗下节和第四节间的降秆效应较大。经进一步细胞学观察,突变体变矮是由茎秆细胞长度减少和细胞变小共同引起的,其中细胞长度减少是主因。从苗期植株对GA₃的反应看,13个矮秆突变体属于赤霉素不敏感型或弱敏感型,说明赤霉素转导途径存在问题,即矮秆突变位点可能在赤霉素转导途径上。从内源激素测定结果看,13个矮秆材料中只有1个材料的茎秆GA₃含量较陕农33略降,其余均增加,而CTK含量均减少,10个材料的IAA含量增加,说明这些材料的株高下降与赤霉素等内源激素代谢变化密切相关。通过矮秆基因检测,13个矮秆突变体和陕农33均含有目前应用范围较广的 Rht-D1b基因,只有两个矮化材料含有 Rht-B1b,因而推测矮秆突变体可能还含有其他致矮相关的基因。     

玉米矮秆突变体A2的表型鉴定及转录组分析

玉米矮秆突变体A2由PH6WC经EMS诱变获得,对该突变体进行表型鉴定、遗传分析、GA_3敏感性和转录组分析。结果表明,A2较其野生型株高显著降低10.13%,节间数减少和节间长度缩短,从而导致植株矮化;A2突变表型受单隐性基因控制;A2对赤霉素敏感,外源GA_3可恢复其表型。转录组分析发现,共有74个差异表达基因(DEGs)。KEGG分析表明,这些DEGs显著富集在类胡萝卜素合成通路、戊糖和葡萄糖酸盐相互转化等通路上。     

簇毛麦(Dasypyrumvillosum)矮秆突变体的鉴定

为给簇毛麦杂交后代群体中自然突变产生的矮秆突变体在小麦遗传改良中合理有效的利用提供理论依据,对该矮秆突变体的生物学及遗传学特性进行了初步研究。该突变体在苗期与对照植株无明显差异,在成熟期突变体株高30 cm,约为对照株高的1/3。突变株茎的倒一、二节间(最上部的两个茎节)长度分别为对照植株长度的1/9和1/6。细胞学观察表明,突变体的茎节细胞纵向延长受到抑制。此外,该突变株还表现出部分雄性不育,自然结实率低。花粉活力检测发现,突变株可育花粉只有20%,在外施GA3后花粉育性可得到恢复,推测该突变体为赤霉素敏感型矮秆突变体。遗传分析表明,矮秆突变性状受一个隐性基因控制。     

籼型水稻新半矮秆基因的发现与初步研究

从中籼品种9311中发现了1个矮秆突变体矮93,遗传分析表明,其矮秆突变性状受1对不完全隐性基因控制,野生型对突变型的显性度为0.31,将该基因暂定名为sd-m。对野生型与突变型配制的4对杂交组合进行对比,发现突变型对杂种一代的株高有明显矮化作用(平均矮8.8 cm),粒重降低,有效穗增加,对产量和其它农艺性状没有显著影响,具有较大的育种利用价值。     

水稻长穗颈性状的一种新遗传行为的发现与分析

在罗沙米的自然群体中发现一种隐性高秆突变体,秆型分析表明,突变体的株高增加主要是倒1节间伸长所致,属最上节间伸长型,是一种长穗颈突变。该突变还引起了剑叶和粒长发生显著变化。突变体/野生型、野生型/突变体的F1代全部为正常穗颈,F2代正常穗颈与长穗颈之比为3∶1;突变体/缙恢10号、缙1B/突变体的F1代全部为正常穗颈,F2代正常穗颈与长穗颈之比为13∶3。遗传分析结果表明,除主要基因外,高秆性状的遗传还受到一对抑制基因的作用,有两种遗传模式可解释该突变体的遗传行为。     

