AFLP分子标记技术在甘蔗遗传育种上的应用

论述了AFLP分子标记技术的产生、特点和基本原理,目前AFLP分子标记技术在甘蔗遗传育种研究中广泛应用于鉴定品种或种质,检测遗传多样性,构建分子连锁遗传图谱,定位克隆基因等领域,展现出广阔的应用前景.     

Microsatellite Markers for Molecular Breeding

Summary

Microsatellites are tandem repeats of short sequence motifs that occur ubiquitously in eukaryotic genomes. A key feature of this class of repetitive DNA is an extraordinarily high level of variation among taxa, mainly expressed as a variable copy number of tandem repeats. A multitude of techniques were described that exploit microsatellite variability as molecular markers. Basically, these approaches can be classified into four different experimental strategies. (1) Oligonucleotides complementary to microsatellites are used as hybridization probes for multilocus RFLP fingerprinting. (2) Microsatellite-complementary oligonucleotides serve as PCR primers, either alone or in combination with arbitrary primers, to amplify certain regions of genomic DNA. (3) (Non)radioactively labelled microsatellite motifs are hybridized to electrophoretically resolved RAPD fragments, resulting in new and unexpected banding patterns on the autoradiograms. (4) Length variation of individual microsatellite loci is analyzed by PCR with a pair of locus-specific flanking primers. In the present review, we will summarize the principles, advantages and limitations of the different microsatellite-based marker techniques developed so far. Appropriate application areas are discussed for each type of marker, and typical results are exemplified by our own research on chickpea (Cicer arietinum), an important grain legume of the Eastern Mediterranean region and the Indian subcontinent. Locus-specific microsatellite analysis is currently the method of choice for creating almost optimal molecular markers, and is discussed in more detail.     

小麦氮素高效育种研究进展

氮素是植物生长的必需元素,也是粮食作物产量的一个重要限制因素。培育氮素高效利用的农作物新品种不仅可以降低农业生产成本,还可以从根本上解决氮素施用不当造成的各种问题,是新一代绿色高效农业的发展方向。本文综述了当前小麦氮素高效利用育种研究进展,包括小麦氮素利用效率的评价、小麦氮素响应的基因型差异、影响小麦氮素利用率的形态及理化性状、小麦氮素利用相关基因的挖掘及分子育种与传统育种相结合提高氮素利用率等。     

大豆分子标记研究新进展

随着功能基因组学和高通量测序技术的发展和应用,以分子标记辅助选择育种和转基因育种为主要手段的生物育种技术越来越引起大豆育种家的重视。特别是伴随着新技术手段(如e QTL分析、GWAS分析、RNA-seq等)的发展,分子标记和QTL研究越来越趋向于高通量新标记开发、QTL精细定位以及新分析方法的应用等方面,进而推动了优质、多抗大豆新品种的培育,加快了大豆育种进程。为此,就2013年国内外大豆分子标记技术及其应用研究进展进行综述。     

基于BSA分析法的分子标记基因定位技术在农作物中的应用

进行基因的标记定位有利于推动分子标记辅助育种在生产上的应用,同时它也可以为基因的图位克隆奠定基础。BSA(集团分离分析法,bulkedsegregation analysis)分析法是对基因进行标记定位的非常实用的方法,它首先利用从一对具有表型差异的亲本所产生的任何一种分离群体构建具有目标性状差异的近等基因池,选择合适的分子标记对两基因池进行分子标记的筛选,筛选出的分子标记再经多个单株鉴定,从而找到与目标基因连锁的分子标记。可与BSA相结合用于基因定位的分子标记有多种,常用的分子标记有RFLP(限制性片段长度多态性,RestrictionFragm entLength Polym orphism),RAPD(随机扩增多态性DNA,Random Am plified Polym orphism DNA),AFLP(扩增片段长度多态性,Am plified Fragm entLength Polym orphism),SSR(简单重复序列,Sim pleSe-quenceRepeats)等,本文根据所用的分子标记种类对基于BSA分析法的基因定位技术进行了概述。     

From Agronomy and Ecophysiology to Molecular Genetics for Improving Nitrogen Use Efficiency in Crops

Summary

Improved nitrogen use efficiency (NUE: capacity to produce a supplement of yield for each added unit of N fertilizer) has the potential to enhance yield under low nitrogen (N) and thereby improve crop nutritional quality while reducing ground water contamination by nitrates. In order to realize potential benefits with respect to sustainable agriculture, we need to identify the physiological, biochemical and molecular mechanisms controlling component processes, including inorganic N uptake, N reduction, N partitioning between roots and shoots and N-incorporation into organic molecules as a function of carbon availability. Moreover, sustained decreases in fertilizer input and improved or stabilized yield require an improved understanding of the transition between N assimilation and N remobilization during plant development. Recent advances in plant molecular biotechnology, combined with modern physiological and biochemical studies, have expanded our understanding of the regulatory mechanisms controlling the primary steps of inorganic N assimilation and the subsequent biochemical pathways involved in N supply for secondary metabolism. In parallel, a number of physiological and agronomic studies have been undertaken to identify which are the limiting steps in the control of N uptake, assimilation and recycling during plant growth and development. Although they have been very informative in defining key elements of the economy of N, our knowledge of the regulation of N acquisition and management is still fragmentary. This is partly because most biochemical and molecular studies were designed to identify the key physiological and morphological traits involved, but were rarely placed in a whole plant or an agronomic context. To help fill the gap that still exists between molecular and agronomic studies, we describe in this chapter how the understanding of the control of N assimilation has increased through the use of whole plant physiology, transgenic technology, quantitative genetics and agronomic approaches. In addition, one of the goals of this review is to obtain a more integrated view of the regulation of N management from the gene to the field within the plant or within a particular organ. Prospects for future development and applications in crop improvement are explored.     

