谷子6号染色体雄性不育基因的克隆

克隆谷子雄性不育材料1066A的不育基因,分析不育基因与可育基因存在的突变位点,为揭示谷子雄性不育分子机制、利用分子标记辅助选择方法选育多用途的不育材料奠定基础。利用谷子全基因组测序数据及前人不育基因定位结果克隆谷子雄性不育材料1066A的雄性不育基因,发掘导致不育的突变位点,旨在为从分子水平揭示谷子不育机制、利用分子标记辅助选择方法选育多用途的不育材料奠定基础。首先利用生物信息学方法从豫谷1号6号染色体找到1个雄性不育基因位点(Si015780m.g),该基因全长5 027个碱基,编码479个氨基酸,且位于前人用分子标记定位的基因组区间内。根据豫谷1号不育基因序列设计2对特异引物在雄性不育材料1066A的基因组DNA进行PCR扩增。将扩增产生的2个基因组片段进行拼接后在谷子不育材料1066A中获得2 561 bp的基因序列,包含了下游部分编码区。通过对豫谷1号、张谷、1066A的不育基因部分编码序列及推定的蛋白质序列进行比对分析,结果发现谷子不育材料1066A的不育基因编码序列存在3处突变:2处单碱基替换和1处单碱基插入,这3处突变导致谷子不育材料1066A的不育基因蛋白的第402,403个氨基酸由异亮氨酸和亮氨酸替换成缬氨酸和异亮氨酸,同时导致其不育基因编码的蛋白在第466个氨基酸处发生提前终止。3处突变中2处氨基酸替换对编码蛋白的功能影响不大,因此,认为谷子不育材料1066A的不育基因蛋白翻译提前终止可能是导致其产生不育的原因。     

辣椒CMS恢复基因的遗传分析及基因定位

本研究以辣椒胞质雄性不育系131BC5A与恢复系139D-21-3为亲本,构建了包含210个单株的F2群体,采用CAPS、SSR及SCAR等分子标记技术,对辣椒胞质雄性不育恢复基因进行遗传分析和基因定位研究。田间调查和遗传分析结果表明,F2群体的表现型中可育与不育的分离比为3:1。采用分离群体分组分析法(BSA),从F2可育群体和不育群体中各随机选取10株,构建可育和不育基因池。研究选用295对引物在亲本间进行多态性筛选,其中43对引物在亲本间表现出多态。通过进一步分析43对引物在基因池间的多态性,筛选出Rf基因连锁标记14个。然后对F2群体的210个单株进行连锁分析,最后将恢复基因定位在SSR标记pep43和pep20之间,约3.9 c M(或498.6 kb)的区间内,与两个标记的遗传距离分别为1.3 c M与2.6 c M。本研究为Rf基因的精细定位和克隆奠定了良好基础,也为辣椒雄性不育恢复系的分子标记辅助选择育种提供了理论参考。     

谷子显性雄性不育基因Msch的AFLP标记

利用雄性不育是实现谷子杂种优势利用最经济、有效的途径之一.为了寻找与不育基因Msch紧密连锁的分子标记,提高不育系的选育效率,本研究构建了Msch不育/可育近等基因系(NILs),通过对400对AFLP引物组合进行筛选,找到了与不育基因紧密连锁的两个AFLP标记(P17/M37224和P35/M52208),与不育基因的遗传距离分别是2.1 cM和1.4 cM,而且位于不育基因的同一侧,标记间相距0.7 cM.这两个AFLP标记可有效用于分子标记辅助选择育种.     

谷子雄性不育系利用及存在问题

谷子雄性不育系利用为谷子杂交育种开启了一扇大门,有效地挖掘了谷子的生产潜力,为谷子产量的提高提供了有效的途径。然而,杂交谷子的产业化进程仍较缓慢,还存在一系列问题亟待解决。文章总结了我国在谷子雄性不育和杂种优势利用研究方面所取得的重要进展,对谷子杂种优势利用中的一些主要问题进行分析,并对今后谷子研究育种提出展望。     

谷子显性雄性不育基因Msch的AFLP标记

利用雄性不育是实现谷子杂种优势利用最经济、有效的途径之一。为了寻找与不育基因Ms^ch紧密连锁的分子标记，提高不育系的选育效率，本研究构建了Ms^ch不育/可育近等基因系（NILs），通过对400对AFLP引物组合进行筛选，找到了与不育基因紧密连锁的两个AFLP标记（P17/M37₂₂₄和P35/M52₂₀₈），与不育基因的遗传距离分别是2.1 cM和1.4 cM，而且位于不育基因的同一侧,标记间相距0.7 cM。这两个AFLP标记可有效用于分子标记辅助选择育种。     

