水稻抗纹枯病QTL qSB-9TQ和抗条纹叶枯病基因Stv-bi的聚合育种

以携带抗纹枯病QTL qSB-9^TQ的籼稻品种特青和携带抗条纹叶枯病基因Stv-bⁱ的粳稻品种镇稻88为优良等位基因供体亲本,江苏省推广的粳稻品种武育粳3号和武粳15为受体亲本,分别杂交并连续回交。在回交及自交分离世代,利用开发的覆盖目标基因区间的双侧分子标记对目标基因进行辅助选择。至回交BC₄F₁世代,同一遗传背景2个回交方向的中选单株间聚合杂交,获得2个目标基因位点均纯合的聚合F₃株系。条纹叶枯病抗性鉴定和纹枯病抗性接种鉴定结果表明,聚合株系对条纹叶枯病均表现抗病;以0~9级评级标准评价,聚合株系的纹枯病较相应的轮回亲本分别低1.1~1.6级和0.8~1.4级。结合回交低世代抗性鉴定结果分析,自行开发的分子标记对目标基因的辅助选择是有效的。讨论了抗纹枯病育种及分子标记辅助选择聚合育种的相关问题。     

分子标记辅助选择技术在水稻育种上的应用

分子标记辅助选择技术给水稻育种提供了新的途径,与传统育种技术相结合,可大大提高育种效率,缩短育种周期。因此,加强分子标记辅助选择技术在水稻育种上的应用研究具有重要的实践意义。在此,综述了分子标记的特点与类型及分子标记辅助选择原理,着重介绍了分子标记辅助选择在水稻育种上的利用现状,主要包括在回交育种、基因聚合、数量性状改良等方面的应用进展。同时讨论了该技术存在的问题,并展望了其应用前景。     

分子标记辅助选择在回交育种中的两种数学模型及其原理剖析

本文简要剖析了两种分子标记辅助选择在回交育种中的数学模型及应用原理,从数学推导方面阐明了双分子标记与单分子标记在辅助选择方面的效率,证明了在回交选择育种中使用双分子标记可以大大提高辅助选择的效率。     

四抗水稻品种中组14的选育与利用

利用五丰占2号为轮回亲本,IRBB5为供体亲本,通过不饱和回交、花药培养和分子标记辅助选择,成功育成携带抗白叶枯病主基因xa5,抗稻瘟病、抗白背飞虱和褐飞虱的晚籼新品种中组14。利用中组14及其分子育种亲本改良的导入系,育成了高产、抗病和优质的杂交晚籼组合协优中1号,改良的导入系均具有较好的稻瘟病和白叶枯病抗性,可望进一步育种利用;并对"绿色超级稻"选育过程中亲本的选择和育种选择方法进行了探讨。     

以分子标记辅助连续回交快速提高花生品种油酸含量及对其后代农艺性状的评价

高油酸是花生重要的品质性状,高油酸花生及其制品具有较好的品质稳定性和较高的营养和保健价值。我国高油酸花生的育成品种类型较少,遗传背景不够丰富,育种手段比较单一。针对上述问题,本研究开发了AS-PCR-MP高油酸分子标记检测方法,优化了KASP分子标记检测体系,利用分子标记辅助连续回交,结合近红外品质快速检测技术及南繁加代技术,以河南省大面积推广的豫花15、远杂9102、豫花9327、豫花9326四个不同类型品种为轮回亲本, 5年内连续回交4代、自交4代,定向获得了4个轮回亲本遗传背景的BC4F4和BC4F5稳定高油酸改良材料24个。调查分析了BC4F4和BC4F5单株的13个农艺性状与轮回亲本的相似度,并利用轮回亲本与非轮回亲本之间的差异SNP的KASP分子标记进行了BC4F4和BC4F5株系的轮回亲本遗传背景检测。结果表明,轮回亲本的遗传背景在BC4F5的比例为79.49%～92.31%。本研究为快速高效改良花生油酸含量探索了新的方法,获得的新品系拓展了高油酸花生的遗传背景,获得的一系列近等基因系可作为遗传研究材料进一步加以利用。     

