玉米雄穗分枝数主效QTL定位及qTBN5近等基因系构建

立足于发掘玉米雄穗分枝数优异基因资源, 利用郑单958骨干亲本郑58和昌7-2构建的188个重组自交系(recombinant inbred line, RIL)家系群体, 结合288个多态性分子标记构建的连锁图谱和2年玉米雄穗分枝数表型数据, 运用完备复合区间作图法进行QTL定位, 共检测到5个控制玉米雄穗分枝数的一致性主效QTL, 分别位于玉米5条染色体上。通过连续回交及分子标记辅助选择构建了位于bin 5.05的控制雄穗分枝数主效QTL-qTBN5近等基因系(near isogenic line, NIL), 对基因遗传效应进行了验证, 并将qTBN5进一步定位在13.2 Mb区间之内, 为玉米雄穗分枝数主效基因的精细定位及分子育种奠定基础。     

贵州糯玉米育种现状、种质创新及发展方向

通过对贵州育成糯玉米品种性状及选系、种质等分析,提出今后贵州糯玉米的育种方向和目标性状要求,并提出糯玉米育种种质创新的思路：加大收集、发掘地方品种资源,并加强利用;产量、株型、抗性等性状可用普通玉米自交系回交转育;逐步开展糯玉米二环系的选育;采用轮回选择改良选育糯玉米自交系;采用理化诱变及基因工程技术与传统选育方法相结合改良创新糯玉米种质。     

东北早熟玉米育种方法改良的目标、必要性及主要内容

1改良目标围绕东北玉米种业发展对种质改良及技术需求,重点明确玉米产量及抗性性状基因的调控机制,创新高配合力多抗玉米自交系设计技术;规模化开发育种性状的功能分子标记,实现分子标记辅助育种技术实用化;开发高诱导率的单倍体诱导系和加倍技术,实现双单倍体（DR）育种技术的规模化应用;针对东北极早熟玉米区育种性状改良需求,引进多样性种质,通过表型和基因型评价,发掘优异基因资源,创建有效的种质改良与创新平台。     

稻瘟病抗性基因Pi25特异性CAPS标记的开发与验证

为在水稻育种中快速与高效利用稻瘟病抗性基因Pi25, 本文利用该基因不同等位基因编码区序列差异开发了4套CAPS标记(CAP1/Hinc II、CAP3/Bgl II、CAP3/Nde I和CAP3/Hpy 99I), 并利用169份稻种资源、98个重组自交系(RIL)以及217个水稻转基因后代, 对4套标记的准确性和选择效果进行了验证。结果表明, 4套标记均能准确地检测Pi25/pi25座位。其中, 标记CAP1/Hinc II和CAP3/Hpy 99I特异性识别并酶切显性等位基因, 而标记CAP3/Bgl II和CAP3/Nde I特异性识别并酶切隐性等位基因。利用稻瘟病菌株JS001-20接种RIL与转基因材料, 抗性表现与标记检测的结果完全一致, 表明该CAPS标记准确可靠。分析稻种资源后发现, Pi25基因频率较低(1.2%), 说明该基因在我国水稻稻瘟病抗性育种中还没有被充分利用。本文的研究结果特别是开发的2对识别并酶切显性等位基因的CAPS标记可用于分子标记辅助选择, 改良我国早籼稻的稻瘟病抗性。     

