玉米遗传多样性与杂种优势

杂种优势利用是玉米育种研究的重要内容。通过分析玉米种质的遗传多样性可以划分杂种优势群,并在结合育种实践的基础上构建杂种优势模式。分子标记技术已成为分析遗传多样性的重要工具。对不同分子标记系统的比较分析表明,SSR标记最适合种质的遗传多样性分析。系谱分析方法、数量遗传学方法和分子标记技术是分析玉米杂种优势群的常用方法。利用分子标记技术并结合双列杂交和NC-II方法对中国玉米种质进行了有效划分。文章最后探讨了利用分子标记遗传距离预测杂种优势的可能性。     

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。     

中国水稻杂种优势群划分的研究进展

介绍了杂种优势群的定义及利用农艺性状,系谱关系和DNA分子标记技术构建杂种优势群的方法。综述了中国水稻育种家对水稻杂种优势群划分领域的研究工作进展,提出对中国水稻杂种优势群的划分不但能提高育种效率也是今后水稻杂交育种的必然趋势。     

RFLP标记水稻遗传距离及其与杂种优势的关系

用12个水稻亲本按NCⅡ设计配组32个F1杂种,以汕优63为对照,研究播始历期、株高、穗长及产量因素等8个性状的杂种优势;并以12个亲本为DNA样品来源,通过RFLP分析基因组DNA的多态性,由RFLP数据计算的Nei's遗传距离创建聚类树状图,探索利用RFLP标记水稻亲本遗传距离预测杂种优势的可能性.聚类分析结果表明,籼稻和粳稻容易被分开,普通粳稻又容易与光壳稻、爪哇稻分开.F1杂种8个性状的杂种优势显示,每穗总粒数的优势最强,中亲优势平均为33.46%,竞争优势平均为23.10%.播始历期、株高、穗长、有效穗等4个性状的中亲优势和竞争优势均表现为粳×粳＜粳×偏粳＜粳×籼.每穗总粒数的中亲优势也表现上述趋势,而竞争优势则是粳×粳＜粳×籼＜粳×偏粳.播始历期、株高、穗长的中亲优势和竞争优势与遗传距离之间均达极显著相关.有效穗和每穗总粒数的中亲优势与遗传距离之间达极显著相关,而竞争优势与遗传距离之间的相关系数也较大,分别达到0.33和0.23.根据聚类图发现普通粳稻亚群内杂种优势较弱,亚群间即生态群间的杂种优势较强,可以利用光壳稻、爪哇稻选育不同生态群方向的恢复系和不育系,配组超强优势的杂交稻组合.     

SSR标记遗传距离与粳稻杂种优势的相关性分析

 利用SSR分子标记对30个粳稻品种进行遗传多样性分析,继而研究分子标记遗传距离与按照NCⅡ设计获得的200个杂交组合主要产量性状杂种优势的相关性,探讨分子标记遗传距离预测杂种优势的可行性。结果表明,64对SSR引物共检测到185条多态性片段,平均每对引物2.9条,每个SSR位点的多态性信息含量指数（PIC值）变化范围为0.064~0.844,平均为0.380。以SSR标记遗传相似系数为原始数据,按UPGMA聚类方法将30个亲本材料划分为7大类群,分类结果与系谱关系基本相符。分子标记遗传距离与杂种性状平均值的相关除每穗总粒数外均达到显著或极显著水平,与杂种优势的相关均达到极显著水平,相关系数介于-0.361~0.359,说明分子标记可用于水稻杂种优势群的划分和遗传多样性分析,但相关程度还不足以预测产量杂种优势。     

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。     

RAPD分子标记与小麦杂种优势相关性研究

为了给杂种小麦亲本选配提供理论依据,利用RAPD标记技术对18个杂种小麦骨干亲本进行了遗传差异分析,并结合18个亲本所组配组合的杂种优势、超亲优势和特殊配合力测定,研究了RAPD遗传标记与杂种小麦亲本优势群划分和杂种优势预测之间的相关关系。结果表明,研究选用的RAPD标记在小麦中的多态性较低,筛选了80对引物,只有15对引物在18个亲本中多态性较高;基于这15对引物的扩增结果分析,所选用的RAPD标记能进行杂种小麦亲本优势群的划分,但RAPD遗传距离与杂种小麦产量构成因素之间存在不显著的正相关关系和负相关关系。在超亲优势水平,RAPD遗传距离与穗粒数呈极显著的负相关关系,RAPD遗传距离与亲本特殊配合力之间相关性不显著。笔者认为利用本文所选用的RAPD标记不能进行杂种小麦的杂种优势预测。     

水稻籼粳交杂种优势利用研究

水稻籼粳亚种间杂种优势强大,其利用是提高水稻单产的重要途径之一。但杂种F1株高偏高,生育期超亲晚熟,以及结实率偏低,限制了这种优势在生产上的直接利用。针对杂种F1利用上存在三大障碍,本文从育种实践出发,分别提出了相应的解决方案,以期克服籼粳交障碍,充分利用其强大的杂种优势。     