红麻雄性不育系的选育和不育基因的ISSR分子标记

红麻不育系的选育为红麻杂种优势的利用提供了新的途径。红麻雄性不育基因的分子标记,可用于优良不育系或保持系的选择。采用单株选择回交的方法进行不育系的选择,用BSA法进行ISSR引物的筛选。利用中国农业科学院麻类研究所红麻育种课题组在海南三亚发现的红麻不育株AT-1做母本分别与15-4,04K1做杂交,再用父本回交4次,选育出2个高度不育的不育系。用CTAB法提取红麻单株DNA,利用BSA法构建近等基因池—不育池和可育池,以近等基因池DNA为模板,进行ISSR引物的筛选,筛选出一条能在不育池和可育池间产生稳定差异带的ISSR引物U859。对不育系鉴定表明,不育系为质核互作型雄性不育,且不育性稳定。通过不育和可育单株对ISSR引物的鉴定表明,U859是与雄性不育基因连锁的ISSR分子标记。     

玉米细胞核雄性不育基因利用新途径

通过对作物雄性不育的细胞质和细胞核基因利用对比分析,研究雄花小穗退化型玉米温光敏核不育两用系雄花小穗退化现象表现的新特征特性,以及其与有小穗型不育系比较的各种优点,认为雄花小穗退化型玉米温光敏核不育系的选育为玉米细胞核雄性不育基因的利用开辟了新的途径,其有关遗传研究将为玉米由三系法育种向二系法育种过度奠定了理论基础。     

水稻沈农606抗稻瘟病基因遗传分析及SRAP标记筛选

选用抗稻瘟病水稻品种沈农606为抗病亲本,以普感品种丽江新团黑谷为感病亲本配制杂交组合.对两亲本及其F2代单株进行苗期抗病鉴定,结果表明抗病亲本的抗性由核基因控制,受一对显性基因控制.根据F2代单株的抗病鉴定结果,采用BSA法,从110对SRAP引物中筛选出了4对在抗、感池间表现出多态性的引物,表明这些引物可能与沈农606的抗病基因连锁.利用这些标记对F2代112个感病单株进行扩增,根据扩增结果,采用Mapmaker 3.0软件计算遗传距离,结果显示,标记m5e1-500与抗病基因间的遗传距离最近,为2.8 cM.     

谷子高度雄性不育基因在常规品种选育中的应用

采用携带有隐性核不育基因，不育率为１００％、不育度为９５％的谷子高度雄性不育系与优良恢复系品种测配，根据育种目标，选择优良的杂种Ｆ１继续种植，从Ｆ２育性分离的群体中选择优良不育株，利用其不育基因改谷子自花授粉为异花授粉，进行谷子品种间复合杂交及不同轮回选择群体育种，选育出６个品种和一批具有优异特性的不同世代材料。     

生育进程相近的谷子杂交种两系亲本的选育及其杂种优势分析

利用“两系”进行谷子杂种优势制杂交种时,不育系抽穗期和开花期常较恢复系早,二者只有错期播种才可在花期相遇并杂交结实。通过改良现有不育系与抗除草剂恢复系抽穗期和开花期,选育出符合谷子“两系”改良育种目标的优良高度雄性不育系3个（Y1A、Y2A和Y3A）及抗除草剂拿捕净恢复系5个（K17-1、K18-49、K18-54、K18-62和K18-70）,按NCII不完全双列杂交组配15个组合,分析亲本和杂交组合配合力、超亲优势及超标优势,预测其杂种优势。结果显示,亲本的配合力各不相同,有不同优良农艺性状选择方面利用价值;杂交组合间各性状超亲优势和超标优势表现存在差异,但杂种优势无关联、无规律性,分析预测亲本存在杂种优势。同时,“两系”亲本各自性状表现优良,选出的杂交组合Y3A×K18-49具有强杂种优势,可作为苗头杂交种继续进行杂种优势育种。本研究结果为谷子杂交种制种提供了可同期播种的“两系”亲本及苗头优良杂交种,简化了谷子杂交制种环节。     

四份花培来源的水稻不育系种质的SSR分析

利用微卫星标记和靶区域扩增多态性(target region amplification polymorphism,Trap)系列引物标记对本研究所选育4份不育系(S446A、S409A、S13A和S560A)材料进行指纹图谱构建,从294对SSR引物和8对Trap引物中筛选出22对呈多态性的引物,其中引物RM222、RM171、RM251和引物Trap 2、Trap 3能将花培不育系与其他8种不育系区分开,这就在DNA水平上找到它们的区别,利用这些引物对12份材料进行聚类分析表明,不育系的遗传基础均较狭窄.但我们也从DNA水平找到差异,说明分子标记鉴定结果的准确性,可用于新材料的成果认定和专利获得.     