水稻咪草烟抗性的遗传分析及其紧密连锁分子标记的筛选与应用

抗除草剂水稻的培育及推广能够提高除草效率, 取得巨大经济效益。本研究中金粳818为抗咪草烟资源, 以其与常规粳稻苏垦118杂交产生的F₂群体对抗性基因进行遗传分析与分子定位表明, 其抗性表型受1对显性核基因控制, 位于水稻第2染色体SSR分子标记RM7413和RM7426之间。对该区间候选基因预测和测序发现, 咪草烟靶基因-乙酰乳酸合酶基因(ALS)在重要功能位点发生1个碱基的突变(G变为A), 导致一个氨基酸由丝氨酸(S)突变为天冬酰胺(N), 初步确定ALS是抗性表型的重要候选基因。标记RM7413、RM7426与ALS的物理距离分别为165 kb、1612 kb。以金粳818与南粳9108为亲本, 检测标记RM7413在辅助育种实践中的应用潜力, 对杂交种及其自交后代进行连续表型及标记选择, F₇群体能够稳定遗传抗咪草烟性状, 表明RM7413在粳稻抗咪草烟辅助育种中具有巨大应用潜力。本研究结果为粳稻抗除草剂分子标记辅助改良奠定了基础。     

水稻抗稻瘟病Pigm(t)基因的分子标记辅助选择与利用

旨在快速改良武运粳29196的稻瘟病抗性。采用定向回交育种策略,运用分子标记辅助选择技术和花药培养技术,快速改良武运粳29196的稻瘟病抗性。以籼稻品种谷梅4号为稻瘟病抗性基因Pigm(t)的供体,以高产易感稻瘟病的品系武运粳29196为受体,在连续回交和自交过程中,利用与Pigm(t)紧密连锁的In Dels标记S95477和S29742进行分子标记辅助选择。在BC2F1世代,进行花药培养,获得185个双单倍体群体(DH群体),从中筛选出82个含有Pigm(t)基因的改良株系。在经过对农艺性状、稻瘟病抗性的系统鉴定与稻米品质性状测定后,发现改良株系DH036和DH158的综合性状与武运粳29196已十分相近,且稻米品质有所提升,保持了武运粳29196丰产性的同时,稻瘟病抗性有了明显的提高。利用定向回交、花药培养和分子标记辅助选择相结合的技术体系,可明显提高稻瘟病抗性改良的预见性和准确性,缩短育种年限、加快育种进程。新育成的武运粳29196抗性改良系,为稻瘟病抗性育种提供了重要的遗传资源。     

DNA分子标记在洋葱遗传育种研究中的应用

DNA分子标记技术的出现大大提高了遗传分析的准确性和选育品种的有效性,在植物遗传育种领域越来越受到重视.洋葱属于二年生植物,一个世代需要三年,具有育种年限长的问题.利用分子标记辅助选择是缩短洋葱育种年限,加快育种进程极其有效的途径.本文综述了DNA分子标记技术在洋葱遗传图谱构建、遗传多样性分析、种质鉴定、鉴定洋葱细胞质类型、重要性状的分子标记辅助选择和数量性状的基因定位等方面的应用,讨论了洋葱遗传育种中分子标记技术的现状及存在的问题,并对洋葱分子标记辅助育种的应用前景进行了展望.指出洋葱高密度的遗传图谱还有待于建成,对于数量性状标记的鉴定,还有待于进一步开发、快速和准确定位的QTL,关于洋葱抗病基因的标记需要深入研究.     

基于重测序的芥蓝(Brassica alboglabra)全基因组InDel标记开发

碱基插入/缺失(InDel)在基因组中的分布密度仅次于SNP且易于基因型分型,成为分子标记开发的主要来源。为了开发芥蓝品种间有多态性的分子标记,本研究利用2份芥蓝自交系重测序数据鉴定的InDel位点,在全基因组范围内设计了367对InDel候选标记。通过PCR检测比较8个芥蓝自交系的多态性,发现284对标记在至少2个芥蓝自交系间有多态性,阳性率为77.4%。本研究利用重测序技术开发芥蓝品种间InDel标记效率较高,为种质资源分析、基因定位、分子标记辅助育种等提供了便捷工具。     