DNA分子标记在作物杂种优势研究中的应用

综述了DNA分子标记在作物杂种优势的遗传机理、杂种优势预测、杂交亲本的遗传多样性和杂种优势群划分、杂种优势相关基因研究中的应用情况。     

分子标记在大麦遗传育种中的应用

概述了分子标记在大麦分子遗传图谱构建、遗传多样性研究与种质资源鉴定、重要性状基因定位、分子标记辅助选择、重要农艺性状基因的图位克隆及起源与进化关系研究等方面的应用。     

分子标记在大麦遗传育种中的应用

概述了分子标记在大麦分子遗传图谱构建、遗传多样性研究与种质资源鉴定、重要性状基因定位、分子标记辅助选择、重要农艺性状基因的图位克隆及起源与进化关系研究等方面的应用。     

不同玉米自交系氮效率的分析

试验在4个氮处理水平上对8个玉米自交系的氮效率进行了研究。结果表明,玉米自交系在产量、生物量和氮累积量上存在显著的差异。据氮效率分析,黄C属低氮、高氮处理下产量均较高的双高效型,340属低氮高效型自交系,00冬属高氮高效型自交系,C8605属低氮、高氮处理下产量均较低的双低效型自交系。通径分析表明,在3个施氮处理中氮吸收效率对氮效率的作用均大于氮利用效率对氮效率的作用,且低氮下吸收效率对氮效率的作用大,高氮下利用效率对氮效率的作用大。     

减氮对不同氮效率小麦品种花后光合物质生产力和产量的影响

为明确不同氮效率小麦品种对减氮的响应特点,以前期筛选出的氮高效品种扬麦25、宁麦21和氮低效品种扬麦22、扬麦20为材料,研究减氮模式对产量、氮肥利用效率、光合生产能力和干物质积累量的影响。结果表明,氮高效品种扬麦25和宁麦21的籽粒产量和氮肥利用效率显著高于氮低效品种扬麦22和扬麦20,氮高效品种的平均籽粒产量和平均氮肥利用效率较氮低效品种分别高10.9%和23.9%。与常规施氮处理(CK)模式相比,减氮20%并采用基肥和拔节肥各施氮90 kg·hm~(-2)(M4)模式下,氮高效品种开花期LAI、旗叶SPAD值、净光合速率及乳熟期旗叶SPAD值和净光合速率均未显著降低,且乳熟期平均LAI提高16.0%,进而使花后干物质积累量增加,从而实现产量稳定和氮肥利用效率的提高;而氮低效品种花后光合生产能力、籽粒产量和氮肥利用效率随施氮量降低而出现不同程度的降低。这说明,氮高效品种较氮低效品种有着更多的减氮潜力,前者在适量减氮和合理施肥方式下,可通过延缓花后叶面积衰减、保持较强的花后光合能力和增加花后物质生产力,实现产量稳定和氮肥利用效率提高。     

大豆分子标记及辅助选择育种技术的发展

分子标记、QTL的研究和辅助选择应用已经得到很大的发展,一批与大豆形态性状、产量性状、品质性状、生态性状、抗生物胁迫性状相关的QTL在国内外均有报道.但近年来分子标记和QTL研究在比较发达的国家已经转向功能标记(FMs:EST-SSR、SNP和候选基因)的研究,相继肩动大豆EST计戈呼和大豆功能基因组计划,以期使功能基因和性状直接联系起来,目前已经取得了显著成效.而我国目前分子标记和QTL的研究还主要集中在利用随机标记(RMs:RAPD、SSR和AFLP)对性状进行研究.该文就国内外大豆分子标记和分子标记辅助育种及分子育种技术发展动态和发展中存在的主要问题做一概述.     

野生稻高产QTL的分子标记辅助育种进展

1995年中国国家杂交水稻工程技术研究中心与美国康奈尔大学合作,在马来西亚普通野生稻中鉴定出两个主效高产QTLyld1.1和yld2.1.随后将野生稻高产QTL导入优良晚稻恢复系测64-7及中稻恢复系9311和明恢63中,采用分子标记辅助选择与田间选择相结合,育成了Q611等携带野生稻高产QTL yld1.1和yld2.1的新恢复系.经测交鉴定,Q611所配组合表现出强大的产量优势,说明野生稻高产QTL具有显著的增产效应和重要的育种价值,同时也表明采用分子标记辅助选择方法对数量性状进行遗传改良同样具有明显的效果.     

