八倍体小偃麦与普通小麦杂种自交和回交后代染色体和性状分离的研究

以八倍体小偃麦小偃６９３和普通小麦烟农１５的六个不同杂种世代为材料，研究了自交和顺交对杂种后代染色体和性状分离的不同影响。结果表明，随自交和以烟农１５为轮回亲本回交世代的增加，染色体数目逐渐减少，但回交比自交能使后代中偃麦草染色体丢失更快；回交后代ＰＭＣＭＩ染色体构型较为简单，平均交叉结数减少，回交次数过多不利于偃麦草与普通小麦染色体发生遗传重组；自交和回交世代中小偃麦类型、中间类型和小麦类型出现     

连续回交对消除农杆菌介导转化引起水稻体细胞变异的影响

农杆菌介导的转化引起许多体细胞变异, 影响了转基因植物的农艺性状。因此, 转基因作物的培育需要大量的T₀代再生植株。在本研究中, 我们将转基因水稻株系与原始品种连续回交, 然后评价其回交后代的表现, 消除体细胞变异, 恢复转基因亲本的农艺性状。回交的供体亲本是3个转基因水稻株系, 分别带有来自于苏云金芽胞杆菌(Bt)的抗虫基因。与原始品种连续回交至BC₃F₁代, 每代BC_nF₁单株再自交两代, 同时对各个世代进行抗虫性选择。通过发芽试验获得转基因纯合的BC_nF₃株系, 在室内抗性试验中, 所有的BC_nF₃纯合株系都能杀死100%的幼虫。在田间试验中, 这些株系的单株产量明显高于供体亲本, 大部分农艺性状与原品种没有显著的差异。这些结果说明连续回交能够在很大程度上恢复转基因水稻株系的农艺性状, 从而减少转基因育种过程中所需的工作量。     

棉属野生种克劳茨基棉第7染色体上马克隆值QTL的挖掘与定位

为了深入挖掘和利用棉属野生种克劳茨基棉(Gossypium klotzschianum)的优异等位基因，构建了一个(陆地棉泗棉2号×克劳茨基棉)×泗棉2号的BC₁F₂群体，对纤维品质性状初步定位，单标记相关分析表明位于第7染色体上的SSR标记NAU1362与马克隆值表现极显著相关。进一步选择在第7染色体上含有克劳茨基棉渐渗片段的BC₁F₂单株与轮回亲本泗棉2号回交，构建BC₂F₃和BC₂F₄分离群体，通过两年的田间重复试验验证该QTL的位置与效应。结果表明，该QTL (qFMIC-7-1)在BC₂F₃、BC₂F₄世代均被检测到，位于相同的标记区间，分别可以解释9.0%、8.8%的表型变异，增效基因来源于野生种克劳茨基棉，与BC₁F₂群体定位结果基本一致。同时在第7染色体上检测到另一马克隆值QTL (qFMIC-7-2)，同样在BC₂F₃、BC₂F₄两个世代均能够被检测到，分别可以解释3.7%、4.7%的表型变异，但增效基因均来源于泗棉2号。     

不同供体及不同回交次数对玉米自交系R08的改良效应

以R08为轮回亲本,18个优良自交系为供体亲本,不同回交和自交次数,选育出遗传背景与R08相近、但相互之间又存在一定差异的BC₁F₃和BC₂F₂各18个R08改良系。通过抗病性鉴定、配合力及SSR分子标记分析,探讨不同供体及不同回交次数对R08的改良效果。结果表明,36个改良系中,29个抗或高抗大斑病,大部分改良系的多数产量性状一般配合力(GCA)与R08相比并无下降或有所提高;相同供体不同回交次数选系的比较显示,对大斑病抗性的改良,回交1次自交2次(BC₁F₃)优于回交2次自交1次(BC₂F₂),且改良后代选系多数产量性状GCA大体相当;相同回交次数不同供体选系的比较表明,供体对回交后代的影响较大,供体不同回交后代选系大斑病抗性及多数产量性状GCA存在较大的差异;SSR分子标记研究结果在一定程度上揭示相同供体不同回交次数所创造的遗传变异无明显差异,相同回交次数不同供体选系在分子水平上存在较大差异;供体昌7-2和川321对改良R08的大斑病抗性和产量性状GCA作用较大,属优良供体亲本;w4-1和w10-1属回交改良优良选系。因此,利用回交法改良玉米自交系,在选准供体亲本的基础上,回交1次后,在自交过程中加强目标性状的鉴定选择及配合力测定,可提高回交改良的育种效率。     

