SSR标记辅助回交选育抗草甘膦油菜新品系的研究

为快速培育抗除草剂草甘膦的油菜新品系,以含草甘膦氧化还原酶基因gox的转基因抗草甘膦材料C9为供体亲本,以优良甘蓝型冬油菜Gr-1、Gr-2为轮回亲本,以回交转育为基本方法,利用gox基因的PCR检测和喷除草剂2种方法对回交后代进行前景选择,并利用SSR分子标记进行背景辅助选择,将抗草甘膦基因gox导入Gr-1、Gr-2中,在BC3选育得到遗传背景回复率大于96%的抗草甘膦油菜新品系。     

油菜抗草丁膦性状的遗传与利用

以抗草丁膦油菜HCN-19的自交分离选系和MICMS保持系宁B6，宁B7，恢复系宁R1，宁R3以及油菜品系1003，1072为亲本材料，配制根本交组合，研究油菜的抗草丁膦性状遗传。结果表明，油菜的草丁膦抗性为显性性状，受一对基因控制，抗草丁膦的bar基因在F2和BC1群体遵循盂德尔分离规律。因此，应用杂交，回交等常规育种方法就可将bar基因导入目标品种。     

转基因抗除草剂油菜相关基因的PCR检测及其在育种中的应用

以抗草甘膦杂交油菜三系和抗草丁膦杂交油菜二系亲本及其F1杂种为材料,探索建立和优化抗草甘膦的CP4、gox基因和抗草丁膦的bar基因及其Barnase、Barstar基因的PCR检测方法,为转基因抗除草剂油菜的品种选育、F1种子纯度鉴定和转基因油菜的生态安全性研究提供可靠、实用的检测方法。     

不同草铵膦用量对耐除草剂水稻秧苗素质及产量的影响

以含Bar基因的耐除草剂水稻品种和不耐除草剂的水稻不育系为材料,幼苗期喷施不同用量草铵膦,研究了草铵膦对不耐除草剂水稻幼苗的致死剂量以及不同草铵膦用量对耐除草剂水稻生长发育的影响。结果表明草铵膦对不耐除草剂的不育系的软盘育秧致死剂量≤15mg/m2、厢面湿润育秧致死剂量≤30mg/m2;在幼苗期喷施一定剂量的草铵膦(15 mg/m2～75 mg/m2)对耐除草剂水稻秧苗会产生不同程度的伤害作用,秧苗素质不同程度下降;喷施草铵膦45 mg/m2～75mg/m2后的秧苗移栽大田后,生长发育有所延迟,但产量没有受到显著影响。     

外源基因异常分离的抗除草剂水稻9311HR bar基因的遗传传递

在以基因枪转化获得的抗除草剂转bar基因材料HR为供体亲本,9311为受体亲本的回交转育过程中,发现回交转育后代9311HR抗性单株自交后代中bar基因始终表现1∶1的异常分离。以9311HR抗性单株作母本,与常规非转化品种杂交获得的F1,除草剂抗性植株和非抗性植株比例为1∶1;以9311HR抗性单株作父本,与常规非转化不育系的杂交后代均不抗除草剂。PCR分析结果显示,F1抗性植株PCR扩增呈阳性,非抗性单株PCR扩增呈阴性。上述结果表明,9311HR中外源基因bar仅能通过雌配子传递给后代,而不能通过雄配子即花粉传递给后代。推测HR中bar基因的插入位点可能与某一育性相关基因紧密连锁。     

抗除草剂油菜雄性不育系选育及利用研究

对抗草甘膦油菜“Quest”的抗性遗传研究结果表明,油菜对草甘膦的抗性为显性性状,由1对基因控制,抗草甘麟基因在F2和BC1群体遵循孟德尔分离规律。以抗草甘膦油菜“Quest”和双低雄性不育系“G851A”、保持系“G851B”为亲本材料,经5个轮回世代的回交、自交和测交,育成了抗除草剂油菜雄性不育系“K851A”和保持系“K851B”。“K851A”不育系株型紧凑,不育性彻底,双低品质稳定,且具有除草剂抗性,组配的杂交组合K851A/C-1平均产量达3426.0 kg/hm2,较对照增产12.84%。     