不同品种甘蔗生长对氮肥的响应与利用

本文以研究区当家甘蔗品种台糖22(ROC22)、柳城5136(LC5136)、粤糖236(YT236)为材料,设5个不同氮肥施用量,研究施氮量对不同品种甘蔗生长及氮肥利用的影响。结果表明:(1)施氮量增加,3种甘蔗的茎重和产量先增加后无显著变化。ROC22和LC5136在施氮量为351.9 kg/hm2时较为适宜,而YT236在234.6 kg/hm2时较适宜;ROC22的产量最高,分别比LC5136和YT236增产8.6%和40%。(2)随施氮量的提高,LC5136和YT236的产糖量呈先增加后无明显变化的趋势。ROC22的产糖量在施氮量为351.9kg/hm2时显著大于无氮处理的,但不同施肥量处理间无显著差异;ROC22的平均产糖量分别比LC5136和YT236高20%和57%。(3)随着施氮量的增加,ROC22和YT236的氮肥利用率呈递减趋势,施氮量为117.3kg/hm2时利用率最高。而LC5136的肥料利用率呈递增趋势,施氮量为469.2 kg/hm2时利用率最高;ROC22的氮肥利用率比LC5136和YT236的均高出10个百分点。综合考虑甘蔗产量、产糖量、氮肥利用率的情况,氮肥用量为351.9kg/hm2时,对ROC22和LC5136较适宜,而在234.6kg/hm2时,对YT236较适宜。在研究区种植甘蔗ROC22明显优于LC5136和YT236。     

分子标记技术在荔枝研究中的应用

详细论述了分子标记技术在荔枝研究中的应用,主要涉及三个方面:荔枝品种鉴定和分类、种质问遗传多样性及亲缘关系分析;荔枝分子标记遗传连锁图谱的构建;与优良性状相关的分子标记的获得.并对其应用前景和存在问题进行了评述.     

分子标记在菠萝研究中的应用

介绍了分子标记技术在菠萝上的应用,主要包括种质鉴别、遗传多样性、亲缘关系、连锁图谱构建以及与优良农艺性状相关的分子标记的获得等方面的情况,并对存在的问题和应用前景进行了讨论。     

氮肥运筹对玉米氮素动态变化和氮肥利用的影响

通过氮肥运筹对雨养条件下玉米氮素动态变化和氮肥利用的影响研究表明,氮素积累量在吐丝后45d前后达到最大;高密度有利于氮量积累;植株总氮量与产量呈正相关,高密度下相关系数大;高密度下子粒氮含量和氮收获指数均与产量呈显著正相关;吐丝期氮肥比例相对高有利于叶片和穗部(子粒+苞叶+穗轴)氮素在生育后期的积累及茎鞘氮素的转运,前期氮肥比例大易造成穗部氮代谢延后。氮素吸收高峰在吐丝到吐丝后15 d;吐丝期氮肥比例高的施肥方式提高了生育后期的氮素吸收速率,在较高密度下吸收速率前移。氮肥施用比例适当后移有利于氮肥利用;前期氮素累积太多对后期氮素吸收利用有抑制作用。     

水分利用效率分子标记在小麦不同种质材料中的分布

高水分利用效率（Water use efficiency,WUE）是丰产性和节水性的统一。为给小麦高WUE分子设计育种提供理论依据和技术支撑,利用与WUE相关QTLs紧密连锁的8个分子标记和与叶水势紧密连锁的2个分子标记,通过PCR技术检测了其在小麦进化种质、黄淮海麦区小麦品种（系）、高代小麦新品系和F₁代共81份小麦随机材料中的分布。结果表明,在10份小麦进化种质中,有9个WUE相关分子标记的出现频率均高于70%。在27个黄淮海水旱地区代表品种（系）中,有7个WUE相关分子标记的出现频率高于85%。在44份高代品系和F₁代中,有9个WUE相关分子标记的出现频率高于90%。在晋麦47×京东8号、济麦22×运旱22-23和济麦22×长6878杂交F₁代中实现了WUE相关分子模块组装。在81份小麦随机材料中,有9个WUE相关标记的出现频率高于85%,说明这些分子标记能够稳定遗传,可用于小麦WUE分子标记辅助育种。     

抗玉米丝黑穗病分子标记辅助育种研究

玉米丝黑穗病是春玉米生产中的主要病害之一,在世界范围内普遍发生。利用前期研究获得的主效QTL,采用分子标记辅助选择与常规育种技术相结合方法,成功地把抗病基因区段导入到10个玉米骨干自交系中,获得一批抗病自交系。利用这些抗病自交系组配的杂交种,使玉米丝黑穗病的抗性得到大幅度提高。     

花生遗传图谱构建与QTL定位研究进展

遗传图谱构建与QTL定位对花生分子育种具有十分重要的意义.随着分子标记与测序技术的快速发展,极大地促进了花生重要数量性状的研究进程,并获得了一些与抗病、产量等重要性状相关联的分子标记.本文对国内外花生的分子标记开发、遗传图谱构建以及QTL定位的研究进展进行了综述,为花生分子标记辅助选择,提高花生育种效率,加速育种进程提供了理论参考.