玉米雄穗相关性状QTL分析

以掖478和齐319构建染色体片段代换系群体（CSSLs），分析石家庄、新乡、昌平、顺义4个地点的雄穗主轴长（TL）和雄穗分枝数（TBN）的表型鉴定数据。结果表明，在2个以上环境中共检测到27个雄穗主轴长QTL，分布在1、2、3、4、5、7、8、9和10号染色体上，其中，1号染色体上雄穗主轴长QTL位点最多；共检测到23个雄穗分枝数QTL，分别位于1、2、4、6、7、8和10号染色体，其中，1号染色体上雄穗分枝数QTL位点最多。验证了北方春玉米环境稳定的3个雄穗主轴长QTL和10个雄穗分枝数QTL，发掘到黄淮海环境特异的5个雄穗主轴长QTL和3个雄穗分枝数QTL。在4个环境下均能检测到5个雄穗主轴长QTL（qTL1-3、qTL1-4、qTL2-1、qTL3和qTL4-2）和1个雄穗分枝数QTL（qTBN1-7），可为控制雄穗主要性状的基因克隆和机理解析提供参考。     

玉米单倍体自然加倍若干问题探讨

玉米单倍体加倍是DH育种中的关键技术环节之一,玉米单倍体雄穗自然加倍能力较低,限制了DH育种技术在商业育种中的大规模推广,对玉米雄穗自然加倍遗传特性的研究将有助于DH技术在育种中的进一步应用。本研究通过对多个不同遗传背景的单倍体雄穗自然加倍能力进行严格统计和差异比较,结果表明,单倍体雄穗育性恢复主要受核基因的控制,不受细胞质基因的调控。诱导率对单倍体雄穗自然加倍能力没有显著影响,自交系来源的DH1经过诱导后的单倍体由于基因型没有变化,其自然加倍能力与自交系相比没有显著提高。     

水稻高节位分蘖的QTL定位和互作分析

 高节位分蘖是水稻生产中常见的现象,同时高节位分蘖与水稻的驯化也存在密切的联系。利用来源于窄叶青8号与京系17及春江06与台中本地1号的两个加倍单倍体（DH）群体（分别简称为ZJDH群体和TCDH群体）为材料,对水稻高节位分蘖的遗传特征进行了研究。采用复合区间作图法,在ZJDH群体中共定位到qHOT3、qHOT6-1和qHOT8等3个QTL,分别位于第3、6和8染色体上;对TCDH群体的QTL定位共检测到相关位点2个,分别位于第6和12染色体上。同时,在两个群体中分别检测到4对和7对上位性互作位点。QTL比较分析表明在两个群体中分别定位到的第6染色体上的QTL所在区间可能一致,说明水稻第6染色体对高节位分蘖具有重要的影响。     

玉米单倍体自然加倍双轮回育种体系的探索

依据相关理论和育种实践提出，在单倍体规模化育种技术基础上，应用单倍体轮选遗传修复原理，纳入主体杂优模式双向轮回选择育种理念，构建“单倍体自然加倍双轮回育种技术体系”。通过对主体杂优模式的双向DH轮回循环选择改良，逐步累加农艺性状相关有益基因频率，快速聚合雄穗自然加倍基因，保持2个群体的遗传距离与配合力，逐步形成两个相互对应的单倍体高自然加倍商业化核心种质群，步入简单、快捷、高效的“单倍体自然加倍双轮回育种技术体系”。该体系经全面运行实施，验证了缩短育种年限、简化操作流程、节约选系成本、提高育种效率的效果。     

两种供氮水平下玉米穗部性状的QTL定位

以优良杂交种豫玉22两亲本Z3和87-1为基础构建一套F8家系的重组自交系群体为研究材料,在正常供氮和低氮两种氮水平下进行田间试验,利用复合区间作图法对玉米穗长、穗行数、行粒数、百粒重和单穗粒数进行QTL定位分析。两种氮水平下共定位到24个玉米穗部性状的QTL位点,其中正常供氮条件下定位到13个QTL,低氮水平下定位到11个QTL,集中分布在第1(8个QTL)、第5(6个QTL)和第8(5个QTL)染色体上。两种氮水平下共位或紧密连锁的QTL位点较少,表明玉米穗部性状在低氮水平下的遗传机制发生很大改变。研究发现,第1染色体umc1122/bnlg1556位点是一个控制低氮水平下玉米单穗粒数的主效QTL,单个QTL可解释19.7%的表型变异,该位点还同时影响低氮水平下玉米穗长、穗行数和百粒重的表型。与前人定位结果比较发现,该位点所在的染色体区域是一个产量及氮效率相关性状的QTL富集区,对此位点附近进行相关分子标记辅助选择,可能会在玉米氮高效分子育种上有所突破。     