利用苯磺隆定向转育甘蓝型油菜抗除草剂恢复系18Z82

为选育抗磺酰脲类除草剂的甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育(polima cytoplasmic male sterility,pol CMS)恢复系,以pol CMS恢复系2255C为母本与抗磺酰脲类除草剂油菜M342杂交,使用苯磺隆筛选F_2单株及F_(2∶3)株系,结合F_2除草剂抗性单株与pol CMS不育系的测交鉴定,成功筛选到聚合了纯合的除草剂抗性基因和pol CMS恢复基因的株系,经多代自交定向选育出抗磺酰脲类除草剂的pol CMS恢复系18Z82,用18Z82配制的11个组合中有2个组合产量显著高于油研50、有1个组合产量与油研50基本持平,表明18Z82可以用来配制高产抗草剂pol CMS"三系"组合。     

分子标记辅助选育甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂恢复系

选育抗磺酰脲类除草剂的甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育(polima cytoplasmic male sterility,pol CMS)恢复系,为培育抗除草剂pol CMS "三系"杂交种打下基础。以甘蓝型油菜pol CMS恢复系2350C为母本与抗磺酰脲类除草剂油菜M342杂交,利用苯磺隆除草剂在F2分离群体中筛选抗性单株,采用分子标记辅助选择纯合抗性植株并与pol CMS不育系测交,鉴定携带纯合pol CMS恢复基因的单株,经过多代自交成功选育了抗除草剂的pol CMS恢复系18Z363,利用18Z363配制的抗除草剂pol CMS "三系"组合中有1个比对照品种油研50增产3. 85%、2个组合与对照产量持平,表明该恢复系具有一定的配制高产组合的潜力。     

转bar基因水稻杂交后代的除草剂抗性遗传

通过回交将抗Basta除草剂的bar基因转育到其它品种 ,是获得新的抗除草剂转基因材料的一种简便有效的方法。通过对转bar基因水稻人工杂交与回交后代除草剂抗性的连续跟踪鉴定 ,研究了bar基因在水稻杂种后代的遗传表现。结果表明 ,bar基因在杂种的早期世代基本符合 1对显性基因的遗传规律 ,但在杂种的自交世代中普遍观察到bar基因的异常分离现象 ,即已经纯化稳定的抗性植株的后代重复出现抗性分离 ,其分离比例多为 1∶1,极少数为 2∶1,其原因有待进一步探明     

粳稻恢复系bar基因纯系的选育及在杂种优势上的应用

采用根癌农杆菌介导法将bar基因导入粳稻恢复系H84中,获得12棵转基因阳性苗。T1个体的叶片除草剂抗性鉴定结果表明:8个群体的分离比符合3∶1分离;对T3株系进行芽苗的除草剂抗性鉴定,从中获得了10个抗性表现为纯合的株系。用这些株系与1513A不育系杂交,并分别鉴定和测定了F1杂种的除草剂抗性、纯度、育性和主要农艺性状,结果表明:F1杂种对Basta除草剂均表现为抗性,F1的育性和主要农艺性状与对照相比没有明显差异,显然bar基因的插入对该恢复系的恢复力和与不育系的配合力没有影响,同时显示bar基因的应用,对控制水稻杂交种的纯度和田间杂草以及提高产量有着积极意义。     