不同甜菜单胚细胞质雄性不育系与保持系的遗传多样性分析

利用35对SSR引物分析40对不同的甜菜单胚细胞质雄性不育系与保持系的遗传多样性。结果表明：每对引物扩增得到的条带数在2~12之间,有效等位基因数(Ne)、Shannon’s信息指数(I)、Nei’s基因多样性指数(H)的平均值分别为2.306、0.891和0.519。采用类平均法(UPGMA)进行聚类分析并计算遗传距离。聚类结果显示,除供试材料22与其他材料的遗传距离较大,亲缘关系较远,单独为一类群;其余的供试甜菜品系可分为4个类群;共有14对甜菜单胚细胞质雄性不育系与保持系完全聚合在一起,说明经过回交后,不育系和保持系的细胞核基因组之间几乎达到一致,纯度较高,今后可以直接应用于甜菜育种中;另有26对纯度较低,遗传距离较大,还需要继续进行回交至纯合。80份供试材料的遗传距离最大为0.462,最小为0.120。14对聚合在一起的原配组中的不育系之间遗传距离各不相同,今后可选择14对中遗传距离较大的不育系和其异型保持系配制二元不育系,用于杂交种中的母本。加大培育出甜菜新品种的可能性,同时减少了育种工作中的盲目性,有效的提高了甜菜育种效率。     

Identification and characterization of EST-SSRs in finger millet (<Emphasis Type="Italic">Eleusine coracana</Emphasis> (L.) Gaertn.)

In recent years, microsatellites have become the most used markers for studying population genetic diversity. The increased availability of the DNA sequences has given the possibility to develop EST-derived SSR markers. A total of 1,927 ESTs of Eleusine coracana available in the NCBI database were mined for SSRs. Di-nucleotides are the most occurring motifs accounting for more than 50% of the repeats, of which GA was the most abundant motif and tetra-nucleotides are the least occurring motifs. Of the 132 markers identified, 30 primer pairs based were synthesized. SSR markers were used for variety discrimination and genetic assessment in 15 finger millet accessions; 20 primers showed polymorphism and 13 primers were identified as having a PIC value above 0.5. On the basis of the distribution of these polymorphic alleles, the 15 accessions were classified into two groups. This study has demonstrated the potential of EST-derived SSR primer pairs in finger millet. These primers will serve as valuable source for further breeding programs.     

Smut severity of pearl millet hybrids with male sterile and fertile cytoplasm

Summary Effect of A₁ male sterile cytoplasm on smut severity in pearl millet (Pennisetum glaucum (L.) R.Br.) was studied by comparing 35 pairs of F₁ hybrids, each pair carrying male sterile and normal cytoplasm. Mean smut severity was not significantly different in the hybrids carrying male sterile or normal cytoplasm. This suggests that in pearl millet male sterile cytoplasm is not associated with higher smut susceptibility. Partitioning of variance into different components showed that pollinators, A/B line pairs and their interaction primarily influenced smut severity of hybrids. Smut susceptibility might be attributed to effects of cytoplasm × nuclear interactions.     

辣椒杂交种纯度快速鉴定体系建立与应用分析

为了解决辣椒杂交种快速鉴定的问题,有必要建立辣椒杂交种的室内纯度鉴定体系,以兴蔬种业的32个品种的父本、母本和F1共96份为试验材料,利用150对SSR引物对96份材料进行了PCR扩增,寻找扩增差异。扩增结果发现,150对引物中51对能扩增出清晰条带,19对多态性较好,5对引物能够区别兴蔬种业32个品种的父本、母本及其F1。SSR分子标记能够快速准确地鉴定辣椒杂交种纯度与田间鉴定结果一致且成本低廉。     

