甘蓝型油菜杂交种圣光168父本根肿病抗性的遗传改良与应用

为培育优良的抗根肿病油菜品种,以华双5R和华油杂62R（分别携带抗根肿病位点PbBa8.1和CRb）为供体亲本,以圣光168的父本Y522R为轮回亲本,通过回交与分子辅助育种相结合,将PbBa8.1和CRb导入到Y522R中,选育出遗传背景回复率均达90%以上,且分别携带PbBa8.1、CRb和PbBa8.1+CRb抗病位点的近等基因系Y522R ^PbBa8.1 、Y522R ^CRb 、Y522R ^PbBa8.1+CRb,并在此基础上与圣光168母本RG430A配制了具有根肿病抗性的改良杂交种圣光168CR ^PbBa8.1 、圣光168CR ^CRb 和圣光168CR ^PbBa8.1+CRb。利用我国根肿菌4号优势生理小种,对改良株系及杂交种进行苗期根肿病抗性鉴定,结果表明：Y522R ^PbBa8.1+CRb 和Y522R ^CRb 改良株系及其改良杂交种圣光168CR ^CRb 和圣光168CR ^PbBa8.1+CRb 对4号生理小种具有免疫抗性;Y522R ^PbBa8.1 改良株系及其改良杂交种圣光168CR ^PbBa8.1 对4号生理小种表现为感病,但显著低于对照Y522R及圣光168。农艺性状考察结果表明,Y522R改良株系及其改良杂交种的开花期、株高、有效分枝数、角果长、每角果粒数和千粒重都与对照无显著性差异,说明这些改良杂交种可作为重要的抗根肿病油菜资源。     

十字花科根肿病抗性种质资源初步筛选与鉴定

近年来根肿病爆发式蔓延，对十字花科作物生产造成了严重威胁，以油菜为例，据不完全统计至2022年底全国发病已超133万公顷。培育抗病品种是阻止根肿病快速蔓延最经济有效的方式，而目前使用的抗性位点只有PbBa8.1和CRb，面对不同地区复杂多样的根肿菌和随时产生的新的变异类型，需要不断更新抗性种质资源。本研究通过接菌鉴定筛选了14份抗根肿病大白菜，根据已有的抗性位点相关标记鉴定发现DG117、ZS105、SG01、SR06、JQ07五份大白菜中不含CRb位点，且抗性强于华双5R/华油杂5R；含有CRb位点的KL02对Pb XM（新民菌）的抗性表现强于现有材料409R，可能含有新的优异抗性位点。以上材料可作为新的根肿病抗性资源应用于甘蓝型油菜的抗根肿病新品种选育，为现有抗性资源做出补充。     

利用分子标记辅助选择改良水稻两系不育系C815S的褐飞虱抗性研究

以水稻品种B5(含褐飞虱抗性基因Bph14、Bph15)为供体亲本,目前生产上大面积应用的两系不育系C815S为受体亲本,利用分子标记辅助选择技术,将2个褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15导入C815S,获得3个同时携带2个抗性基因的纯合改良株系。苗期群体鉴定和大田成熟期鉴定表明,3个改良不育株系的褐飞虱抗性均为3级,表现为抗;而受体亲本C815S为9级,表现为感。农艺性状考察表明,改良不育株系基本保持了受体亲本的优良性状,部分穗部性状还显著优于C815S。因此,利用分子标记辅助选择技术聚合Bph14和Bph15基因改良不育系褐飞虱抗性效果明显。     

抗稻瘟病基因Pi9的STS连锁标记开发及在分子标记辅助育种中的应用

利用带有广谱抗稻瘟病基因Pi9的籼稻品系75-1-127作为抗病基因供体亲本,用于扬稻6号和R6547抗病性的回交育种。通过比较75-1-127、扬稻6号和日本晴的Pi9基因位点的DNA序列,开发出了与Pi9基因紧密连锁的共显性STS(序列标记位点)标记PB9-1,用于Pi9基因的分子标记辅助选择。结合田间农艺性状选择和分子标记辅助选择,培育出8个Pi9基因纯合的回交后代株系。其中,具有扬稻6号和R6547遗传背景的株系各4个。经湖北恩施和宜昌的病圃鉴定,携带有抗病基因株系的稻瘟病抗性水平较受体品种扬稻6号和R6547有不同程度的提高。具有R6547遗传背景的株系08C893配制的杂交组合在上述病区的抗性表现也明显优于对照品种扬两优6号。上述结果说明,共显性标记PB9-1在Pi9抗稻瘟病基因分子标记辅助育种中具有应用价值,并且Pi9基因作为稻瘟病抗源之一可以在湖北稻区进行有效利用。     