矮生玉米自交系的选育和利用

有两套遗传体系决定矮生玉米的节间长度,即多基因矮生体系和单基因矮生体系。矮生玉米自交系的选育方法主要有系谱法、回交法和聚合选择法。矮生玉米自交系的利用主要有“矮秆×矮秆”“和矮秆×高秆”两种模式,其中“矮秆×高秆”将是今后相当长时期内矮生玉米自交系利用的主要模式。     

一份水稻半矮秆非整倍突变体hya 1的鉴定与研究

 通过空间诱变得到半矮秆突变体hya 1,该突变体半矮秆性状遗传稳定性丧失。与其野生型特籼占13相比,hya 1株高显著降低、分蘖少、茎秆细弱、每穗粒数减少、结实率降低、发芽率降低。单株收获半矮株hya 1自交种子,对半矮生性状进行连续选择,发现该性状无法纯合稳定,自交群体株高长期分离（半矮秆和野生型）;分离群体中的野生型个体自交,其株高性状稳定。利用hya 1与特籼占13配制杂交组合,其F1及F2株高表型不符合孟德尔分离规律。hya 1自交收获种子根尖细胞染色体数目出现了2n=22、23、24、25、36的变异,且在减数分裂终变期发现了二价体数目为11的异常花粉母细胞。荧光定量结果表明, hya 1自交后代野生型个体12条染色体的基因拷贝数与对照接近,而半矮秆个体在第8和第11染色体上的基因拷贝数与对照存在显著差异。综合以上结果,推断hya 1为水稻新型非整倍体材料,其染色体数目异常导致表型异常和遗传不稳定性,对其深入研究有助于了解水稻减数分裂分子调控机理。     

玉米植株形态性状的配合力研究

以分属四大杂种优势群的8个典型玉米自交系及其组配的28个双列杂交组合(不含反交)为试材,对玉米植株形态性状配合力进行了研究,结果表明:穗位、雄穗分枝数、全株叶数、穗上叶距、穗上第一叶夹角、叶向值各性状主要受基因加性效应影响;株高、雄穗主轴长、穗上第一叶长各性状受基因加性效应和非加性效应共同影响.对于主要受加性效应影响的性状表现一般配合力高,则特殊配合力也高的趋势;对于既受加性效应影响又受一定非加性效应影响的性状,一般配合力影响特殊配合力,实际杂交组合的表现受二者共同影响.     

玉米品质性状配合力研究

以分属四大杂种优势群的8个典型玉米自交系及其组配的28个双列杂交组合(不含反交)为试材,对玉米自交系及杂交一代产量与品质性状的遗传特性进行了研究,结果表明:脂肪含量、淀粉含量主要受基因加性效应影响;而蛋白质含量受基因加性效应和非加性效应共同影响.对于主要受加性效应影响的性状表现一般配合力高,则特殊配合力也高的趋势;对于既受加性效应影响又受一定非加性效应影响的性状,一般配合力影响特殊配合力,实际杂交组合的表现受二者共同影响.     

水稻新型黄化转绿叶色突变体的遗传分析与育种利用

在育种实践中,叶色变异可作为标记性状,在种子生产和纯度鉴定等方面得到利用。本研究中,对一个水稻新型叶色黄化转绿型自然突变体进行了形态特征观察、遗传分析和育种利用,比较了突变体与野生型的主要农艺性状,利用突变体与正常绿色水稻材料构建遗传群体对该突变体进行经典遗传学分析,通过回交选育了带叶色标记的新不育系。形态观察发现,突变体植株从苗期到分蘖剑叶全展以前的整个叶片生长发育期能持续观察到各个叶片从叶尖向叶基部由黄转绿的发育特性。突变体的主要农艺性状和产量性状与野生型基本一致;遗传分析表明突变体受1对隐性核基因控制。利用突变体与三系不育系回交转育而成的实用型黄化转绿型标记叶色不育系标记性状明显、败育彻底、配合力和可恢复性好。该突变体不同于其它叶色突变体的叶色表达特性具有很好的基础研究和育种利用价值。     

