作物杂种优势相关基因挖掘及QTL定位研究进展

杂种优势利用是提升作物产量、抗逆性和品质的重要手段之一,目前杂种优势已被广泛应用于杂交育种研究中。随着分子生物学、基因工程、高通量测序技术等的高速发展,研究人员在不同层面不断探索作物杂种优势的遗传基础,杂种优势数量性状基因座(Quantitative trait locus, QTL)定位与相关基因挖掘研究是其中的重要方面,对解析杂种优势分子机理具有重要的理论意义。本文对玉米、水稻、大豆等主要农作物中已定位的株型、粒质量及产量等杂种优势相关QTL或克隆基因的类型、功能及分子机理进行阐述和总结,以期通过结合现代分子生物学技术与高通量组学数据分析技术,深度解析作物杂种优势遗传基础,为推动杂种优势高效利用提供参考。     

表型组学研究进展及其在作物研究中的应用

表型组学是指在基因组水平上系统地研究某一生物或细胞在不同环境条件下所有表型的学科。随着植物表型获取技术和设备的不断完善,以及基因组学、蛋白组学、代谢组学、生物信息学和大数据计算技术的快速发展,高通量表型组学分析在种质资源鉴定、遗传图谱绘制、功能基因挖掘等方面发挥越来越大的作用。高通量表型组学研究正成为突破未来作物学研究和应用的关键领域,为作物遗传育种、栽培管理提供精准、高效的决策支持。因此,充分挖掘多组学信息,加快高通量表型研究对全面了解农作物基因型、表型和环境之间的关系,发现和揭示重要农艺性状调控基因和作为机制,促进作物功能基因组及作物遗传改良研究具有非常重要的意义。概述了表型组学的发展历程,并对当前表型组学主要研究平台和成像系统,及其在作物根系结构、冠层结构、生物和非生物胁迫研究中的应用进行了系统论述,旨在为农作物表型高通量获取和解析提供方法借鉴,加速表型组学研究方法在作物育种中的应用。     

烟草遗传特性研究进展

从植物学、农艺性状、抗病性、经济性状和烤烟烘烤特性等方面对烟草遗传特性的研究进展进行了简要综述,对研究过程中存在的问题进行了总结,提出今后应重点加强杂种优势利用、数量遗传和分子育种等方面的研究。     

作物杂种优势预测研究进展

杂种优势是一种天然现象,即杂交后代在产量、适应性和对生物胁迫及非生物胁迫方面表现出超过双亲的特点。由于杂种优势能够使农作物产量和抗性等方面显著提升,故在农业生产中得到广泛应用。目前植物学家们已经初步解释了作物杂种优势形成机理和遗传机制,但是杂种优势的形成原因复杂有待深入研究。本研究阐述了杂种优势预测方法及主要农作物对杂种优势的应用进展,可以预见未来的研究会通过先进的测序技术结合多组学研究来逐步阐明杂种优势的复杂机理。同时更多地挖掘与杂种优势相关的基因、分子标记;创新杂种优势的预测方法,从而为杂种优势利用提供准确的方向。     

质体基因工程在植物育种中的应用研究进展

与传统的核转化相比,质体遗传转化作为外源基因表达更精确、安全和高效的新一代转基因技术对作物品质改良和产量提高做出了极大的贡献,也给人们提供了植物育种的新思路。综述了质体遗传转化技术、筛选标记(体系)及其在植物抗性性状改良、产量提高、品质改良、杂种优势利用中的应用研究进展,以期为质体基因工程在植物遗传改良,尤其是在单子叶植物遗传改良中的应用提供理论依据。     

分子标记在作物遗传育种中的应用

分子标记可用于构建遗传连锁图,分析控制数量性状的遗传位点数目、数量性状基因座在染色体上的分布以及每个基因座对性状的效应和整体效应,研究杂种优势的遗传机制。分子标记与育种结合,可能以较高精度和速度鉴定,转移和整合目的基因,也可用于以对数量性状的操作。同时也为作物种质资源的保护、发掘和利用,作物种属起源、进化和亲缘关系的研究提供了有效手段。     

国家重点学科点——南京农业大学作物遗传育种专业

南京农业大学作物遗传育种专业是我国同类学科中历史最悠久、在国内外闻名的学科点,也是我国首批博士学位授权点,1989年定为国家级重点学科点,设有博士后流动站和农业部细胞遗传重点开放实验室。 主要研究方向为:(1)植物育种的原理和方法,选育稻、麦、棉、大豆等主要作物高产、优质、多抗新品种,尤其侧重在育种目标基因的发掘利用,群体种质的合成与改良,育种性状的遗传与选育,杂种优势利用,群体光能利用效率的育种,种子生产原理和方法等;     