分子标记辅助选择聚合棉花Rf1育性恢复基因和抗虫Bt基因

胞质雄性不育恢复系0-613-2R与转Bt基因抗虫棉R019(轮回亲本)杂交、回交产生BC2群体。利用CMS恢复基因Rfl紧密连锁的3个SSR标记和Bt基因的PCR标记开展分子标记辅助选择培育聚合有Rfl和Bt的转基因抗虫棉恢复系。在分析的59个BC2单株中55株存在恢复基因标记，54株存在Bt基因；综合标记分析结果，共获得54个同时具Rfl与Bt基因的聚合单株；这些聚合单株自交后，通过标记辅助选择，获得10株含Bt基因且Rfl纯合的单株。为棉花优良恢复系的快速培育提供了重要基础。     

利用太谷核不育小麦进行回交育种

回交育种是以轮回亲本为主体,进行品种改良的育种方法。此种方法是根据轮回亲本存在的一两个缺点,选择适宜的对手亲本进行杂交,然后再用轮回亲本做父本回交1—2次,即可获得综合性状的接近轮回亲本,同时又具备了需要改进的优良性状的新品种。其特点是,杂交后代分离小,稳定快,育种年限短,能够保持轮回亲本的丰产性和适应性。利用回交育种法改良小麦品种,已有成功的事例,六十年代北京农业大学用农大183做轮回亲本,与抗条锈亲本伊利亚杂交,再回交1     

利用MAS技术改良水稻两用核不育系C815S的稻瘟病抗性

为了改良水稻两用核不育系C815S的稻瘟病抗性,本研究以75-1-127(Pi9)、谷梅2号(Pi25)、谷梅4号(Pigm)、天津野生稻(Pi2-1和Pi51(t))、湘资3150(Pi47和Pi48)和魔王谷(Pi49)共6个广谱抗稻瘟病水稻品种为供体亲本,通过分子标记辅助选择育种技术,将稻瘟病抗性基因回交导入C815S。结果表明:改良的6个BC3F1群体除每穗粒数较轮回亲本极显著增加外,其他性状均与轮回亲本保持一致。利用稻瘟病菌株110-2和CHL506对BC3F2改良株系接种鉴定,发现导入了抗病基因的单株抗性增强,表明抗病基因已成功导入到受体亲本中并稳定表达,证实本研究中分子标记辅助选择抗稻瘟病基因是有效的。改良的系列两用核不育系,一方面可用于配制稻瘟病抗性增强的两系法杂交稻新组合,另一方面为进一步培育聚合多个抗稻瘟病基因的不育系提供了材料基础。     

粳稻超优1号背景回交导入系的耐热性筛选与评价

全球气候变暖不可避免地影响水稻的生产。本研究以粳稻品种超优1号为轮回亲本与9个来自不同国家的供体品种杂交培育的BC₂F₄回交导入群体为材料, 通过开花期高温胁迫, 共初筛到124个耐高温单株; 以粳稻为供体的回交导入群体出现耐热个体的频率高于籼稻供体的导入群体, 表明粳稻资源中同样存在耐热有利基因。经对初筛后代的耐热性重复鉴定和在正常条件下的性状评价, 发现有80个株系的结实率显著高于轮回亲本, 耐热性选择效率为64.5%, 这些耐热导入系的产量及其相关性状在高温胁迫和正常条件下均出现广幅分离, 从中鉴定出耐热性和产量性状均显著好于轮回亲本的8个优良导入系。在3个耐热导入系的聚合F₂群体中, 筛选出耐热个体的平均结实率在80%以上, 极显著高于轮回亲本和最高聚合亲本, 从中获得106株耐热性极显著好于聚合亲本的单株, 显示出较理想的耐热性聚合效果。通过对耐热导入系和轮回亲本在正常和高温胁迫条件下的产量以及相关性状的表型比较分析, 有助于提高对水稻耐热性状筛选中的供体选择、选择效率和筛选方法等一些重要问题的认识。本研究获得的高产耐热聚合系, 将为水稻耐热有利基因发掘和耐热性标记辅助选择聚合育种提供宝贵材料。     