水稻半矮秆基因sd1对农艺性状的影响

比较了从7份半矮秆品种／高秆品种的B₇F₂中分离的高矮秆近等基因系,sd1基因抑制了节间伸长,从基部到倒第1节及穗长分别为高秆的38. 2%, 26. 0%, 48. 0%, 71. 1%和 92. 6%,缩短程度逐步减轻。sd1基因还可促进有效穗数、结实率和收获指数的提高而使矮秆类型的产量潜力高于高秆类型,但sd1基因并不影响抽穗天数、每穗粒数和千粒重。对sd1基因的多效性以及秆高和穗数的关系进行了讨论。     

小麦TaKLU基因调控植物株型的研究

为了解小麦TaKLU基因对植物株型的影响,对拟南芥功能缺失突变体klu和过表达TaKLU转基因拟南芥进行了表型观察,并对相关性状进行了统计。结果表明,过表达TaKLU基因导致拟南芥分枝数目减少,顶端优势增强,但不影响产量;相反,拟南芥klu突变体分枝数目增加,顶端优势减弱,单株产量减少。进一步对拟南芥klu突变体进行回补试验,发现用拟南芥klu基因自身启动子驱动TaKLU基因在拟南芥klu突变体中表达后,能恢复突变体的顶端优势,而且其株高、分枝数目与野生型没有明显差异;用强启动子35S和特异启动子pINO驱动TaKLU基因在拟南芥klu突变体中表达后,突变体的顶端优势增强,株高升高,而且其分枝数目明显多于野生型,表明小麦TaKLU基因具有调控植株株型的功能,为小麦株型育种提供了新的研究思路。     

Ae显性突变体对玉米农艺性状及直链淀粉含量的影响分析

玉米直链淀粉是重要的食品和工业原料,高直链淀粉性状的产生受多种酶和基因-环境等因素的共同影响。玉米ae基因（amylose extender）突变导致子粒中直链淀粉含量增高、子粒表面皱缩、淀粉颗粒呈不规则形状、尺寸不均匀且表面基质蛋白增多,用于玉米育种后获得的品种直链淀粉含量升高,产量显著降低。通过将显性Ae突变体与16份优质玉米自交系杂交,对F₁代植株进行开花期、株型、产量性状调查,分析F₁代子粒总淀粉、直链淀粉的含量。结果表明,Ae突变体与不同的自交系杂交,F₁代直链淀粉含量及产量的变化存在明显差异,与基因型有密切关系,以Ae突变体和W16F41、CA240为亲本杂交,可显著提高直链淀粉含量同时产量变化最小。根据F₁代表现筛选直链淀粉含量提高、产量变化较小的双亲配制杂交种,可加速高直链淀粉玉米新品种培育进程。     

导入br-2温带矮生系的热带玉米种质利用研究

利用温带优良玉米自交系矮351中br-2 基因致矮特性,将其导入热带血缘种质,并对组建的温热群体进行品系内全同胞群体轮回选择和表型评价,研究隐性单基因br-2 矮源导入热带血缘玉米种质在改良异源种质资源中的效果。轮回选择结果显示,群体产量平均每轮增益6.4%;倒伏率平均每轮增益达5.6%。成功选育出两个优良自交系南381和南387,囊括了热带和温带种质的主要优良特性。组配的杂交种南玉8号、惠玉537和隆单9号通过四川省玉米品种审定并被大面积推广应用。     