籼稻RAPD标记遗传距离与杂种后代稻米味度及RVA谱特性的相关分析

 选用8个籼稻品种按Griffing双列杂交方法Ⅳ配制28个F1杂交组合，分析了RAPD分子标记籼稻遗传距离与稻米味度及淀粉粘滞性谱（RVA谱）杂种优势的关系。结果表明， 利用297个多态性RAPD标记位点计算8个亲本间分子标记遗传距离，其范围在0.197~0.349，平均为0.269，8个亲本可划分为2个类群；味度值和RVA谱的中亲优势平均而言介于双亲之间，分子标记遗传距离与F1味度值和RVA谱的表现以及杂种优势间的相关均不显著，味度值和RVA谱杂种优势与亲本间的遗传差异大小无关；双亲味度和RVA谱平均值与杂种味度和RVA谱之间均呈极显著的正相关，双亲味度值和RVA谱的平均值高，杂种味度值和RVA谱也就高。     

小麦杂种优势群研究V.微卫星分子标记遗传距离与普通小麦和斯卑尔脱小麦种间杂种优势的关系

通过对普通小麦与斯卑尔脱小麦和普通小麦品种间两组亲本微卫量分子标记遗传距离了30个普通小麦与斯卑尔脱小麦种间双列杂交杂种和20个普通小麦品种间双列杂交杂种优势及亲本配合力的测定,研究了微卫星分子标记遗传距离与杂种优势、F1性状值及组合特殊配合之间的关系。结果表明,普通小麦与斯卑尔脱小麦种间的杂种优势明显高于普通小麦品种间的杂种优势。普通小麦与斯卑尔脱小麦间的平均遗传距离为0.562,普通小麦品种间的遗传距离为0.404,普通小麦与斯卑尔脱小麦种间杂种单株产量平均优势为111.39%,普通小麦品种间杂种的产量优势平均为11.14%。研究发现,在所采用的两组亲本内,遗传距离与所考察的各性状杂种优势没有必然的联系,但当遗传差异从品种间扩大到种间时,遗传距离与各性状杂种优势呈显著正相关。说明利用种间杂交既可以明显扩大亲本间的遗传差异,又可以显著提高小麦的杂种优势潜力。     

水稻杂种细胞核行为和DNA含量与杂种优势的研究

 利用MIPS-1分析仪研究了11个亲本和9个杂种的细胞核行为和DNA含量，同步测定了每个细胞减数分裂前期、中期、后期和末期的光密度值、集分光密度值以及细胞核的大小。所测定亲本和杂种的4401个细胞的计算机分析结果表明：9个杂种的平均集分光密度值显著高于亲本，但光密度值比亲本的低，杂种的细胞核特别是在减数分裂的前期显著增大。因此，在F1杂合状态下，细胞核中DNA含量增加，而DNA密度下降，这可能有利于基因的表达，从而促进杂种优势的表达。     

Relationship Between Heterosis and Parental Genetic Distance Based on Molecular Markers for Functional Genes Related to Yield Traits in Rice

The genetic distances among 18 cytoplasmic male sterile lines and 11 restorer lines were analyzed with molecular markers derived from yield-related functional genes.The correlation between parental genetic distance and heterosis was investigated by analyzing the performance of 47 combinations.The results showed that the genetic distance was significantly correlated with yield heterosis(r=0.29*),but not significantly correlated with heterosis for other traits,such as number of effective panicles per plant,se...     

提高水稻杂种优势水平的可能途径

杂交水稻的单产处于徘徊状态。提高单产的可靠途径在于扩大双亲的遗传差异, 进一步提高杂种优势水平。培育“杂交水稻超高产群体理想型”, 应用分子标记辅助相互轮回选择法累加不同组群的优势基因和应用分子标记技术挖掘与利用野生稻中的远缘优势基因, 有可能大幅度地提高杂交水稻的单产潜力。     

Determination of Heterotic Groups and Heterosis Analysis of Yield Performance in indica Rice

To compare the heterosis levels among various groups of parental lines used extensively in China, identify foundational heterotic groups in parental pools and understand the relationship between genetic distance and heterosis performance, 16 parental lines with extensive genetic variation were selected from various sub-groups, and 39 hybrid combinations were generated and evaluated in Fujian and Hainan Provinces of China. The main results were as follows:(1) The 16 parental lines can be grouped into 7 sub-groups consisting of 1 maintainer sub-group and 6 restorer sub-groups;(2) Mean grain yield of the restorer lines was higher than that of the maintainer lines, and mean yield of parental lines was higher than that of the hybrid combinations;(3) The two best heterotic patterns were II-32A × G5 and II-32A × G6, moreover, the order of restorer sub-groups according to grain yield, from the highest to lowest, was G7, G6, G5, G4, G3 and G2; High specific combining ability values were observed for combinations of II-32A × G5, II-32A × G6 and Tianfeng A × G7;(4) Hybrid combinations derived from II-32A crossed with 13 restorer lines had higher yield trait values(mid-parent heterosis, better-parent heterosis, standard heterosis over check and specific combining ability) than any other combinations;(5) Genetic distance was positively correlated with panicle number, grain length and length-to-width ratio(P 0.05) and negatively correlated with grain width, grain yield, seed-setting rate, as well as mid-parent heterosis, standard heterosis over check, and specific combining ability for grain yield(P 0.01). These heterotic groups and patterns and their argonomic traits will provide useful information for future hybrid rice breeding programs.