回交育种法要点及其在西瓜上的应用

1回交法育种杂种一代(F1)与一个亲本再杂交叫回交。而将回交过的F1(BCF1)再与同一亲本多次杂交叫反复回交。在回交中多次使用的亲本叫轮回亲本。最初只使用一次杂交的亲本叫非轮回亲本。这种多次回交的方法又叫渗入杂交,其目的是希望得到大部分特性和轮回亲本相似而又吸收了轮回亲本所没有,但非轮回亲本却具有的个别特殊性状的系统。回交法的运用十分广泛。它既适用于种间杂交时引入近缘种的特定目的基因,也适用于同一种内不同品种间的杂交育种。且无论自花授粉或异花授粉作物都可以用回交法来改良其少数特别不良的性状。2回交育种方法要…     

水、旱稻根基粗和抗旱系数QTL的标记辅助选择及验证

利用水、旱稻杂交、回交所产生的4个分离群体对RIL群体定位到的抗旱相关的根基粗、抗旱系数2个QTL进行了选择验证。结果表明，根基粗、抗旱系数QTL的两侧标记在不同群体、不同的遗传背景中遗传稳定。在旱田种植条件下，YIBC1、JIBC1、JIF2 3个分离群体携带有根基粗QTL brt4.1两侧标记有利等位基因的个体与没有携带brt4.1两侧     

陆地棉产量相关性状的QTL定位

中棉所28和湘杂棉2号分别是以中棉所12×4133和中棉所12×8891配制而成的两个陆地棉强优势杂交种。以其F₂为作图群体,筛选6000多对SSR引物,利用两群体间27个共有多态位点,通过JoinMap 3.0软件整合了一张包含245个多态位点、全长1847.81 cM的遗传图谱。利用Win QTLCart 2.5复合区间作图法分别对两群体8个产量相关性状在F₂和F_2:3中进行QTL定位,在中棉所28群体多环境平均值的联合分析中检测到16个QTL,三环境分离分析中检测到43个QTL;在湘杂棉2号群体分别检测到20个和66个QTL。在A3、D8、D9等染色体上有QTL成簇分布现象,同时在两个群体中发现一些不受环境影响且稳定遗传的QTL。对考察的8个性状在两个群体中发现12对共有QTL,控制果枝数、衣分和籽指的QTL增效基因位点均来源于共同亲本中棉所12。综合分析推测中棉所12的育种价值主要是通过提高后代的结铃性来实现的。研究结果为棉花产量性状的分子设计育种提供了有用的信息。     

利用棉花海陆种间染色体片段导入系剖析光合色素含量的遗传基础

光合作用是棉花产量和品质的基础, 而光合色素在光能的吸收、传递和转换中起着重要作用。利用海陆棉种间连续回交和标记辅助选择培育的染色体片段导入系群体, 对棉花叶片中光合色素含量进行了QTL定位研究。通过软件QTLIciMapping 3.0, 检测到LOD>3.0的影响叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量、叶绿素a/b值和叶绿素总含量等5个性状的44个QTL, 其中15个在2年中都被检测到。44个QTL主要分布在A1(chr.1)、A8(chr.8)、A9(chr.9)、A11(chr.11)、A13(chr.13)、D1(chr.15)、D3(chr.17)、D5(chr.19)、D6(chr.25)、D7(chr.16)、D8(chr.24)、D9(chr.23)、D10(chr.20)、D11(chr.21)和D12(chr.26)等15条染色体上, 可解释1.25%~5.59%的表型变异。发现SSR标记NAU3714(chr.D1)的染色体区段上存在提高叶绿素a和b含量、叶绿素总含量和类胡萝卜素含量等4性状的QTL, 结合修饰回交育种技术开展棉花的高光效育种可能带来棉花产量育种上的突破。     

