杂交水稻亲本遗传差异及其与杂种优势关系

 以目前生产上大面积应用和新育成的16个籼型三系杂交水稻亲本为材料,根据11个主要农艺和经济性状进行主成分分析和聚类分析,以马氏距离为指标,研究了杂交水稻亲本间遗传差异的状况及其与杂种优势的关系。在16个亲本的120个遗传距离中,80%以上小于2;9个恢复系间的平均遗传距离仅为0.4793, 7个保持系间,除湘香2号B外,平均遗传距离为0.7723。说明现有杂交稻亲本间遗传差异较小,尤其是保持系内和恢复系内遗传差异更小。对亲本间遗传距离与杂种优势的相关分析表明,现有籼型三系杂交稻亲本间遗传差异与杂种优势关系不密切,而杂交稻产量的高低与双亲产量尤其是双亲产量平均值的高低密切相关。说明亲本改良在提高杂交稻产量中极为重要。此外,还对亲本改良与杂种优势的关系、杂交稻亲本改良的方法和途径以及杂交稻组合亲本选配原则进行了讨论。     

导入白菜型油菜遗传成分的新甘蓝型油菜保持系的应用潜力

为扩大甘蓝型油菜保持系与恢复系间的遗传差异,以波里马细胞质雄性不育系的白菜型亲本保持系Ageva、甘蓝型亲本保持系105B及相应不育系105A、8个新型甘蓝型保持系B1~B8(105B×Ageva的种间杂种回交后代)及相应不育系A1~A8、4个甘蓝型恢复系R1~R4为材料,利用分子标记分析保持系与恢复系材料间的遗传差异,用R1~R4与甘蓝型保持系进行NCⅡ双列杂交,测定其杂种表现,并对甘蓝型保持系相应不育系进行花瓣张开度和结实性调查。结果表明:保持系B1、B2、B3、B4、B5和B8与恢复系R1~R4的遗传距离均大于105B与这些恢复系的遗传距离;新型甘蓝型保持系与恢复系所配组合中,有22个组合(占总组合数的68.8%)的单株产量均高于甘蓝型亲本保持系105B与恢复系R1~R4所配杂交组合的单株产量。新型不育系A1、A3的花瓣张开度和结实性与105A接近,存在花瓣张开度大、结实性较好的新不育系材料。结论认为,导入白菜型油菜遗传成分的新甘蓝型油菜保持系应用潜力大,表现在保持系和恢复系的遗传差异大,所配组合产量高,所对应的不育系结实性好。     

基于水稻产量相关QTL位点标记的杂种优势预测研究

利用与水稻产量性状相关的QTL位点标记分析了15个杂交水稻亲本间(4个不育系和11个恢复系)的遗传差异,结合15个亲本所配组合(44个)的F1表现,研究了基于QTL位点的分子标记遗传距离与杂种优势的相关性。结果表明分子标记遗传距离与产量性状杂种优势呈显著正相关(r=0.31*),而与其它主要产量构成因子的优势相关不显著。为分子标记预测杂交水稻杂种优势研究奠定了基础。     

水稻功能基因标记遗传距离与杂种优势的相关性研究

 利用与产量性状相关的功能基因标记分析了29个杂交水稻组合亲本间（18个不育系和11个恢复系）的遗传差异,结合29个亲本所配组合（47个）的F1表现,研究了功能基因标记遗传距离与杂种优势的相关性。结果表明,功能基因标记遗传距离与产量杂种优势呈显著正相关（r=0.29*）,而与其他主要产量构成因素的杂种优势相关不显著。说明功能基因标记有可能应用于杂交水稻杂种优势预测,但得到的相关系数偏小,还不足以预测杂种优势。     

基于SSR标记的中籼型两系杂交水稻亲本遗传差异分析

利用48对SSR引物对50份中籼型两系杂交水稻骨干亲本或改良系进行了遗传多样性分析。结果表明,基于SSR分子标记的遗传聚类结果与供试材料的系谱关系高度一致,不育系和恢复系明显聚类为2个群组(Ⅰ和Ⅱ),2个群组内的平均遗传距离差异不明显。湖南隆平高科种业科学研究院有限公司选育的多数不育系材料聚合为不育系群组下的一个单独亚组(Ⅰ-4),且在4个不育系亚组中具有最大的组内平均遗传距离。华占衍生系和广东常规稻独立于9311衍生系或近缘系,且已明显分化为2个亚组(Ⅱ-2和Ⅱ-3)。华占衍生系或近缘系组存在一定程度的同质化问题,为进一步拓展此群组与湖南隆平高科种业科学研究院有限公司不育系群组之间的遗传距离,提高群组间的杂种优势水平,需继续引入华南优质、高抗、广适种质进行改良。     