杂交稻部分不育系与恢复系的SSR分类

选用分布于水稻(Oryza sativa L.)12条染色体上的36对SSR(simple sequence repeats)引物，分析了5个光温敏核不育系、7个细胞质雄性不育系及54份来自不同生态类型恢复系或品种的遗传差异。在供试材料中共检测出300条多态性片段，平均每对SSR引物检测到8.33条。分析结果表明，(1) SSR标记明确地把供试的66份水稻材料中的65份区分开来，和已知系谱的亲缘关系多数吻合，与表型性状聚类结果也有一定的相似性。(2) 以GD=0.73为标准，可准确地将籼稻、粳稻、野生稻三大类区分开；以GD=0.63为标准，又可区分出籼稻大类中带有粳稻或野生稻血缘的品种。表明SSR标记对籼稻、粳稻、野生稻品种的分类灵敏度高、结果可靠；并筛选出可用于鉴别水稻籼粳类型的10对特异性引物。(3) 以GD=0.56为标准，将供试材料划分在8个生态类型中，为生产上杂优组合亲本的选配提供了一些有益的参考。同时，生产上常用的一些杂交稻亲本划分在不同的生态类型中，表明强优势组合亲本间的遗传差异一般较大。     

谷子(Setaria italica)显性雄性不育基因的发现

1978年我们在“澳大利亚谷×吐鲁番谷”的杂交后代中,得到1份雄性不育材料,经7个遗传世代的研究发现,其不育株测交和回交,后代育性始终按1∶1分离,自交后代育性分离为3(不育)∶1(可育);其可育株育性不分离。它的不育性是受核内的显性雄性不育基因控制的。这是在谷子中的首次发现。它在理论研究、杂种优势利用和谷子育种中都有很高的价值。     

小麦花粉致死基因Ki的SSR标记分析

小麦雄性不育主要是通过花粉的败育表现,其不育材料对小麦杂种优势的利用研究具有重要意义和价值,国外研究表明,某些特定普通小麦品种间杂交F₁表现的花粉部分不育现象,受控于核基因组花粉致死基因Ki,为了筛选小麦花粉致死基因Ki的连锁标记,利用现代分子生物学技术通过定位该基因,克隆出花粉致死基因连锁标记片段,为小麦雄性不育种质材料的转育提供有效的选择标记。对小麦花粉致死基因Ki进行了分子标记定位,以‘中国春’和澳大利亚春小麦品种的BC₁F₁代作为定位群体,利用分离群体分组分析法(BSA)对位于小麦6B染色体上85对SSR引物进行多态性筛选,具有多态性的引物再通过BC₁F₁定位群体进行验证,从中筛选出与目的基因连锁的2个SSR标记Xgwm626和Xgpw4138。运用Mapmaker 3.0软件进行连锁分析。结果表明,Xgwm626和Xgpw4138与Ki基因的遗传距离分别为9.2 cM和6.9 cM,且2个SSR标记位于目的基因两侧,并将Ki定位于小麦6BL染色体上。研究结果为Ki基因的分子标记辅助选择和进一步精细定位奠定了基础。     

陆地棉转激素基因材料的SSR标记分析

利用SSR标记对陆地棉遗传标准系TM-1及其转激素基因后代材料进行。DNA指纹分析。从25对引物中筛选出6对扩增条带差异明显、信号强、背景清晰的引物,选用这6对多态性SSR引物扩增出18个差异片段,其中13个片段呈多态性,占总扩增片段的72．2％。依据扩增结果对42份转激素基因后代材料进行了遗传相似系数分析,构建了分子聚类图,并对其中部分转激素基因材料绘制了SSR指纹图谱。结果表明13个转激素基因材料与TM-1的遗传相似系数都在0．5以下,对这些材料的遗传关系做了初步探讨。     

水稻光温敏核不育系的ISSR和SSR遗传分析比较

本研究应用ISSR和SSR技术建立了24个水稻光温敏核不育系的DNA指纹图谱，利用13个ISSR引物和20对SSR引物，分别获得174个多态性片段和62个多态性片段，平均每个ISSR引物检测到13．38个多态性片段，远远高于SSR引物的检测率。根据遗传距离进行的聚类分析表明，利用这两种标记所得的聚类结果十分相似，24个材料被聚为粳型，偏籼型和籼型三个类群，在籼型不育系类群内，又可明显的分成三个亚类群，其中7个安农S-1衍生的不育系聚为一类，与农垦58S衍生的不育系有明显的遗传差异。根据两种标记计算的遗传距离及其遗传关系，所得的结果仍有一些差异，但总体趋势是一致。研究结果表明，ISSR和SSR标记适用于构建DNA指纹图谱，进行分类鉴定和遗传分析。