陆地棉重组近交系产量及其构成因素的QTL分析

利用爱字棉1517×德州047重组近交系(recombinant inbred lines, RIL)中G6群体构建的SSR遗传连锁图谱及基于混合线性模型的复合区间作图法对QTL进行定位,并对主效QTL,加性×加性上位性QTL及与环境互作效应进行分析,为利用分子聚合方法提高产量提供理论依据。对2006年、2008年以及2009年的产量性状进行分离分析,检测到24个不同年份的主效QTL,其中相关于单株籽棉、单株皮棉、衣分、子指以及单株铃数的分别检测到1个不同年份稳定存在的主效QTL;对3年的产量性状作环境因子联合分析,检测到14个主效QTL,其中6个与环境互作,检测到20对加加上位性QTL,其中7对与环境互作。不同年份检测的稳定且受环境影响小或不受环境影响的与近处标记紧密连锁的主效QTL可用于分子标记辅助选择,以提高育种的效率。     

棉花纤维长度主效QTLs的分子标记辅助选择及聚合效果研究

 以2个品种（系）TG41和sGK156以及3个纤维品质优异的种质系7235、HS427-10和0-153为亲本,配制了(sGK156×HS427-10)×(0-153×7235)、(TG41×HS427-10)×(0-153×7235)[JP]和(sGK156×0-153)×(sGK156×HS427-10) 3套组合的双交F₁及F₂群体,利用3个纤维长度不同QTLs相关的SSR标记进行辅助选择。结果,用3个标记分别进行单标记辅助选择时,有/无标记单株平均纤维长度之间的差异在3个群体的F₁世代中都可以达到显著或极显著水平,并且在F₂世代株行中也表现出一定差异,可以稳定表达。当用2个或3个标记同时进行聚合选择时,随着聚合到QTL个数的增多,单株平均纤维长度值增大,选择效果越来越好,但在不同群体中表现有差异。可见,用分子标记辅助选择的方法对棉花纤维长度进行改良是有效的,聚合多个QTLs时,可以达到更好的效果。有必要培育多个基因聚合并纯合的高代重组自交系材料,进一步研究多基因聚合的遗传效应。     

陆地棉高品质品系纤维品质性状QTL的分子标记及定位

为进一步挖掘利用高品质品系NM03102的优异纤维品质性状的基因,利用陆地棉鲁棉研21作为母本、NM03102为父本构建了F2和F2∶3分离群体。通过7892对SSR引物对亲本进行筛选,获得222对多态性引物,进一步对195个F2群体单株分析得到242个标记位点。其中,182个标记位点连锁构建37个连锁群,共覆盖1661.6 cM,每个连锁群平均包含4.9个标记位点,标记间平均相距9.1 cM,其中35个连锁群被定位到了20条染色体上。利用F2和F2∶3纤维品质数据,通过复合区间作图法,共检测到20个纤维品质性状QTL。其中,1个纤维强度的QTL和1个纤维整齐度的QTL与已有的报道一致,1个纤维强度的QTL和1个麦克隆值的QTL在两世代中稳定存在,这为标记辅助选择奠定了基础。     

QTL Mapping for Yield and Fiber Quality Traits in Double-Cross Population of Chromosome Segment Introgression Lines from Gossypium hirsutum×Gossypium barbadense