玉米单倍体雄穗自然加倍性轮选遗传修复与高加倍率材料的创制

利用DH技术对先玉335进行连续轮回选择,发现单倍体雄穗自然加倍能力具有极显著的累加遗传效应,这种遗传效应可以获得成倍提高。证明玉米自身遗传系统具有单倍体雄穗自然加倍遗传恢复(修复)能力。用两轮选择所获的DH2系再次杂交组群,再经杂交诱导获得单倍体植株平均雄花散粉率高达85.15%,自交结实率高达66.18%,是基础群体先玉335直接诱导单倍体株的6.99倍和9.86倍。获得的DH3系因经两轮全基因组配子体选择,最大限度地淘汰了有害、劣性基因,聚合了较多优良基因,农艺性状好,植株长势强,可直接应用于资源扩增和品种选育。单倍体雄穗自然加倍性的轮选遗传修复能力的发现与高自然加倍率材料的创制具有极其重要的应用价值,可与玉米双轮回选择育种模式相结合,构建基于自然加倍为主体的单倍体双轮回育种技术体系。     

小麦BNS雄性不育中国春恢复基因的连锁群检测和QTL初步定位

BNS是一个新发现的温敏小麦雄性不育系,有良好的不育性和自身转换性,在杂交小麦利用和不育资源研究中有重要价值。为定位BNS的恢复基因,首先以BNS的高恢复系中国春为材料,创建BNS×中国春F2作图群体,建立自交结实率和花粉可育率两个表型BSA池;然后用中国春缺体-四体系检测恢复相关连锁群;最后用这些连锁群上的SSR分子标记筛选BSA池,用检测的连锁标记筛选F2作图群体,进一步定位恢复基因的QTL位点。结果表明,用BNS与中国春缺四体杂交,根据F1不育性检测到4个相关连锁群,分别是1A、1B、2B和7B;利用4个相关连锁群和4个非相关连锁群共8个染色体上的222对SSR分子标记筛选2对共4个BSA池,结果在3个相关连锁群上检测到8对连锁标记;用这8对连锁标记筛选F2群体210个个体植株,检测到5个QTL位点,位于1A、1B和2B染色体上。这些位点中,1个与自交结实率相关,2个与两个表型均相关,是主效QTL位点,另2个与花粉可育率相关,是微效QTL位点。这些结果为BNS恢复基因分子标记选择和精细定位奠定了基础。     

水稻抗倒力及相关抗倒伏性状的QTL分析

以典型的籼粳交（窄叶青8号/京系17）的F1花培加倍单倍体为材料,考查了抗倒力、株围、株高、有效穗数、重心高和地上部生物量等抗倒伏相关性状。利用该群体的分子连锁图谱进行QTL区间作图分析,除地上部生物量外,其他5个性状均检测到了相关的QTL,其中与抗倒力、株围、有效穗数相关的QTL各1个,分别位于第8、8和12染色体上,贡献率分别为18.4%、12.6%和10.6%。与株高相关的QTL 2个,位于第4和第8染色体上,贡献率分别为12.7%和12.5%。与重心高相关的QTL 3个,位于第4、8和10染色体上,贡献率分别为12.5%、14.6%和10.0%。相关分析表明,抗倒力与株围、株高、重心高和地上部生物量均呈极显著正相关。     

基于自然加倍为主体的DH双轮回选择玉米育种技术体系的构思

依据相关理论和育种实践提出,在单倍体规模化育种技术基础上,应用单倍体轮选遗传修复原理,纳入主体杂优模式双向轮回选择育种理念,融入分子辅助设计、数据采集与分析处理等现代技术,构建"基于自然加倍为主体的单倍体双轮回育种集成技术体系"。通过对主体杂优模式的双向DH轮回循环选择改良,逐步累加农艺性状相关有益基因频率,快速聚合雄穗自然加倍基因,随育种进程逐步深入,形成两个相互对应的单倍体高自然加倍商业化核心种质群,逐步摆脱复杂苛刻的实验室或工厂化加倍技术环节,步入简捷高效的单倍体田间自然加倍技术体系。该体系能够实现育种技术全新跨越,大幅度提高育种效率,缩短育种年限,简化操作流程。     

大穗材料高麦1号/ 密小穗F2群体穗长性状的QTL初步定

为了解小麦穗长性状的遗传特性,并将其应用于分子标记辅助育种,以大穗材料高麦1号/密小穗的292个植株的F2群体为材料,利用SSR标记对穗长进行了QTL定位分析.结果表明,选用500对SSR引物对高麦1号和密小穗两个亲本进行多态性检测,共获得180对在双亲问有多态性的引物,多态性引物检出率为36.0％.利用这180对引物进一步进行F2群体筛选,有96对引物在群体中表现出多态性,占多态性标记的53.3％.利用QTL_IciMapping软件构建出小麦染色体组的8个连锁群图谱,并将96对SSR引物定位到遗传连锁图谱上.图谱全长1 383.29 cM,标记间的平均遗传距离15.37 cM.平均每个连锁群有11.25个标记,含有标记最多的是4A和6B染色体,各有17个标记,其次是3A和7B染色体,含有9～14个标记,1B和5D染色体含有的标记最少,只有5～7个.共检测出7个与穗长相关的QTL位点,包括6个加性QTL和1个加性+显性QTL.7个QTL的加性效应值均为正值,单个QTL的贡献率为2.04％～15.26％.其中3A染色体上的QTL位点距离其最近标记只有0.58 cM,为连锁最紧密的一个位点,并且其加性效应值最大,可解释表型变异的15.26％.因此,3A染色体上存在控制穗长的主效基因.     