偏凸-柱穗山羊草双二倍体SDAU18 PMC MI染色体数目异常

为探讨偏凸-柱穗山羊草双二倍体SDAU18减数第一分裂中期(PMCMI)染色体丢失特点,利用改良卡宝品红压片法,对SDAU18及其双亲的PMCMI染色体构型进行观察。结果表明:在SDAU18的同一枚花药中,部分PMCsMI出现了不同程度的染色体丢失现象,发生染色体丢失的PMCMI频率平均为4.64%,染色体数目异常的PMCsMI的平均染色体构型为:2n=12.77I+5.26IIR+1.57IIO+0.02III=26.49。其双亲的PMCMI的染色体数目均表现正常,均由14个二价体组成。SDAU18PMCSMI染色体数目变异的特点比较罕见。     

小伞山羊草与硬粒小麦和偏凸山羊草的细胞学鉴定

利用小伞山羊草作母本,分别与硬粒小麦和偏凸山羊草进行杂交,得到杂种F1。花粉母细胞观察结果表明,小伞山羊草与硬粒小麦的杂种F1中期染色体为21I;小伞山羊草与偏凸山羊草的杂种F1中期染色体为3Ⅱ＋15I。研究证明了小伞山羊草与硬粒小麦和偏凸山羊草杂种的真实性。为进一步将小伞山羊草中的有利基因向普通小麦转移提供了新的育种材料。     

小麦—天蓝偃麦草—羊草三属杂种回交世代中几个主要性状的遗传表现

采用普通小麦与天蓝偃麦草属间远缘杂种后代八倍体小偃麦（ＡＡＢＢＤＤＥＥ）为母本，与羊草（滨麦草属）杂交，获得三属杂种后，再用普通小麦回交２￣３次，并对三属杂种以及回交世代中几个主要性状的遗传表现进行了研究，结果表明：①三属杂种Ｆ１的不育性，采用普通小麦通过回交可得到克服，并且随着回交次数的增加，结实率逐步提高；②回交后代有明显的超矮亲遗传现象；③天蓝偃麦草与羊草的抗病、大穗、多花多实等性状可直接传     

分子标记辅助选择改良武运粳8号的条纹叶枯病抗性

本研究旨在改良武运粳8号的条纹叶枯病抗性。2004年,在扬州对江苏省1981—2002年间审定的25个迟熟中粳品种进行产量鉴定,从中筛选出直立穗高产品种武运粳8号作为条纹叶枯病抗性改良的受体亲本。利用抗条纹叶枯病品种葵风为供体亲本,通过杂交和回交,同时利用4个与条纹叶枯病抗性基因紧密连锁的分子标记STS11-31、STS11-71、STS11-19和STS11-43进行辅助选择,至2008年正季,共计获得 70个BC₃F₅以及115个BC₄F₄抗条纹叶枯病的稳定株系。经回交后代农艺性状、产量性状、品质性状和抗性的系统鉴定,从中筛选出10个BC₄F₅株系和2个BC₃F₆株系,这些株系综合性状与武运粳8号已十分相近,保持了武运粳8号的丰产性和优质,明显提高了条纹叶枯病的抗性。     