[Objective] The aim of this study was to map quantitative traits loci (QTLs) for yield and fiber quality traits in chromosome segment introgression lines (CSILs) from Gossypium hirsutum×Gossypium barbadense. [Method] Four CSILs, MBI 7115, MBI 7412, MBI 7153 and MBI 7346, which were obtained by advanced backcrossing and continuous inbreeding from upland cotton variety CCRI 45 and sea-island cotton variety Hai 1, were used to construct double-cross segregating populations F1 and F1:2 through the following crosses: [(MBI 7115×MBI 7412)×(MBI 7153×MBI 7346)]. Simple sequence repeat (SSR) molecular markers were used to evaluate the genotyes of parents. The F1 and F1:2 populations were used to map QTLs for yield and fiber quality-related traits. [Result] The recovery rates of the recurrent parent CCRI 45 in the four CSILs were all above 97%. Forty-one QTLs, which were distributed across 11 chromosomes, were detected using the two segregating populations. There were 30 QTLs controlling fiber quality with phenotypic variations ranging from 1.11% to 11.80% and 11 QTLs controlling yield-related traits with 1.09%–13.57% phenotypic variations. [Conclusion] Five QTLs for fiber quality were consistently detected in two populations and they were all newly discovered QTLs. This study provides an important theoretical basis for fine mapping of these QTLs and molecular marker-assisted breeding for excellent fiber quality.     

利用高代回交和分子标记辅助选择构建棉花染色体片段代换系

染色体片段代换系(chromosome segment substitution lines,CSSLs)又叫导入系(introgression lines,ILs),是在相同的遗传背景中导入供体亲本的染色体片段,如果代换系中只含有一个来自供体亲本的染色体片段则称为单片段代换系(single segment substitution lines,SSSLs).本实验利用陆地棉栽培种CCRI221(中棉所45)为受体,海岛棉海1为供体,通过高代同交和分子标记辅助选择相结合的方法,构建了1个由116个家系组成的染色体片段代换系群体.利用分布在棉花基冈组25个连锁群上的276个多态性标记对BC4F1世代进行检测.这些标记覆盖了棉花基因组2 347 cM,占棉花基冈组4 450 cM的52.7%.在每个家系中,代换片段最多的55个,最少的15个,平均32.92个,覆盖棉花基因组180.7～969 cM的,平均覆盖了502 cM.占检测长度(2 347 cM)的21.4%.在各家系中,每个连锁群平均包含0.1～8_3个海岛棉片段,平均覆盖每个连锁群0.2～54.2 cM,占每条连锁群被检测长度0.5-207 cM的10.3%～35.5%.本研究为棉花染色体单片段代换系的创制奠定了基础.     

利用棉花纤维品质相关QTL评价海陆渐渗品种品质初探

 选用第7、13、25号染色体上纤维品质相关QTL(Quantitative trait locus)密集分布区间的48对SSR（Simple sequence repeat）引物,对48份棉花种质进行多态性检测,研究结果显示在实验材料中3对SSR引物具有陆海差异多态性,相关分析表明3个优质基因SSR位点与纤维长度和纤维强度达到极显著相关。通过与海岛棉带型比对、追踪,从分子水平上明确了这些品种中来源于海岛棉渐渗于陆地棉的优异基因区段,为下一步分子标记辅助聚合育种提供了理论参考。     

Molecular mapping and characterization of traits controlling fiber quality in cotton

Cotton (Gossypium spp) is the world's leading natural fiber crop. Genetic manipulation continues to play a key role in the improvement of fiber quality properties. By use of DNA-based molecular markers and a polymorphic mapping population derived from an inter specific cross between TM-1 (G. hirsutum) and 3-79 (G. barbadense), thirteen quantitative trait loci (QTLs) controlling fiber quality properties were identified in 3-79, an extra long staple (ELS) cotton. Four QTLs influenced bundle fiber strength, three influenced fiber length, and six influenced fiber fineness. These QTLs were located on different chromosomes or linkage groups and collectively explained 30% to 60%of the total phenotypic variance for each fiber quality property in the F₂ population. The effects and modes of action for the individual QTLs were characterized with 3-79 alleles in TM-1 genetic background. The results indicated more recessive than dominant, with much less additive effect in the gene mode. Transgressive segregation was observed for fiber fineness that could be beneficial to improvement of this trait. Molecular markers linked to fiber quality QTLs would be most effective in marker-assisted selection (MAS) of these recessive alleles in cotton breeding programs. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.