陆地棉耐盐相关EST-SSR以及EST-InDel分子标记的开发

随着棉花基因组学、转录组学等重要学科的快速发展,针对候选基因进行序列多样性分析,开发基于候选基因的分子标记,将能够极大推进棉花分子育种研究。本研究利用高通量的测序技术对耐盐陆地棉品种Miscott 7913-83和盐敏感品种苏棉12盐胁迫前后根、叶总RNA的混样进行了转录组测序,对不同盐处理时期Miscott 7913-83和苏12根和叶分别进行表达谱分析。获得3232条盐胁迫下差异表达基因;基于差异表达基因利用生物信息学手段大规模开发了SSR以及In Del等分子标记;随机选择了部分SSR及In Del引物进行验证,进一步证实了分子标记的准确性。本研究为快速开发陆地棉品种间多态性分子标记提供了高效可行的分析方法,通过开发陆地棉耐盐相关功能标记,以期用于分子标记辅助育种改良陆地棉耐盐性。     

玉米dhn1和dhn2基因渗入普通自交系的分子标记辅助选择研究

干旱是影响玉米生产的主要限制因子,为创制玉米耐旱性种质,以CIMMYT引进的耐旱种质CML 538、CML 539和普通玉米自交系PH 6 WC、QR 273、LX 9081为材料,利用常规技术构建回交群体,采用分子标记辅助选择(Marker assisted selection, MAS)技术,将耐旱主效基因渗入普通玉米自交系中。从构建的6个群体,经分子标记辅助选择,共获得22份材料,其中,dhn1渗入的材料1份,dhn2渗入的材料19份,同时渗入dhn1和dhn2的材料2份。经种子萌发期耐旱性鉴定,与轮回亲本相比,22份材料耐旱性均有不同程度的提高,其中,中等及以上耐旱型材料18份。研究表明,采用MAS技术实现玉米耐旱主效QTL(或基因)的渗入可以有效提高玉米耐旱性,对玉米耐旱种质遗传改良和育种应用有着重要意义。     

糯玉米opaque2基因近等基因系的创制

opaque2基因能够提高糯玉米赖氨酸、色氨酸等必需氨基酸的含量。用2种优质蛋白玉米(QPM)CA339和鲁2548自交系作为opaque2基因供体,25个品质较好的糯玉米自交系作为受体,利用回交技术和SSR分子标记辅助选择育种,创制糯玉米opaque2近等基因系。分子标记结果表明,不同受体以及两种供体间都存在多态性。5套创制成功的opaque2近等基因系的赖氨酸含量比其轮回亲本分别提高了59.0%、52.7%、48.5%、46.3%和61.9%,分别由0.308%、0.313%、0.309%、0.341%、0.323%提高到0.489%、0.478%、0.458%、0.498%、0.522%。本研究表明,可以利用此方法通过向不同遗传背景的多种受体导入opaque2,选取赖氨酸含量提高较大、透明表型的近等基因系,提高糯玉米的营养价值和经济价值。     

中国糯玉米wx基因种质资源遗传多样性

Waxy(Wx)基因是众多作物导致糯性突变的关键基因,在玉米作物群体内深入研究Wx基因对中国糯玉米品质育种和种质创新具有重要意义。本研究利用325份(309份来自中国,11份来自泰国和5份来自韩国)糯玉米种质材料做了wx基因突变类型的调查和表观直链淀粉含量(AAC)测定。结果表明, 中国糯玉米的wx基因的遗传多样性很低,主要存在wx-D7和wx-D10两种突变类型,占96.9%;中国北方及韩国的糯玉米wx基因突变类型都是wx-D7类型,南方及泰国糯玉米wx基因突变类型都是wx-D10类型;糯玉米地方品种的wx基因型以wx-D10为主,占78.9%,而商业杂交种和自交系的wx基因型以wx-D7为主,分别占88.7%和86.6%。分析表明,中国糯玉米商业杂交种和自交系的AAC均值较低(小于2.2%)且无显著差异,但地方品种的AAC均值较高;wx-D7基因型糯玉米的AAC均值低且变化幅度较小,而wx-D10基因型糯玉米的AAC均值最高且变化幅度较大。本文还讨论了中国糯玉米主要wx基因型的地理分布、起源以及其他的wx基因突变类型。     

玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病抗性基因的挖掘

玉米穗腐病是一种严重危害玉米生产的真菌性病害,而目前在世界范围内玉米育种上应用的大多数自交系缺少对穗腐病的抗性。玉米穗腐病抗性位点的挖掘和抗病基因的克隆,对玉米穗腐病的遗传改良至关重要。本研究旨在通过转录组测序和全基因组关联分析的方法进行玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病抗性位点的挖掘并初步确定候选基因。抗病自交系法A和感病自交系掖81162的转录组测序结果表明,人工接种拟轮枝镰孢菌后7d两个自交系的差异表达基因有10,761个。通过全基因组关联分析共检测到5个与穗腐病抗性显著相关的SNP,这些SNP分布在1号和9号染色体上。通过比对B73 RefGen_v3并注释,发现SNP位点附近涉及的基因包括酰基激活酶1过氧化物酶体、蛋白磷酸酶2C 48、镁转运蛋白、受体蛋白激酶CRINKLY4和锌指CCCH域蛋白19。将在转录组测序中获得差异表达基因和全基因组选择中关联到的基因进行比对,发现全基因组关联分析中关联到的锌指CCCH域蛋白19同时也是转录组测序中获得的差异表达基因,表明锌指CCCH域蛋白19可能与玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病的抗性相关。本研究结果不仅能为抗病基因的克隆和玉米的抗病分子育种提供一定的理论依据和重要的遗传资源,而且能为玉米和病原菌的相互作用机理的解析奠定基础。     

Identification of a SCAR marker linked to a recessive male sterile gene (Tems) and its application in breeding of marigold (Tagetes erecta)

In marigold, an F₂ segregation population of 167 plants was constructed from a cross of a line (M525A) carrying the male sterility trait × an inbred line (f53f). In line M525A, the male sterility trait was controlled by the recessive gene, Tems . The intersimple sequence repeat (ISSR) and sequence-related amplified polymorphism (SRAP) techniques combined with bulked segregant analysis were used to develop markers linked to the trait. From a survey of the 38 ISSR primers and 170 SRAP primer combinations, only one SRAP marker that was closely linked to the target trait was identified and successfully converted into sequence characterized amplified region (SCAR) marker that was located within 2.4 cM from Tems locus. The marker was validated with five other two-type lines and in each case the male fertile plants were reliably identified. This SCAR marker therefore permits the efficient marker-assisted selection of male sterile individuals in breeding programmes of marigold and will greatly facilitate the breeding of F₁ cultivars.     

油菜抗咪唑啉酮类除草剂基因标记的开发与应用

草害已成为严重制约我国油菜生产的重要因素。种植抗除草剂品种和采用化学除草是防控草害的经济有效途径。为了开展分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)育种,加速抗除草剂品种培育,本研究针对已发现的抗咪唑啉酮类除草剂油菜M9中BnALS1R基因编码区第1913位点的SNP变异,开发高通量、低成本的竞争性等位基因特异PCR (kompetitive allele specific PCR, KASP)标记。采用筛选出的KBA1R19681913B标记在2个F_2群体中进行KASP反应。结果表明,该标记能有效检测群体中存在的BnALS1R 3种基因型,其分离比均为1︰2︰1,遵循单基因遗传规律,且基因型与表型完全吻合。将该标记用于BnALS1R抗性纯合基因的回交转育,获得200多个抗咪唑啉酮油菜恢复系。该标记还可在油菜苗期鉴定抗性杂交种的纯度。KASP标记KBA1R19681913B的获得为油菜抗除草剂MAS育种以及抗性新种质的培育提供了技术支撑。     

Characterization and molecular mapping of <Emphasis Type="Italic">RsrR</Emphasis>, a resistant gene to maize head smut

