水稻极矮突变体s2-47对赤霉素的响应及基因定位研究

通过EMS诱变日本晴获得1个极端矮化突变体s2-47,其表型为极度矮化、叶色深绿、不能抽穗结实。对水稻胚乳的α-淀粉酶诱导实验表明s2-47突变体与GA的信号传导途径无关,外源活性GA₃对水稻幼苗株高的促进实验显示s2-47应与赤霉素的生物合成有关。利用s2-47和Dular构建F₂群体并精细定位表明,s2-47的表型与水稻OsCPS1基因紧密连锁,其编码的柯巴焦磷酸合成酶是赤霉素生物合成途径的第一个关键酶。序列分析发现,s2-47突变体的OsCPS1基因编码区发生了单个碱基缺失导致移码突变。OsCPS1基因在植株地上部都有表达,在节中表达最高。OsCPS1基因的表达受外源GA₃抑制,但在s2-47突变体中表达上调。     

三个中籼稻骨干恢复系对白叶枯病和褐飞虱抗性改良效果的评价

利用分子标记辅助选择和田间鉴定选择相结合的方法,将抗白叶枯病基因Xa23和抗褐飞虱基因Bph18(t)导入明恢86、蜀恢527和浙恢7954等3个骨干中籼恢复系,获得带有Xa23抗性基因纯合的改良恢复系明恢86-Xa23、蜀恢527-Xa23、浙恢7954-Xa23和携有抗褐飞虱Bph18(t)基因的蜀恢527-Bph18(t)、浙恢7954-Bph18(t),并从蜀恢527/IRBB23 F₁和浙恢7954/IR65482 F₁复交后代中选育出的带有Xa23和Bph18(t)的双基因聚合系浙蜀-Xa23-Bph18(t)。明恢86-Xa23、蜀恢527-Xa23、浙恢7954-Xa23和浙蜀-Xa23-Bph18(t)对中国和菲律宾的17个白叶枯病菌均表现高抗,蜀恢527-Bph18(t)、浙恢7954-Bph18(t)和浙蜀-Xa23-Bph18(t)对褐飞虱的抗性也达到中抗以上水平。抗性改良恢复系及其与不育系II-32A、沪旱11A的测交种在不接种白叶枯病菌条件下的产量和结实率与原来的恢复系及相应杂交种相仿,但在接种条件下带有Xa23基因的恢复系及测交种的结实率和产量明显优于原来的恢复系及相应杂交种。研究表明,抗性基因Xa23在不同恢复系背景下的抗性表达完全,对恢复系白叶枯病改良的效果明显,而抗性基因Bph18(t)对褐飞虱的改良效果与遗传背景有关。对分子标记回交和复交改良恢复系的抗病虫性进行了讨论。     

小麦品种太空6号对Heterodera avenae郑州群体的抗性遗传分析

通过多年接虫和田间病圃抗性鉴定,发现普通小麦品种太空6号对燕麦孢囊线虫(Heterodera avenae)郑州群体具有较好的抗性。以抗病品种太空6号为父本、感病品种豫麦47为母本配置杂交组合构建遗传分离群体,通过田间病圃鉴定和室内接虫鉴定对太空6号进行了抗性遗传分析,发现豫麦47×太空6号杂种F₂代单株孢囊量为连续分布,具有数量性状特征;F₂代群体单株孢囊量分布图呈偏态分布,说明存在明显的主效基因。应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型单个分离世代分析方法,分析豫麦47×太空6号杂种F₂代群体在室内接种二龄幼虫和田间病圃中对H. avenae郑州群体的抗性遗传效应均符合B-2模型,推测太空6号对H. avenae的抗性由2对主基因+多基因控制,主基因表现为加性-显性效应,在室内人工接种和田间病圃鉴定条件下主基因的遗传率分别为73.54%和86.90%,说明太空6号对燕麦孢囊线虫郑州群体的抗性是主效基因起主要作用。     