MAS育种改良籼稻恢复系‘E32’及其杂交种的稻瘟病抗性

利用已克隆的广谱抗稻瘟病基因Pi9的DNA序列,设计功能分子标记Ins2-3,通过标记基因型辅助选择和连续回交育种实践,定向改良籼稻恢复系E32及其两系杂交种培矮64S/E32的稻瘟病抗性。获得以下结果:Ins2-3是一个高效共显性DNA标记,在Pi9供体亲本75-1-127和受体亲本E32基因组中分别扩增出一条793bp和2 kb的稳定条带,Ins2-3的辅助选择效率达100%;利用Ins2-3开展分子标记辅助选择育种,通过连续多代回交自交,育成了苗瘟和穗瘟抗性均显著提高的新恢复系E32-Pi9,其遗传背景与受体亲本E32一致;用E32-Pi9配制的两系杂交种培矮64S/E32-Pi9的稻瘟病抗性,比对照培矮64S/E32显著提高,而主要农艺性状及杂种优势表现非常相似。     

抗稻瘟病基因Pi9的STS连锁标记开发及在分子标记辅助育种中的应用

 利用带有广谱抗稻瘟病基因Pi9的籼稻品系75 1 127作为抗病基因供体亲本,用于扬稻6号和R6547抗病性的回交育种。通过比较75 1 127、扬稻6号和日本晴的Pi9基因位点的DNA序列,开发出了与Pi9基因紧密连锁的共显性STS（序列标记位点）标记PB9 1,用于Pi9基因的分子标记辅助选择。结合田间农艺性状选择和分子标记辅助选择,培育出8个Pi9基因纯合的回交后代株系。其中,具有扬稻6号和R6547遗传背景的株系各4个。经湖北恩施和宜昌的病圃鉴定,携带有抗病基因株系的稻瘟病抗性水平较受体品种扬稻6号和R6547有不同程度的提高。具有R6547遗传背景的株系08C893配制的杂交组合在上述病区的抗性表现也明显优于对照品种扬两优6号。上述结果说明,共显性标记PB9 1在Pi9抗稻瘟病基因分子标记辅助育种中具有应用价值,并且Pi9基因作为稻瘟病抗源之一可以在湖北稻区进行有效利用。     

利用Pi9基因分子标记辅助选择培育抗稻瘟病水稻新品系

利用广谱持久抗瘟基因Pi9的内含子序列设计特异功能标记Ins2-1,通过分子标记辅助选择和连续回交育种,改良早籼稻1701的稻瘟病抗性。结果表明:Ins2-1是一个显性分子标记,在Pi9基因供体亲本75-1-127和受体亲本1701之间多态性明显且稳定;Ins2-1标记基因型对稻瘟病抗性表型的选择效率为100%;通过连续回交和自交,获得了含Pi9基因且遗传背景接近受体亲本的BC6F2群体;通过对BC6F3株系标记基因型和室内接种表型鉴定,筛选出了一个抗病纯系"抗瘟1701"。     