粗厚山羊草细胞质对普通小麦重要农艺性状的影响

采用杂交与回交置换法获得了10个具有粗厚山羊草细胞质的小麦核质杂种，并对核质杂种和核供体亲本的重要农艺性状进行了比较分析。结果表明，Ae.crassa 6x细胞质对普通小麦的形态性状、产量性状、叶绿素含量、抗穗发芽性等方面有较好的综合效应，在普通小麦改良中有较大的利用潜力。     

水稻穗顶部退化突变体L-05261的遗传分析

稻穗顶部小穗退化降低单株产量,严重影响水稻单产。对穗顶部明显退化材料L-05261的研究表明,小穗退化可能与稻穗内部过氧化氢的积累有关。2个非穗顶部退化品种和2个轻微穗顶部退化品种与L-05261杂交所得F₁植株稻穗顶部都呈现穗退化表型,F₂群体的小穗退化率均呈连续分布,但表型偏向非穗退化亲本。在组合L-05261×IRAT129 F₂群体中,顶部小穗退化与非退化单株的比例适合63︰1;同一组合的BC₁F₁回交群体中,顶部小穗退化与非退化植株比例接近7︰1。表明穗顶部小穗退化表型受3对或3对以上显性或部分显性基因控制。利用上述群体中的182个单株,在第3、第4、第5、第8染色体上分别检测到qPAA3、qPAA4、qPAA5和qPAA8 4个QTL,它们之间不存在互作,合计可解释46.32%的表型变异,其余的表型变异可能是由环境条件的变化造成的。     

小麦D基因组产量性状QTL定位

粗山羊草是普通小麦的D染色体组供体,为了寻找粗山羊草中对小麦产量性状遗传改良有益的基因,通过对四倍体硬粒小麦与粗山羊草杂交合成的双二倍体Am6-1和普通小麦品种Ph85-16的回交一代进行产量性状变异特点分析,发现粗山羊草的D组染色体对小麦的产量性状具有显著影响,千粒重、穗长、穗粒数和每穗小穗数明显高于Ph85-16;同时利用130对SSR引物对几个与产量性状相关的QTL位点进行了定位,初步寻找到4个主效QTL,它们分别为与穗长相关的QSl．sdau-5D,其贡献率为31．58％,与株高相关的QPh．sdau-1D,其贡献率为25．38％,与穗粒数相关的QGs．sdau-5D,其贡献率为44.65％,与千粒重相关的QTgw．sdau-3D,其贡献率为61．62％。     

野生二粒小麦导入普通小麦的抗白粉病基因MlWE29分子标记定位

小麦白粉病是严重影响小麦生产的重要病害之一,培育和应用抗病品种是有效控制和减少病害的最经济有效的方法。野生二粒小麦是硬粒小麦和普通小麦的四倍体野生祖先种,是小麦抗病性遗传改良的重要基因资源。本研究利用来自以色列的野生二粒小麦WE29与普通小麦杂交,再用普通小麦连续回交和自交,育成高抗白粉病(Blumeria graminis f. sp. tritici)小麦新品系3D258(系谱为燕大1817/WE29//5*87-1, BC₄F₆)。将3D258和高感小麦白粉病的普通小麦品种薛早配制杂交组合,对其F₁、F₂代分离群体和F₃代家系进行白粉病抗性鉴定和遗传分析。结果表明3D258携带抗白粉病显性单基因,暂命名为MlWE29。利用集群分离分析法(BSA)和分子标记分析,发现6个SSR标记(Xgwm335、Xgwm213、Xgwm639、Xwmc415、Xwmc289和Xwmc75)和5个EST-STS标记(BE494426、BE442763、CD452476、BE445282和BE407068)与抗白粉病基因MlWE29连锁。利用中国春缺体-四体系、双端体系和缺失系将抗白粉病基因MlWE29标记物理定位于5BL染色体的0.59–0.79区域。这一普通小麦抗白粉病种质资源的创制及其连锁分子标记的建立为小麦抗病基因分子标记辅助选择、基因积聚和分子育种提供了新的物质基础。     

ph1b、ph2a、ph2b基因在小麦与卵穗山羊草、小伞山羊草、离果山羊草F1杂种中的作用

迄今为止,仅Sharma等1986年研究报道了phlb基因诱导小麦与离果山羊草F₁杂种染色体配对作用,但没有在离果山羊草及其它山羊草中发现染色体配对促进基因或抑制基因,尚无phlb基因诱导小麦与卵穗山羊草F₁及ph2a、ph2b基因诱导小麦与这3个山羊草F₁染色体配对作用的报道。Farooq等1990年报道易变山羊草不同品系影响F₁染色体配对。     