两种环境下玉米单倍体注射法与自然加倍研究

以玉米杂交种正大619为母本,单倍体诱导系桂诱1号诱导其产生的单倍体为材料,在温室大棚和大田两种环境下,采用秋水仙素注射法和自然加倍法进行单倍体加倍处理,对两种环境下不同加倍方法的散粉率和吐丝率进行方差分析。对散粉率的分析表明,在温室大棚环境下散粉率比在大田中有极显著提高,温室大棚中注射法与自然加倍散粉率分别是12.02%和13.97%,大田中分别为9.27%和6.87%。不同环境与加倍处理方法间的互作有显著差异,在温室大棚环境下,自然加倍法对提高散粉率的效果最好。对吐丝率的分析表明,吐丝率在温室大棚与大田环境之间有显著差异,大棚环境中注射法与自然加倍吐丝率分别是99.30%和99.37%,大田中分别为97.76%和96.36%。在育种基地创造适宜的玉米单倍体生长环境,自然加倍法也能够获得可观的雄穗散粉率,并提高雌穗吐丝率,从而提高单倍体育种效率。     

玉米孤雌生殖单倍体加倍技术研究进展

玉米单倍体育种技术能显著加快育种进程。单倍体高效率加倍是单倍体技术能否广泛应用于育种实践的关键因素。综述了单倍体加倍的主要方法,介绍常用的秋水仙素化学加倍技术,对其他细胞分裂抑制剂也做了简要介绍,并对今后的单倍体加倍研究进行了展望。     

玉米单倍体诱导、加倍技术及相关机理探讨

以生物诱导为基础的DH育种已发展成为玉米育种的核心关键技术,能够显著缩短自交系选育周期,加快育种进程。近年来,单倍体规模化诱导技术已经相当成熟,但批量加倍还是亟待解决的技术难题。文章综述玉米单倍体获得的技术途径、加倍措施、诱导率和加倍率QTL定位及相关基因的研究进展,对单倍体的不同加倍方法以及不同加倍药剂的加倍效果进行分析,通过元分析剖析诱导位点的遗传结构。     

不同生态条件下玉米单倍体诱导率和加倍率的研究

以8个不同基因型组合为母本、以玉米单倍体诱导系JS6-1为父本,在长春、榆树和白城3种不同生态环境下研究单倍体诱导率、自然加倍率和秋水仙素处理加倍率。结果表明,不同地点和不同基因型材料的玉米单倍体诱导率、自然加倍率和化学加倍率之间差异显著,在长春的单倍体诱导率(15.9%)、自然加倍率(2.6%)和除草剂Amiprophosmethyl(APM)加倍率(15.6%)显著高于榆树和白城,说明长春更适合玉米单倍体诱导和加倍。不同基因型组合的诱导率和加倍率也存在显著差异。选择合适地点和基础材料,加强田间管理是提高单倍体育种效率的关键措施。     

玉米育种理论技术新拓展与商业育种实践

一套功能健全的商业育种技术体系是商业育种研发流水线的保障。新世纪伊始,各种玉米育种新技术层出不穷,例如分子标记辅助选择技术、单倍体育种技术、品种精确评价技术和高通量数据采集技术等,这些技术大大提高了商业育种研发流水线的效率。本文从我国玉米种业的研发现状出发,分析育种新技术在加速商业育种进步中的作用,提出切实可行的玉米种质资源创新体系,该体系整合了包括分子标记辅助选择技术、单倍体育种技术、品种精确评价技术、高通量数据采集技术和育种大数据管理技术在内的先进商业育种技术,构建了玉米规模化种质资源创新体系,可以更有效地加速我国玉米商业育种的进程。     

玉米单倍体诱导率和加倍率研究

对12份不同种质的基础材料进行单倍体杂交诱导与自然加倍试验。结果表明,不同材料单倍体诱导率存在很大差异,母本基因型对单倍体诱导率具有重要影响,诱导率最高达12.14%,最低为6.77%;四144为亲本材料的诱导率最高为11.77%,最低为6.77%,差异较大;PH4为亲本材料的诱导率最高为11.88%,最低为11.77%,差异不大。不同材料单倍体雌穗加倍率相差不大,最高为97.44%,最低为84.30%;不同材料雄穗加倍率存在很大差异,最高为19.19%,最低为5.62%,相对应自交结实率差异也较大。不同种质基础材料单倍体自交结实率基本与单倍体雄穗的加倍率成正相关。因此,单倍体雄穗的育性问题是单倍体自交结实性的限制因素。