杂交粳稻亲本米质性状配合力的分子标记区段检测

选用152个SSR引物扩增11个粳稻细胞质雄性不育系和9个粳稻恢复系的分子标记基因型,并按NCⅡ遗传设计配制99个F1组合,检测20个亲本中有关糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白度、碱消值、胶稠度和直链淀粉含量8个米质性状的一般配合力的分子标记区段。结果发现27个分子标记区段与亲本8个米质性状一般配合力显著相关,共包含49个分子标记区段基因型。其中,31个SSR分子标记区段基因型与亲本8个米质性状优异一般配合力显著相关,涉及14条染色体臂;18个SSR分子标记区段与亲本8个米质性状不良一般配合力显著相关。49个分子标记区段基因型中,有2个分子标记区段基因型与亲本4个米质性状一般配合力共相关;2个分子标记区段基因型分别与亲本3个米质性状一般配合力共相关,8个分子标记区段基因型分别与亲本2个米质性状一般配合力共相关。第7染色体长臂上的分子标记区段基因型RM542-80/105与碱消值相关,增效37.0%;第1染色体短臂上的分子标记区段基因型RM246-95/105与直链淀粉含量有关,减效23.8%;第8染色体长臂上的分子标记区段基因型RM3754-80/90可使F1糙米率、精米率、整精米率和碱消值分别增加1.1%、2.0%、2.4%和43.6%。这些分子标记区段基因型可直接用于改良杂交粳稻亲本米质性状一般配合力。     

抗稻瘟病籼型光温敏核不育系E农1S的选育与利用

E农1S是湖北省农业科学院粮食作物研究所以广占63-4S为受体亲本，以携带Pi1和Pi2的抗稻瘟病育种材料GD-7为供体亲本，经杂交、回交和分子标记辅助选择培育而成的籼型水稻光温敏核不育系。该不育系具有稻瘟病抗性强、育性转换临界温度低、育性稳定、一般配合力好等特点，于2016年通过湖北省农作物品种审定委员会审（认）定，已配组育成13个杂交组合通过省级以上品种审定，具有很好的育种利用价值。     

与位点PbBa8.1紧密连锁分子标记的开发及甘蓝型油菜根肿病抗性育种

为培育抗根肿病的甘蓝型油菜新品系,提高油菜抗根肿病能力,以抗病芜菁ECD04(Brassica rapa,AA,2n=20)为供体,结合回交及分子标记辅助选择,将ECD04中抗根肿菌4号生理小种的位点Pb Ba8.1定向地转育到油菜常规品种华双5号(Brassica napus,AACC,2n=38)的遗传背景中。通过将所获得的抗病新品系在多个田间天然病圃进行测试,发现该位点对安徽黄山、湖北枝江、巴东地区的生理小种均表现为单基因显性抗病,由此培育出了ZHE-226抗病新品系。此外,通过借助二代测序技术及比较基因组学研究,还开发了与抗病基因更加紧密连锁的分子标记A08-300。     

分子标记辅助选择Pi9基因改良R288的稻瘟病抗性

根据已克隆的广谱持久抗瘟基因Pi9的DNA序列设计功能标记Clon2-1,通过分子标记辅助选择开展回交育种实践,定向改良水稻恢复系R288的稻瘟病抗性。获得如下结果:Clon2-1为共显性标记,在Pi9基因供体亲本75-1-127和受体亲本R288之间多态性明显且稳定;Clon2-1标记基因型对稻瘟病抗性表型的选择效率达100%。通过分子标记辅助选择和连续回交自交,获得了含Pi9基因的BC6F3群体,在此基础上筛选鉴定出1个高抗稻瘟病水稻新品系‘R288-Pi9’,用其与培矮64S配组获得的杂交组合同样表现出高水平稻瘟病抗性。     

芸薹种UGMS标记及抗根肿病基因连锁标记的定位

为定位芸薹种抗根肿病基因的连锁标记,利用芸薹种单一基因微卫星(UGMS)标记及基因组SSR和抗根肿病(clubroot resistance,CR)基因的紧密连锁分子标记,构建了结球白菜59-1×芜菁(CR)WJ04遗传连锁图谱,对芜菁WJ04和结球白菜59-1进行根肿病抗性鉴定和连锁位点分析。结果表明:抗根肿病芜菁自交系WJ04对来自我国根肿病主要疫区的4个根肿菌生理小种2、4、7和10均具有显性抗性,而59-1则均表现为感病。UGMS标记在大白菜和芜菁亚种间的多态性比率为30.1%,低于基因组SSR的50.8%;图谱覆盖长度为1 116.2cM,包含分布在10条连锁群的59个UGMS、72个基因组SSR和4个分别与CR基因Crr1、Crr2、Crr3和CRb连锁的标记。     