油菜株高QTL定位、整合和候选基因鉴定

【目的】通过对油菜株高进行多环境QTL定位并与已报道的油菜株高QTL和植物株高基因分别进行整合和比对分析,揭示油菜株高的遗传结构和候选基因并为其分子改良提供依据。【方法】以油菜优良品种中双11(测序)和No.73290(重测序)衍生的含184个单株的Bna ZNF2群体为试验材料。首先,对Bna ZNF2群体进行基因型分析,利用Joinmap 4.0软件构建了一张含803个分子标记的高密度遗传图谱。其次,对F2:3和F2:4家系进行连续两年(2010—2011)两点(武汉和西宁)田间试验和表型鉴定。然后,利用Bna ZNF2群体的基因型数据和F2:3以及F2:4家系的株高表型数据,采用Win QTLCart 2.5软件的复合区间作图法进行QTL检测。最后,利用元分析的方法采用Bio Mercator软件对不同环境中检测到的株高QTL进行整合。【结果】对两年两点环境下分别检测到的株高QTL进行整合总共得到5个株高QTL的位点:q PH.A2-1、q PH.A2-2、q PH.C2-1、q PH.C3-1和q PH.C3-2,分布于A2、C2和C3染色体上,解释2.6%—55.6%的表型方差。其中,q PH.A2-1和q PH.A2-2只在武汉检测到,而q PH.C2-1、q PH.C3-1和q PH.C3-2只在西宁检测到。位于C2连锁群的主效QTL-q PH.C2-1只在西宁被重复检测到,而且LOD值、加性效应和贡献率(分别为23.4、-16.0和55.6%)均高于前人报道,是目前发现的效应最大的一个油菜株高QTL。基于油菜基因组物理图谱对本研究和已报道的油菜株高QTL和植物株高基因分别进行整合和比对分析,获得了一个由183个QTL和287个候选基因组成的相对完整的油菜株高遗传结构图。其中,有18个株高QTL簇能在不同研究中被共同检测到,分布在A1、A2、A3、A6、A7、A9、C6和C7染色体上。另外,本研究定位到的5个油菜株高QTL的物理位置和已报道的油菜株高QTL均不重叠,因而是新的株高QTL位点。其中,q PH.A2-2、q PH.C3-1和q PH.C3-2物理区间内总共找到了15个株高同源基因,而11个在2个亲本中存在序列变异,被选作候选基因进行进一步研究。【结论】QTL定位和整合获得5个油菜株高QTL,均为首次报道而且都只在武汉或西宁被检测到。其中位于C2连锁群的主效QTL效应值超过以往报道,表现出极强的QTL与环境的互作。通过与已报道的油菜株高QTL和植物株高基因分别进行整合和比对分析,较为全面地揭示了油菜株高的遗传结构和候选基因,生物信息学分析还鉴定到11个位于本研究定位到的3个株高QTL区间内的候选基因。     

甘蓝型油菜polCMS育性恢复位点的全基因组关联分析

【目的】甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育(pol CMS)在中国已被广泛应用于杂交种育种,其育性恢复程度表现出受1对主效基因的控制,并受微效修饰基因的影响。通过全基因组关联分析方法挖掘育性恢复位点,并对候选基因进行比较分析。【方法】通过芸薹属60K SNP芯片对308份甘蓝型油菜自然群体进行基因型分型,并用pol CMS系301A作母本,与上述材料分别进行杂交得到308份F1,每份F-_1分别于2013年和2014年进行种植,每年2次重复,于始花期根据花粉育性和花蕊发育情况调查F1植株的育性等级,同时对测交父本自然群体进行群体结构分析和亲缘关系评估,并结合测交父本的基因型分型结果和F_1的育性等级进行全基因组关联分析(GWAS)。从GWAS分析中显著的SNP左右100 kb区间或与显著SNP处于同一单体型块(R~20.5)的区间内预测候选基因,并对候选基因进行QTL比较分析和单体型或等位基因的效应分析。【结果】方差分析结果显示,两年F_1的育性等级存在显著差异(P0.01),但相关分析发现,两年的育性等级存在显著的正相关(r=0.52,P0.001)。群体结构分析显示,所有测交父本被分为3个亚群(冬性、春性和半冬性),亲缘关系分析发现,任何2个材料之间平均亲缘关系值为0.072,73%的任意材料间亲缘关系值小于0.1,其中,约53%的材料亲缘关系值为0。GWAS分析共检测到13个与育性恢复程度显著关联的SNP,构成了6个候选区间,分别位于A01、A09、C03、C06和C08 5条染色体上,单个SNP解释的表型变异介于2.53%—9.96%。从中共预测到6个与育性恢复位点相关的候选基因,其中4个编码的蛋白含有恢复基因特有的PPR保守基序。共线性分析发现,4个候选基因中的2个(Bna A09g46700D和Bna C08g40710D)位于A09和C08染色体部分同源区间,且与已克隆的pol CMS育性恢复位点ORF2同源。另外2个新鉴定到的候选基因(Bna C03g45840D和Bna C06g13000D)连锁的SNP等位基因或单体型变化都与育性等级显著相关(P0.001)。【结论】通过GWAS分析鉴定到多个与油菜育性恢复有关的候选基因,开发基于与这些基因连锁位点或SNP的功能标记将有助于对该不育系统进行恢复系和保持系的筛选。     