Application of Molecular Markers in Breeding for Nitrogen Use Efficiency

Summary

Nitrogen use efficiency (NUE) is defined as dry matter yield produced per unit of N supplied and available in the soil. NUE is approximately 33% for cereal production worldwide. Increased cereal NUE must accompany increased yield needed to feed the growing world population. Consequently, continued efforts are needed to include plant selection under low N input which is not often considered a priority by plant breeders. Molecular markers have accelerated plant breeding in a number of areas including biotic (disease and insect) resistance and abiotic (drought, low nitrogen fertilization and frost) tolerance. Marker-based technology has already provided scientists with a powerful approach for identifying and mapping quantitative trait loci (QTL) and would lead to the development of a better understanding of genetic phenomena. Two main NUE studies have been discussed. The first study identified QTL for NUE in maize involved the grain yield and secondary morphological traits of interest, such as plant height, ear leaf area, ears per plant and kernels per ear. This was compared with second study of QTL for yield and its components with genes encoding cytolistic gult-amine synthestase and leaf N0₃ ^- content. These secondary traits were correlated with yield and demonstrated segregation with high heritability under low nitrogen conditions. Marker assisted selection (MAS) should be able to offer significant advantages in cases where phenotypic screening is particularly expensive or difficult, including breeding projects involving multiple genes, recessive genes, late expression of the trait of interest, seasonal considerations, or geographical considerations. In addition to reducing costs of conventional breeding, MAS also has the potential to generate time savings. Possibly, the greatest contribution of QTL mapping to plant breeding will be the basic understanding of the genetic architecture of quantitative traits, thereby relating specific genetic loci with the biological mechanisms associated with desirable phenotypes.     

小麦品种宁7840突变体农艺性状和赤霉病抗性解析

为了解突变体与野生型小麦的农艺性状、产量和抗性差异,以高抗赤霉病小麦品种宁7840及其23个甲磺酸乙酯(EMS)诱导的纯合突变体(Mu4)作为材料,研究其分蘖数、株高、叶绿素含量、千粒重、小穗数、穗粒数及赤霉病抗性等12个指标的差异。结果表明,除叶长、分蘖数和小穗数在突变体与野生型之间无显著差异外,其余9个性状在野生型与部分突变体之间有显著差异。N8和N16两个突变体表现高感赤霉病;N16突变体的叶宽、SPAD值、千粒重和粒宽显著优于野生型,其株高显著低于野生型。赤霉病病小穗率与叶长显著负相关,叶长可作为筛选小麦赤霉病抗性品系的间接指标;叶宽和粒宽可作为筛选小麦产量性状的重要指标。基于12个性状的聚类分析,将24个小麦材料聚为3类,其中第I类在产量性状方面优于其他两类。     

一个大麦矮秆突变体m1062的表型鉴定和遗传分析

为发掘应用新的大麦矮秆突变体,以大麦品种秀麦3号辐照诱变的矮秆突变体m1062为材料,分析该矮秆突变体的株高、穗长、穗粒数、单株穗数、抽穗期、百粒质量和单株产量等重要农艺性状,以明确其矮化效应及应用价值。结果表明,该突变体株高降低26.77~28.11 cm,各茎节长和穗长都有不同程度降低;穗粒数和单株穗数增加,抽穗期推迟,百粒质量降低,但对单株产量没有负面影响。色素含量测定结果表明,突变体m1062叶绿素和类胡萝卜素含量都明显增加。遗传分析表明,该突变体受隐性单基因控制。本结果可为矮秆突变体m1062的育种应用、基因克隆和功能研究奠定基础。     

玉米矮秆突变基因的鉴定与利用

利用玉米矮秆突变基因的致矮特性,根据基因重组的原理,通过导入热带血缘进行回交选择,研究玉米矮源导入热带血缘选育矮生玉米自交系的效果。结果表明,选育出配合力高的单基因br-2矮生系南381和南387,使抗病、抗倒、窄叶片等许多优良基因与br-2基因很好地结合,在玉米矮秆突变基因运用于玉米育种研究上取得了一定进展。     

玉米植株结构分析及其QTL定位

选用83个玉米DH系及其亲本作为试验材料,对其植株结构性状进行了分析。结果表明,株高受中部节间长度影响最显著;穗位高主要是由基部节间长度控制;相邻节间长在发育上具有协同性。对DH系的株高、穗位高和节间长性状进行QTL定位,共检测到40个QTL,贡献率为7.98%～43.24%。每个性状检测到1～5个QTL,其中株高、穗位高和节间长检测到1个共同的QTL。