小麦转录因子基因W16的功能标记作图和关联分析

【目的】开发小麦DREB转录因子基因W16的功能标记,进行遗传作图,并结合表型性状关联分析,为利用分子标记进行小麦遗传改良提供依据。【方法】以六倍体普通小麦及其野生近缘种的二倍体和四倍体为材料,克隆W16的DNA序列;根据序列多态性设计分子标记;利用中国春缺四体材料对基因进行染色体定位,用DH群体（旱选10号×鲁麦14）进行精细定位并作图;以154份六倍体普通小麦材料构成的自然群体分析表型性状与基因单倍型的关联特性。【结果】利用中国春缺四体材料先将W16定位在1A染色体上。后利用DH群体将W16定位于染色体1A的CWM517和WMC20标记之间,距左、右标记的遗传距离分别为7.8 cM和19.4 cM。在小麦自然群体中共检测到W16的3种单倍型,分别与单株穗数、穗粒数、每穗小穗数和籽粒饱满度关联。【结论】确定了W16所在的染色体位置,鉴定出HapⅡ为增加单株穗数和籽粒饱满度的优良单倍型,HapⅢ为提高穗粒数的优良单倍型,该基因的功能标记和关联分析结果为小麦分子育种提供了重要信息。     

小麦-十倍体长穗偃麦草广谱抗锈易位系的鉴定及分析

【目的】从普通小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交、回交后代中,获得对小麦条锈病流行混合小种具有广谱抗性的新种质。【方法】对普通小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交、回交后代材料进行条锈病鉴定、农艺性状调查、分子细胞学和品质相关性状分析。【结果】这批材料在苗期普遍表现为轻度感病,但成株后则完全高抗或免疫,对8份材料进行了连续三年的人工接种鉴定,抗性表现十分稳定。对多种致病小种具有很好的抗性,根尖细胞染色体条数均稳定在42条,农艺性状良好。原位杂交分析显示这些材料中含有同一个易位片段,即在4DS末端有一来自长穗偃麦草St基因组的小片段易位,其中一个品系（GDR3）还携带一个未能准确定位的小片段易位,该材料对混合小种的抗性优于其它材料。推测这2个小片段易位上均含有新的抗条锈病基因。高分子量麦谷蛋白分析表明,这批材料均含有优质亚基14+15。【结论】与小麦相比,其野生近缘物种中可能含有更多的广谱抗性基因,是其在恶劣自然环境下生存的遗传基础,也为小麦抗病育种提供了新抗源。     

海南试验点不同年代玉米品种产量及农艺性状增益分析

在海南试验点分析了我国近60年有代表性的34个品种产量及农艺性状的增益。结果表明:产量、出籽率、千粒重等12个农艺性状年代间均存在极显著差异,茎倒率和秃尖长年代间存在显著差异。海南试验点不同年代(1950年至2000年)玉米品种产量每年增益为46.4kg/hm2,与北京和新疆试验点的产量增益趋势一致,只是明显低于北京试验点。海南三亚冬季的生态环境适宜对我国不同年代玉米品种的产量增益进行分析。     

棉花植株水分含量的高光谱监测模型研究

精确灌溉对无损、快速的水分监测技术有迫切需求。研究棉花冠层高光谱参数与水分的定量关系并建立水分估测模型,以实现棉花水分及时、准确监测。通过2年试验,测定棉花冠层高光谱及植株水分,根据光谱参数与植株含水量的相关关系,建立了植株含水量监测模型。结果表明:棉株含水量与叶片含水量在一定范围内随灌溉量增减而增减,并能区分棉花干旱程度;棉株及叶片含水量与冠层460～514 nm、605～698 nm、1451～1576 nm和1960～2457 nm反射率极显著负相关,与727～1345 nm反射率极显著正相关,且棉株的相关性好于叶片含水量。所选作物水分指数、归一化差值水分指数1、归一化差值水分指数2、水分胁迫指数1、水分胁迫指数2、水分波段指数、水分指数与归一化差值植被指数之比均与棉株及叶片含水量极显著相关;构建了棉株含水量和叶片含水量的最佳监测模型;所建模型精度能满足大田生产对棉花水分监测的要求。     