利用分子标记辅助选择改良温敏核不育系GD-8S的稻瘟病抗性

以含有广谱稻瘟病抗性基因Pi 1的籼稻材料BL122为供体,优质感病温敏核不育系GD 8S为受体,通过杂交、多次回交和自交结合分子标记辅助选择技术,将Pi 1基因导入GD 8S中。综合目标基因的分子检测、育性镜检、田间农艺性状表现以及遗传背景的回复率,筛选获得5个改良株系RGD8S 1、RGD8S 2、RGD8S 3、RGD8S 4和RGD8S 5。采用广东省具有代表性的33个菌株进行人工接种抗性鉴定,5个改良株系的抗性频率为75.76%~100.00%,而对照仅为9.09%。农艺性状分析表明,除剑叶长和每株穗数外,其余性状改良株系与对照无显著差异。这些改良株系可用于进一步测配选育高抗稻瘟病杂交稻新组合。     

MAS育种改良籼稻恢复系R599及其杂交种的稻瘟病抗性

根据已克隆的广谱持久抗稻瘟病基因Pi9的启动子序列设计了特异显性DNA标记MS-1,通过分子标记辅助选择(MAS)技术,开展连续回交育种,定向改良籼稻恢复系R599及其杂交种的稻瘟病抗性。结果表明,Pi9基因供体亲本75-1-127与受体亲本R599对23份供试稻瘟菌菌株的抗性表现及抗菌谱差异显著,两亲本的抗性频率分别为91.3%和30.4%。分子标记MS-1在75-1-127与R599之间呈现明显且稳定的多态性,标记基因型对抗病性表型的辅助选择效率达100%。从BC6F3株系中选育出一个与R599遗传背景相似但高抗苗瘟和穗瘟的改良恢复系R599-Pi9,并用它配制出抗稻瘟病的两系杂交种Y两优599-Pi9。     

基于不完全双列杂交设计的水稻农艺性状配合力基因组预测

【目的】在亲本一般配合力的基础上优选特殊配合力高的杂交种，是水稻杂种育种的关键。基因组选择基于覆盖全基因组的分子标记和样本的表型数据建立预测模型，实现对品种更加可靠的选择。【方法】本研究利用一组基于不完全双列杂交(NCII设计)的水稻数据集，考查其多个农艺性状配合力的基因组预测能力。并比较了不同训练群体构建方法对杂交种表型预测能力的影响。【结果】8个农艺性状一般配合力的预测能力由其遗传率主导，从0.3888到0.7367。杂交种特殊配合力的预测能力较低，但是直接预测杂交种的表型可以获得较高的预测能力。【结论】基因组预测水稻亲本一般配合力是有效的，能够帮助育种家实现对亲本的科学选择。如果要选配杂交种，直接预测杂交种表型是最有效的手段。此时让更多的亲本均衡地参与杂交种训练集的组配，有利于获得更高的预测能力。     

基于3个甘蓝型春油菜Pol CMS的优良恢复系选育

为选育出优良的恢复系父本,能够与春油菜区优良的春性甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育系（Pol CMS）配制出强优势杂交组合,先利用简化基因组测序技术（SLAF-seq）开发3个不育系和118个恢复系的SNP标记,对材料进行聚类分析,根据父母本花期相遇原则,从每一类选取数量不等的恢复系,共40个恢复系,分别与3个不育系采用NCⅡ设计配制120个杂交组合,分别进行配合力效应、杂种优势及双亲遗传距离与杂种表现的相关性分析。结果表明：遗传聚类将121份甘蓝型油菜资源分为5大类,大多数相同类型的品系被聚在了同一类,3份不育系均被聚在了第Ⅴ类;43份亲本的一般配合力（general combining ability,GCA）的变化范围为-20.78～30.42,恢复系R83、R107和R13的GCA较大,不育系GCA较大的为S3（105A）,特殊配合力较大的组合有S3×R13、S1×R48、S3×R11、S2×R89;组合S3×R13的产量超标优势和超亲优势最大,分别为37.12%和42.52%。遗传距离与单株产量呈极显著正相关,相关系数为0.390。与3个不育系组配的杂交组合中,产量排名前20位的亲本恢复系大部分来自和不育系遗传距离较大的Ⅰ类,并且在春油菜区大面积推广的品种,如青杂2号、青杂7号、青杂9号、青杂12号,均为被聚在Ⅰ类的恢复系与不育系S3（105A）组配的杂交种。因此认为,（S×Ⅰ类恢复系）组配模式可以获得强优势甘蓝型春油菜杂交组合。该研究不仅为后续甘蓝型油菜杂交种选育提供了亲本选择的分子依据,也将促进春油菜区的杂交育种进程。     