野生二粒小麦导入普通小麦的抗白粉病基因MlWE29分子标记定位

小麦白粉病是严重影响小麦生产的重要病害之一,培育和应用抗病品种是有效控制和减少病害的最经济有效的方法。野生二粒小麦是硬粒小麦和普通小麦的四倍体野生祖先种,是小麦抗病性遗传改良的重要基因资源。本研究利用来自以色列的野生二粒小麦WE29与普通小麦杂交,再用普通小麦连续回交和自交,育成高抗白粉病(Blumeria graminis f. sp. tritici)小麦新品系3D258(系谱为燕大1817/WE29//5*87-1, BC₄F₆)。将3D258和高感小麦白粉病的普通小麦品种薛早配制杂交组合,对其F₁、F₂代分离群体和F₃代家系进行白粉病抗性鉴定和遗传分析。结果表明3D258携带抗白粉病显性单基因,暂命名为MlWE29。利用集群分离分析法(BSA)和分子标记分析,发现6个SSR标记(Xgwm335、Xgwm213、Xgwm639、Xwmc415、Xwmc289和Xwmc75)和5个EST-STS标记(BE494426、BE442763、CD452476、BE445282和BE407068)与抗白粉病基因MlWE29连锁。利用中国春缺体-四体系、双端体系和缺失系将抗白粉病基因MlWE29标记物理定位于5BL染色体的0.59–0.79区域。这一普通小麦抗白粉病种质资源的创制及其连锁分子标记的建立为小麦抗病基因分子标记辅助选择、基因积聚和分子育种提供了新的物质基础。     

中间堰麦草与小麦杂交后代的细胞遗传学及性状特点的研究

中间偃麦草作父本与小麦品种烟农15杂交,杂交结实率为71.72%,杂种F1在套袋自交和开放授粉条件下的自交结实率分别为32.05%和69.66%。以7个杂种世代为材料,对其细胞遗传学及性状特点进行研究。结果表明,F1 PMC MI染色体的联会频率较高,细胞内二价体数目平均为13.73个;F2和F3两个自交世代的染色体数目显著多于双亲和F1的42     

两种山羊草携带Gc基因的新发现

由栽培二粒小麦和沙融山羊草形成的双二倍体，再和高大山羊草一起，替换了普通小麦细胞质，形成代换系。这个代换系的后代携带两个新的Ｇｃ基因。Ｃ－带分析表明：一个基因位于高大山羊草５Ｓ染色体或类似５Ｓ的染色体上，而另一个基因，位于沙融山羊草的４Ｓ染色体上。     

抗水稻纹枯病qSB-9Tq基因效应及作用方式分析

水稻第9染色体上存在1个抗纹枯病QTL,被命名为qSB-9,水稻品种特青在该QTL上携带抗性等位基因qSB-9^Tq,而Lemont携带相对感病等位基因qSB-9^Le。为精确地评价qSB-9^Tq的抗病效应,分析其作用方式,利用分子标记进行前景选择和背景选择,从轮回亲本Lemont与特青回交后代群体中筛选到1个目标单株。连续3年对该单株的扩繁后代(BC₆F₂)及随后获得的近等基因系采用嵌入法进行接种鉴定试验。田间试验采取2种不同的设计。第一种是完全随机试验,即从BC₆F₂分离群体中筛选出目标区间为qSB-9^TqTq纯合型、qSB-9^LeLe纯合型和qSB-9^TqLe杂合型个体,并对3种基因型个体间的病级平均数差异进行统计分析。第二种设计为随机区组设计,即在BC₆F₃和BC₆F₄代,分别对上述3种基因型的近等基因系群体,按3次重复的随机区组设计进行移栽和接种鉴定试验。结果表明,3年的试验结果表现出一致的趋势,即qSB-9^Tq存在于分子标记RM242~Y92.5之间,可减轻病级1.0级(0~9级病情分级系统)左右,且其抗性表现为几乎完全的显性特征。本研究的结果为qSB-9^Tq的精细定位和育种利用奠定了基础。     