春性和半冬性甘蓝型油菜在春油菜区中的杂种优势研究

为了研究春油菜区生态条件下,春性和半冬性油菜亲本所组配的杂交组合之间的杂种优势差异。选用不同春化类型油菜品种(系)作为研究材料,按照不完全双列杂交Griffing(亲本+正交F1组合)设计,分析亲本及其杂交组合的表现。结果表明:不同类型亲本对F1的农艺性状影响程度不同,其中亲本对杂种F1的总角果数影响最大;在亲本春化类型的方差估算及性状遗传力分析中,含油量、单株产量、角果粒数和千粒质量在一般配合力中占的比例较大,说明受到亲本类型遗传较大;在冬春不同类型亲本的杂交组合中,含油量、单株产量和单株角果数的超亲优势平均值以春性类型的亲本和半冬性类型的亲本所测配的杂交组合为最大。因此,春性品种(系)与半冬性品种(系)组配的杂交组合比同类品种间组配的组合具有更强的杂种优势。     

油菜中转基因成分的筛查检测策略

旨在建立油菜中转基因成分的快速筛查方法,服务于农业转基因生物安全监管。根据转基因油菜常用转化遗传元件信息建立转基因油菜的筛查策略,并使用定性PCR法检测。结果表明,利用CaMV35S启动子、NOS终止子、bar基因、pat基因、CP4-epsps基因和NPT II基因6个靶标元件的组合,理论上可筛查92%的已知商业化转基因油菜转化事件。该方法的检测灵敏度达到1g/kg,可对油菜中的大多数转化事件进行快速、高灵敏度的筛查。     

农杆菌介导的烟草瞬时表达影响因素研究

通过探究根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草瞬时表达体系的影响因素,确定烟草瞬时表达的最佳条件,为目的基因的功能研究提供技术支持。利用马铃薯晚疫病抗性基因RB和致病疫霉菌效应基因Avrblb 1作为报告基因,采用农杆菌介导的注射渗透法,摸索农杆菌菌悬液OD600值和菌系(遗传背景)、烟草品种及其生长时期等因素,确定烟草高效的基因瞬时表达条件。研究结果表明:介导烟草基因瞬时表达的根癌农杆菌菌悬液适宜OD600值为0.3~0.8;在菌悬液OD600值为0.1及以上时,AGL1、GV3101和C58C1介导的报告基因瞬时表达效率相似,均引发较强的叶片坏死反应;在农杆菌菌悬液OD600值小于0.1时,AGL1介导的瞬时表达效率最高。测试的烟草品种都具备较高的瞬时表达效率,苗龄6~8周的烟草适合分析。通过测试农杆菌菌悬液OD600值和菌系(遗传背景)、烟草品种及其生长时期等因素,确定本氏烟和普通烟均可实现基因高效瞬时表达的条件。     

Inheritance of Erucic Acid, Glucosinolate, and Oleic Acid Contents in Rapeseed （Brassica napus L.）

This study was conducted to verify the inheritance of certain characters of rapeseed including erucic acid, glucosinolate and oleic acid contents by using generation mean analysis. The cross of lines Ⅲ...     