大豆花叶病毒病N1株系抗性基因定位分析

对大豆花叶病毒病N1株系不同抗性材料东农93046(抗)与品1246(感)所衍生的F8∶9代群体进行成株抗性鉴定,同时利用分子标记对其抗性基因进行确认并获得用于分子辅助选择的分子标记。结果表明:F8∶9代抗病家系数与感病家系数基本符合1∶1的比例,说明东农93-046对N1株系的成株抗性表现为质量性状,其抗性受一对等位基因控制。同时,根据前人研究结果利用76个SSR分子标记对父母本进行筛选,构建了一个包括13个SSR分子标记的F连锁群的遗传连锁图谱,并且单标记分析法和复合区间分析法的结果均表明东农93-046抗性基因位点位于SSR分子标记Satt114附近,对后代群体中抗病和感病株系各60份进行分子标记准确性评价,结果表明Satt114选择准确率可达80.00%,这为分子标记辅助选择奠定了良好的基础。     

花生抗北方根结线虫病SSR标记研究

本研究利用抗、感北方根结线虫病的花生品种为亲本配制杂交组合"花育22号×D099",以其F2分离群体为研究材料,采用SSR技术和BSA分析方法,获得了与花生北方根结线虫病抗性基因连锁的2个SSR分子标记S32-380和S89-140,标记与抗病基因间的遗传距离分别为4.421 cM和7.404 cM.该分子标记的建立将为开展花生抗北方根结线虫病的分子标记辅助选择育种奠定基础.     

利用分子标记辅助选择聚合Pi-1和fgr基因改良水稻恢复系

以含有广谱稻瘟病抗性基因Pi-1的籼稻品系BL122为稻瘟病基因的供体,籼稻恢复系香型中间材料XH74为香味基因的供体,三系优良恢复系R290为受体亲本,通过杂交、多次回交、基因聚合和多次自交,并同时利用与Pi-1基因紧密连锁的SSR标记RM144以及香味基因fgr的功能标记GRFM04在不同世代分离群体中进行分子标记辅助选择,最终筛选获得6个双基因纯合的改良株系。利用30个广东代表性稻瘟病菌株接种鉴定,6个改良株系的抗性频率为100%,而对照R290抗性频率仅为66.67%;自然病圃诱发鉴定6个改良株系,其叶瘟和穗颈瘟均表现高抗。检测表明6个改良株系叶片和米粒均具有较浓的香味。统计分析表明,除1个株系结实率稍低与对照差异显著外,其余改良株系与对照相比,在所有农艺性状上均差异不显著。通过分子标记辅助选择将稻瘟病基因Pi-1和香味基因fgr聚合到恢复系R290中,不仅显著地提高了恢复系的稻瘟病抗性,而且稻米有了较浓的香味,利用这批改良株系育成杂交稻新组合荣优633和五优633已参加省区试。     

甘蓝型油菜特大籽粒新种质创制及评价

以春性早熟甘蓝型油菜花油8号、油菜品种Legency及半冬性晚熟甘蓝型油菜株系020010为亲本配制三交种;从DH群体中筛选出千粒重超过5.0g特大籽粒新种质。2007-2009年的多点试验中,5个大粒株系千粒重性状表现稳定,年度间变幅为10%～15%;与杂交种云油杂2号比较,株系DL01和DL02分别增产30.6%和20.4%。