小麦顶端小穗退化突变体asd1基因定位

穗粒数是小麦产量三要素建成的关键因子,深入挖掘穗部发育调控基因有助于培育高产小麦品种。以小麦品种京411为野生型,经EMS诱变获得了表型稳定的小穗退化突变体asd1 (apical spikelet degeneration 1)。该突变体表现顶端小穗明显退化,穗长缩短了约40%,结实小穗数减少了约35%,穗粒数显著减少了54%,同时株高也明显降低。利用京411×asd1遗传群体的F2和F3代表型数据分析表明,顶端小穗退化性状受1对主效隐性基因控制。采用混合群体分离分析法(BSA),结合测序所得SNP位点,在7A染色体上开发了7个KASP标记,将目标突变基因定位在7A染色体短臂9.91 Mb物理区间内,遗传距离为17.62 cM,推断该区段存在一个新的控制小麦花器官发育及穗部形态发育的重要基因。本研究所鉴定的小麦穗发育控制区段有助于深入解析小麦小穗形成的遗传基础,为进一步揭示小麦产量形成的分子机理提供突变基因。     

甜高粱茎秆汁液锤度与可发酵糖含量的关系

甜高粱茎秆富含糖分,是生产燃料乙醇的良好原料。在甜高粱育种或生产中,常用锤度估算汁液含糖量,但锤度与可发酵糖的关系还不是很清楚。本文采用81个甜高粱材料,种植于北京、天津(盐碱地)、河北3个地点,研究了茎秆汁液锤度与可发酵总糖和蔗糖含量的关系。结果表明,北京、河北、天津三个地点甜高粱茎秆汁液总糖/锤度(糖锤比)总平均值分别为0.76、0.74和0.72,其中天津的甜高粱茎秆汁液糖锤比显著低于北京。北京、河北、天津三个地点甜高粱茎秆汁液锤度与总糖、蔗糖含量的相关性均达极显著水平,相关系数分别为0.8911,0.8376和0.9186,其中天津点显著低于河北。适合北京和河北非盐碱地种植的甜高粱茎秆汁液的锤度、可发酵总糖含量的整合回归方程为Y=0.8969X-1.7576(R2=0.8237);天津盐碱地糖锤比低于北京,相关系数显著低于河北,故其回归方程Y=0.9343X-3.1726(R2=0.7015)只可供其它盐碱地区参考。锤度和糖锤比的相关系数显著低于总糖含量和糖锤比的相关系数,说明含糖量高,锤度也高,但锤度高,含糖量不一定高。该结果对于甜高粱育种和加工工艺设计具有重要参考价值。     

晋麦47背景回交导入系的遗传选择与性状分析

为深入研究小麦抗旱相关性状的遗传基础,以旱地品种晋麦47为轮回亲本、水地品种鲁麦14为供体亲本构建的导入系(ILs)为材料,在雨养和灌溉两种条件下考察穗下节和穗部农艺性状,利用56对在双亲间表现多态性的SSR标记引物对BC3F4导入系群体的150个株系进行遗传选择,分析筛选后的148个导入系遗传背景及性状相关性.结果表明,ILs群体中有两个株系分别在2个、13个标记住点的基因型不同于双亲,ILs群体的晋麦47基因型回复率达94.38%.在两种水分条件下ILs群体多数性状表现超双亲.性状变异系数在2.34%～127.11%之间,性状均值偏向轮回亲本晋麦47;ILs群体灌溉条件下的每穗总小穗数(TNS)极显著大于雨养条件下的,与鲁麦14相似.除穗顶部不育小穗敷(SST)外,其余性状在两种水分条件下均呈极显著正相关(r=0.221～0.555).ILs群体穗下节长(FIL)和旗叶叶枕至德基部长(LPSB)的遗传力均较高,大于0.5975;穗顶部不育小穗数(SST)、穗基部不育小穗数(SSB)的遗传力均较低,小于0.4638,说明小穗结实卒易受环境水分条件影响.