从事三系杂交粳稻育种研究近30年的回顾与展望

从杂交粳稻新组合选育、BT型不育系育性稳定性研究及原种生产方法建立、细胞质遗传效应研究及红莲型细胞质的开发应用、粳稻恢复系资源的发掘和恢复性遗传、粳稻杂种优势及其亲本配合力研究、三系亚种间杂种优势利用及广亲和恢复系选育等6个方面回顾了作者从事三系杂交粳稻育种研究近30 a的工作,并对今后研究方向展开了讨论。     

基于SNP标记的南方籼型两系杂交水稻亲本遗传差异的分析

利用SNP标记,对南方104个籼型两系杂交水稻亲本进行了遗传差异分析。结果表明,(1)104个籼型两系杂交水稻亲本两两之间的遗传距离变化幅度为0.00⁰.50,变异较大,不育系与父本间的平均遗传距离>不育系内遗传距离>父本内遗传距离,其中推广面积较大的两系不育系培矮64S、株1S等与父本间的遗传差异较大,分别聚类于不同的类群;中籼不育系与中籼型父本之间的遗传差异大于早籼不育系与早籼型父本之间的遗传差异,早籼与中籼之间的遗传差异大于早籼内、中籼内遗传差异。SNP标记用于分析水稻品种间的遗传差异与系谱分析结果具有较好的一致性。     

北方杂交粳稻的食味品质与其亲本的相关性研究

以4个不育系和5个恢复系及其所配20个杂交组合为材料,研究了杂交粳稻的食味品质相关性状与其亲本的关系。结果表明,供试亲本间整精米率、蛋白质含量和糊化特性值均存在显著差异,从平均值来看,恢复系的整精米率高于不育系,而食味及其相关性状不如不育系,杂交组合的各项指标偏向于恢复系;整精米率、垩白米率、碎米率、蛋白质含量、食味评分、最高粘度、最低粘度、崩解值以及米饭的粘度、味道综合评价值等性状在恢复系与杂交组合间以及双亲均值与杂交组合间均呈显著或极显著正相关,而各性状在不育系与杂交组合间的相关性均不显著。要提高杂交粳稻的食味品质,应重点选育蛋白质含量低、糊化特性好和食味优的恢复系。     

中日粳三系交叉配组杂交种的鉴定与评价

中、日双方通过交换粳稻不育系,分别与各自的恢复系配组,杂种F1在中国扬州和日本磐田鉴定,结果表明,引进日本优质不育系与中国恢复系配组,由于亲本地理距离和亲缘关系较远,有利于提高杂交粳稻的优势,且由于日本不育系米质优良,也有助于杂种品质的提高;利用广亲和粳稻不育系与籼稻恢复系配组是实现三系法亚种间杂种优势利用的可行途径之一。     

新型特早熟春性甘蓝型油菜的遗传多样性及其杂种优势

利用SSR和SRAP两种分子标记技术研究了通过甘蓝型油菜与白菜型油菜种间杂交培育出的新型特早熟春性甘蓝型油菜品系的遗传多样性,利用其中10个恢复系和3个保持系转育而来的不育系进行NCⅡ双列杂交,测定其杂种优势,并分析遗传距离与杂种优势的关系.研究结果表明:(1) 30对SRAP引物扩增出250条多态性条带,多态性比率为61.9%.39对SSR标记共扩增出145条多态性条带,多态性比率为97.3%.(2)两种标记混合聚类结果表明,在相似系数0.588处可将全部材料划分为A、B两大类群,其中A类包含一个来自039×浩油11号的甘白种间杂交后代和白菜型亲本浩油11号,B类包含039、E144和其余的甘白种间杂交后代.在相似系数0.714处B类又可以分为6个不同的亚类,两个甘蓝型亲本材料单独聚在一个亚类中,其余的64份甘白种间杂交后代分别聚在5个不同的亚类中,说明新型特早熟春性甘蓝型油菜品系具有丰富的遗传多样性.(3)配制的30个杂交组合中,产量超亲优势在20%以上的有22个,占组合数的73.3%,产量杂种优势非常明显,而含油量杂种优势不明显.(4)SRAP标记遗传距离与产量杂种优势达到极显著正相关;而SSR标记遗传距离与产量杂种优势相关不显著.因此,利用分子标记技术预测油菜的杂种优势,SRAP标记效果更好.     

粳型光敏核不育系配制组合杂种优势分析

对用粳型光敏核不育系Ｎ５０８８Ｓ和７００１Ｓ与７５个不同类型的恢复系配制的１５０个两系杂交稻组合杂种优势进行分析结果表明,单株产量、单株有效穗、千粒重、穗总粒数等性状具有较强的超父优势和竞争优势,株高、穗长、生育期等性状表现负向超父优势和竞争优势。分析了杂种与父本之间各主要性状的相关关系,讨论了在选育两系杂交稻中应注意的一些问题。     