Maize head smut (MHS) caused by the fungi Sporisorium reilianum (Kühn) Landon and Fullerton (S. reilianum) is the most serious disease occurred in China recently. There are only a few reports concerning the genetics of this disease and the resistant gene of maize. In this paper a new dominant resistant gene to MHS caused by the pathogen Shenyang-1 of S. reilianum was discovered from a newly developed resistant inbred line ‘R24’ and was named RsrR. RsrR gene was molecular tagged and mapped on the long arm of maize chromosome 1 via simple sequence repeat-bulked segregant analysis (SSR-BSA) and sequence related amplified polymorphism (SRAP)-BSA analysis, the nearest linkage marker is 2.5 cM apart from the RsrR gene. The gene RsrR has been transferred into two elite maize inbred lines, ‘Huangzao4’ and ‘Qi319’, through traditional hybridization and marker assisted selection. The converted lines can be used in maize MHS-resistance breeding.     

玉米ZmNAOD基因的克隆与功能分析

玉米籽粒发育和光周期特性是影响产量的关键因素。本文通过RT-PCR方法, 从玉米骨干自交系昌7-2籽粒的cDNA中克隆得到一个乙酰鸟氨酸脱酰酶基因, 命名为ZmNAOD。ZmNAOD的CDS (coding DNA sequence)长1344 bp, 编码447个氨基酸。qRT-PCR分析表明, ZmNAOD基因在玉米雄穗中的表达量最高, 其次是在籽粒、叶、茎、根中; 该基因在授粉后不同天数籽粒中的表达趋势为, 0~15 d快速上升, 之后迅速下降。对该基因的过表达转基因拟南芥的研究表明, ZmNAOD基因在转基因拟南芥的根中表达量最高; 经暗处理10 d后, 转基因株系根的长度显著长于野生型; 转基因拟南芥的生育期明显提前, 其粒长和千粒重显著大于野生型拟南芥。这些结果表明, ZmNAOD基因的表达可能与籽粒发育和光周期调控有关。     

SSR荧光检测解析224份山西玉米自交系的遗传结构与遗传关系

为利用杂种优势,对玉米自交系的遗传结构及遗传关系进行解析非常必要。本研究基于40个SSR位点的分析,对山西224份玉米自交系的遗传结构与遗传关系进行了解析。共检测出171个等位变异,平均每个位点4.28个;平均每个位点多态性信息量PIC、标记索引指数、基因多样性指数分别为0.44、2.02和0.50;有9份种质存在特异等位变异,分布在9个SSR位点。模型聚类法将自交系化分为瑞德群、兰卡斯特群及唐四平头群3类群;遗传结构成份（Q值）分析表明,每个类群存在一些跨类群自交系。遗传距离聚类分为瑞德群、兰卡斯特群、唐四平头群及其他群4类,其中,瑞德群和兰卡斯特群占所有材料的90%左右。本研究还针对杂种优势测验种的选择、选用的标记类型及聚类方法进行了讨论。研究结果为自交系的改良和利用及选配新杂交组合提供了理论基础。     

玉米低植酸自交系的鉴定及其连锁分子标记的初步筛选

降低玉米植酸含量对于改善玉米营养品质具有重要的意义,挖掘低植酸玉米种质,培育低植酸品种是一种有效降低植酸的途径。在前期工作中,我们筛选获得并初步鉴定了1个低植酸的玉米自交系齐319。本研究进一步鉴定了该自交系的植酸含量,发现它仅为常规玉米自交系的1/4左右,田间发现,其发芽率略低,但发芽后的植株生长正常,进而利用齐319与Lpa241杂交获得F₂群体,分析表明F₂群体的植酸含量呈现分离, 符合3∶1比例, 确定该性状受隐性单基因控制,在此基础上,初步筛选了与低植酸性状连锁的分子标记,发现第2染色体长臂上的2个标记(IDP7818和IDP7635)与低植酸性状连锁。这一工作为分子标记辅助的玉米低植酸育种奠定了基础。