利用三个分子标记鉴定大麦Yd2基因型及其在育种辅助选择中的应用

研究分子标记鉴定大麦抗黄矮病基因Yd2的有效性,可为Yd2基因在大麦抗病育种中的广泛应用提供快速有效的分子辅助选择工具。利用与Yd2基因紧密连锁的YLM、CAPS-Ylp和ASPCR-Ylp标记同时检测52份国内外大麦品种(系)与4份大麦F₁杂种的Yd2基因型,同时结合生物学抗性检测的表型分析其有效性。通过对Yd2基因型已知的20份大麦品种(系)及4个F₁杂种的Yd2基因型分析,表明YLM、CAPS-Ylp与ASPCR-Ylp标记可以有效判断大麦Yd2基因型。进一步用这3个标记检测32份Yd2基因型未知的大麦的基因型,鉴定出基因型为Yd2^-/Yd2^-的品种(系) 27份,基因型为Yd2⁺/Yd2⁺的品种(系) 5份。在回交育种的分子辅助选择实例中,从BC₂F₂世代中选出了16个基因型为Yd2⁺/Yd2⁺的单株。3个分子标记结合应用能够快速有效地鉴定大麦Yd2基因型,可用于Yd2基因回交育种中的大规模分子标记辅助选择。     

小麦-长穗偃麦草3E二体附加系与小麦-杀配子染色体2C二体附加系杂交后代的细胞学鉴定

为了创造小麦-长穗偃麦草染色体易位系,本研究将“中国春”-长穗偃麦草3E二体附加系与“中国春”-柱穗山羊草2C二体附加系进行了正反交、F1代自交和回交,利用细胞遗传学等方法对杂种后代进行了鉴定。以“中国春”-长穗偃麦草3E二体附加系为母本的杂交组合,其杂交当代结实率平均为37.3%,而以“中国春”-杀配子染色体2C二体附加系为母本的杂交组合,其平均结实率为28.19%,二者差异显著（P<0.05）。杂种F1代自交结实率平均为31.45%,用“中国春”-长穗偃麦草3E二体附加系为父本的F1代回交结实率为38.82%,二者差异显著（P<0.05）。在杂交后代有丝分裂和减数分裂中观察到了染色体畸变现象,说明杀配子染色体2C在配子的形成过程中起作用。这些研究结果为进一步创制小麦-长穗偃麦草3E染色体易位系奠定了基础。     

长穗偃麦草1E附加系与杀配子染色体2C附加系杂交后代的细胞学及形态学分析

长穗偃麦草是小麦的野生近缘种属,具有抗寒、抗旱、抗病等优异性状。为了利用长穗偃麦草的优异基因,将‘中国春’-长穗偃麦草1E二体附加系与‘中国春’-柱穗山羊草2C二体附加系杂交、自交和回交,观察其后代的细胞学和形态学特性。结果表明,在杂交后代有丝分裂和减数分裂中观察到了染色体畸变现象;统计F1代自交结实率,发现与亲本相比,这些杂种后代的结实率明显降低;杂种后代的穗型发生了分离,除正常穗型外还观察到了密穗型,说明杀配子染色体2C可以诱导染色体畸变并对结实率和穗型均有一定的影响。本研究为进一步创制小麦-长穗偃麦草1E染色体易位系和缺失系奠定了基础。