水稻籼粳杂种一代生育期的表现

 采用生育期不同的籼型野败恢复系和保持系与典型粳稻和籼粳中间型亲本配制成80份籼粳杂种一代组合，用亚种肉品种间杂交为对照，研究了籼粳稻杂种一代生育期的表现。结果表明，以籼粳亚种间杂种一代生育期优势最强，一般都超过双亲平均值；品种间杂种一代生育期优势最弱，接近中亲值；籼或使型亲本配籼粳中间型亲本，杂种一代生育期优势介于上述两类型组合之间。籼粳杂交由于双亲的不同，组合间F₁生育期优势差异很大，有的组合甚至出现负向优势．这种生育期优势差异既受双亲本身生育期的迟早所支配，如杂种一代生育期长短排列顺序为中籼／晚粳＞中籼／早或中粳＞早籼或早熟中籼／晚粳＞早籼或早熟中籼／早或中粳；又受籼型亲本所含的野败恢、保遗传基因所制约，凡用籼型野败恢复系配制的籼粳杂种一代其生育期优势明显减弱，并与双亲籼、粳遗传距离的大小有关，杂种一代生育期优势随双亲籼、便遗传距离的扩大而增强。     

两系杂交稻籽粒充实度亲子相关研究

选用８个籼型光温敏不育系作母本,１０个粳型广亲和品种和６个灿稻材料作父本,共配制灿粳亚种间杂交组合４０个,品种间杂交组合１９个,对杂种Ｆ１与双亲的籽粒充实度进行了相关分析,结果表明：两系亚种间杂种Ｆ１籽粒充实度与其父本、母本籽粒充实度及双亲平均籽粒充实度亦呈显著或极显著正相关,说明要提高两系杂交稻籽粒充实度,选用充度好的亲本配组很重要,对解决两系灿粳亚种间杂交稻籽粒充实不良的途径也进行了讨论。     

滇型杂交粳稻主要亲本的SSR 指纹图谱及其遗传差异分析

用筛选的13对SSR引物,构建了41个水稻品种(包括35份滇型杂交粳稻恢复系、保持系材料、2个杂交种以及4个籼稻品系)的分子指纹图谱.聚类分析表明,41个水稻品种间遗传相似系数在0.52～0.94之间;在相似系数0.52处,可以将粳稻与籼稻区分开;在相似系数0.66处,可将杂交粳稻与其它粳稻品系区分开;在相似系数0.71处,又可将大部分恢复系与保持系区分开.生产中应用的一些强优势滇型杂交粳稻的亲本分别聚于不同的类群,表明亲本间的遗传差异较大.     

Hybrid rice heterosis and genetic diversity of IRRI and Lao rice

Glutinous and non-glutinous rice hybrids derived from IRRI and Lao PDR rice germplasm were evaluated for yield heterosis and genetic diversity based on SSR markers. Pollen and spikelet fertilities of the hybrids showed absence of effective restorer and maintainer genes in the Lao varieties for WA-CMS cytoplasm. Positive heterosis over better or male parent (Lao varieties) was observed. Hybrids derived from an IRRIs TGMS line with Lao varieties showed a great potential in hybrid rice application. Genetic diversity among the rice lines was assessed by COP and SSR markers. Cluster analysis based on the molecular markers generated three parental groups in agreement with parental pedigree information. Significant linear relation was detected between yield heterosis and marker-based genetic distance of parents.     

杂交香稻的香味遗传模式及育种研究

 以川香28A和川香84A与无香味的恢复系CDR22、成恢177等杂交,研究F₁和F₂单粒稻米的香味遗传特点。结果表明F₁稻米无香味,恢复系的无香味表现胚乳直感现象;杂种稻米(F₂)无香味∶有香味符合15∶1的遗传分离比。川香28A与香稻恢复系636杂交,F₁和杂种稻米(F₂)的每粒米都有香味。结合过去的有关研究,提出杂交香稻香味遗传的双基因模式。介绍了运用香稻亲本转育香味基因,选育香稻保持系、恢复系和杂交香稻的育种方法和进展。     

杂交稻与亲本稻米蛋白质及氨基酸含量的关系

分析了８个三系杂交稻Ｆ１稻米与其相应的５个恢复系和３个不育系及其相应的３个保持系稻米的蛋白质含量和１７种氨基酸含量。结果表明，各组合（系）的蛋白质含量与其氨基酸的绝对含量正相关；杂交稻Ｆ１稻米的蛋白质含量与氨基酸含量高于其相应的恢复系稻米的蛋白质含量和氨基酸含量；不育系稻米的蛋白质含量与氨基酸含量高于其相应保持系稻米的蛋白质含量与氨基酸含量。由此认为，杂交稻稻米蛋白质含量与氨基酸含量受其细胞质基因影响；杂交稻Ｆ１与其三系亲本的蛋白质与氨基酸含量的差异可能是杂交稻表现杂种优势的重要生理基础。     

两系杂交早稻杂种优势的初步研究

对安农Ｓ－１配制的１１７个杂交早稻组合的杂种优势分析，阐述了两系杂交稻在产量、生育期和经济性状上的优势表现；论述了杂种与父本、杂种产量与产量性状及各产量性状之间的相互关系，提出了在选育两系杂交早稻组合时应注意的一些问题。