基于极端混合池(BSA)全基因组重测序的甘蓝型油菜有限花序基因定位

【目的】适合机械化收获是当今油菜育种改良和遗传研究的重要目标。该研究以一个自然变异产生的油菜有限花序(denterminate inflorescence 1,di1)突变体为研究对象,通过分析有限花序的遗传模式,开展有限花序性状的基因定位和克隆,以期发掘候选基因,为培育适合机械化收获的油菜新品种提供新思路和新材料,为揭示油菜有限花序遗传机制奠定基础。【方法】以一个稳定遗传的有限花序突变株系FM8与野生型自交系FM7开展正反交,观察F1和F2后代的花序形态,分析有限花序性状的遗传模式。在F2群体中挑选20个有限花序单株和20个野生类型单株构建混合池,对混合池和亲本开展20×和10×覆盖度的全基因组重测序,定位有限花序性状的关联区间。根据关联区间对应到拟南芥基因组的共线性区段和基因注释信息,预测候选基因,并对候选基因进行同源克隆,发掘序列变异,筛选关键基因。【结果】油菜有限花序突变性状表现为初花期主花序和侧枝花序顶部形成一个或若干个顶生花,花序无限生长受阻,导致结角期主枝和侧枝有封顶特征即有限花序。有限花序突变株系与野生型正反交F1均表现为野生型,F2代无限花序与有限花序的分离比符合13﹕3,说明有限花序的遗传受2对隐性基因和1对隐性上位抑制基因互作控制。对混合池及亲本开展全基因组重测序,得到30 123个单核苷酸多态性(SNPs)标记和107 636个插入缺失标记(In Dels)标记,用于有限花序性状的全基因组定位。定位结果共检测获得7个显著关联区间,分布于油菜A08、A09、A10、C08和C09共5条染色体。其中,A10染色体上的关联区间峰值最高,是控制有限花序性状的主效位点。并且,A10染色体关联区间内的14.36—15.07 Mb的区域与C09染色体2个关联区间显示高度同源性。候选基因预测发现位于A08、A09、A10、C08和C09的5个关联区间包含有8个候选基因,包括TERMINAL FLOWER 1(TFL1)、FLOWERING LOCUS C(FLC)、ATBZIP14(FD)、MULTICOPY SUPPRESSOR OF IRA1 4(FVE)和SCHLAFMUTZE(SMZ)。基因序列分析表明di1突变体TFL1、FVE和SMZ的基因编码区存在序列变异,并导致蛋白序列变异。【结论】油菜有限花序突变由2对隐性基因和1对隐性上位抑制基因互作控制。与有限花序性状显著关联的区间有7个,其中,位于染色体A10和C09的关联区间具有高度同源性。TFL1、FVE和SMZ被推断为有限花序性状的候选基因。     

辣椒单株结果数性状的主基因+多基因遗传分析

为探究辣椒单株结果数的遗传机制,以单株结果数差异较大的辣椒材料XHB(P₁)和B14-01(P₂)为亲本,构建四世代遗传家系即P₁、P₂、F₁、F₂。运用主基因+多基因多世代联合分析法,研究辣椒单株结果数的遗传规律。结果表明：辣椒单株结果数符合2对加性-显性-上位性主基因模型(2MG-ADI)。2对主基因的加性效应值d_a、d_b分别为-16.33、-13.05,2对主基因的显性效应值h_a、h_b分别为-10.02、-2.51。2对主基因间的加性×显性(j_ab)互作效应和显性×加性(j_ba)互作效应的效应值分别为8.69和12.93,加性×加性上位性(i)互作效应值为6.86,显性×显性(l)的互作效应值为7.23,主基因间的效应以加性效应为主,其次是加性×显性上位性互作效应。主基因遗传率为68.10%,环境引起的变异占比31.9%...     

利用半冬性甘蓝型油菜扩大甘蓝型春油菜细胞质雄性不育系与恢复系间遗传差异的研究

以2个半冬性甘蓝型油菜品种(系)、2个春性甘蓝型恢复系、2个春性甘蓝型不育系以及16个由2个春性恢复系与2个半冬性品种杂交选育的新春性甘蓝型恢复系为材料.利用SSR、SRAP、AFLP 3种标记对这些材料的亲缘关系进行研究,同时对新恢复系和相应的亲本恢复系与2个春性不育系间的遗传差异进行比较.3种标记的综合聚类结果表明,在相似系数为0.583处将22份材料分成4类,春性亲本恢复系Ag-5和Qu、2份两春性不育系聚为第Ⅰ类;8份新春性恢复系聚为第Ⅱ类;半冬性亲本LB和5份新春性恢复系聚为第Ⅲ类中;第Ⅳ类包括半冬性亲本305和3份新春性恢复系.16份新恢复系中931-935与2份不育系的遗传距离均小于其亲本恢复系Ag-5与2份不育系的遗传距离,帐23与不育系Ⅰ的遗传距离小于其亲本恢复系Ag-5与不育系Ⅰ的遗传距离,而其余14份新恢复系与2份不育系的遗传距离均大于其相应春性亲本恢复系与2份不育系的遗传距离,说明向春性恢复系中导入半冬性品种遗传成份能有效扩大恢复系与不育系间的遗传差异.