作物数量性状发育遗传的研究进展

植物个体发育进程是相关发育基因在特定遗传背景和环境条件下协调有序表达的结果。研究发育性状的遗传行为，对进一步阐明植物个体的发育机制、利用现代生物工程技术有目的地控制植物个体发育、提高育种改良效果有着重要意义。本文对农作物数量性状的发育行为在近年的研究进展及其与传统发育遗传研究的关系进行了综述。     

利用花药相关基因及启动子创制雄性不育种质研究进展

杂种优势利用是大幅度提高作物产量、改良作物品质的有效途径,而作物雄性不育及优良的育性恢复种质是利用杂种优势的关键因素。为此,综述了近年来有关花药发育重要基因克隆和功能验证研究方面的重要成果,以及运用植物遗传转化工程创制植物雄性不育种质的进展。同时讨论了利用转基因技术创制作物雄性不育系、恢复系和保持系的技术策略,并对利用植物遗传转化技术创制植物杂种优势利用中"三系"种质的现状进行了分析和展望。     

小麦、大麦杂种优势利用现状及新途径探讨

本文综合了小麦、大麦杂种优势利用研究的成果，分析了现状及存在的主要问题。根据分析结果和作物遗传育种理论及实践提出了利用小麦、大麦Ｆ２代杂种优势的设想及Ｆ_２代杂种优势育种模式。     

我国节瓜遗传育种研究进展

节瓜是我国的特产蔬菜,也是华南地区重要的蔬菜作物,主要在广东、广西、海南等地种植,产品除本地销售外还销往港澳市场,作为高经济价值作物在农业产业结构调整中发挥重要作用。概述了我国数十年来节瓜遗传育种的研究进展：总结了节瓜种质资源搜集、保存、鉴评工作;综述了节瓜育种技术及相关遗传机理研究进展,包括雌性系材料创制、性型遗传机制和调控机理研究,节瓜枯萎病病原菌和抗病性鉴定研究、抗性材料鉴评及创制技术研究、抗枯萎病机理研究,节瓜耐热性鉴评和耐热机理研究,产量、品质等重要性状的遗传研究和相关基因 / QTL 定位及克隆,节瓜分子育种技术及细胞工程技术研究等;展示了数十年来我国在节瓜雌性系育种和杂种优势利用、抗病抗逆育种、品质育种等方面取得的成就。在此基础上,分析了目前节瓜遗传育种研究工作中存在的问题,并对未来节瓜种质资源鉴评和创制、实用化分子育种技术等应用基础研究、特色优质多样化品种选育及其产业化发展进行了展望。     

基因效应分析及其在育种上的应用（一）

尽人皆知生物的性状是由基因决定的。农作物的经济性状诸如产量、千粒重、穗粒重、蛋白质含量等,都是属于多基因决定遗传的数量性状。育种实践表明,支配数量性状的基因效应是多方面的,常分为加性效应、显性效应和上位效应(届二者又合称为非加性效应)。当今作物育种最有效的方法仍是杂交育种(组合育种)和优势育种(杂种优势利用),这两种育种方法区分的实质就是根据各自侧重利用的基因效应不同而分的。因此,从事育种工作的人     

作物杂种优势预测方法及其在育种上的应用

本文概述了六十年代以来,农作物杂种优势在遗传、生理、生化方面形成的机制及其预测方法;综述了在作物育种上利用生理活性物质、线粒体互补、叶绿体互补,同工酶分析和遗传距离估算等研究和预测杂种优势的进展及其成果;评述了与上述内容有关的问题;提出了应用遗传距离等数量遗传估计的方法预测杂种优势是一种较为准确和较有实用价值的方法.     

对作物“不育化”育种中几个基本问题的探讨

以利用作物杂交种第一代的杂种优势为目标所开展的育种活动,以及根据这类活动所概括起来的育种理论,构成作物育种中一个新分支,即杂种优势育种,或简称杂优育种。 杂优育种按其杂交去雄方式的不同,可划分为:人工去雄杂优育种、化学杀雄杂优育种以及遗传杀雄杂优育种。遗传杀雄杂优育种是利用作物的可遗传雄性不育性来实现     

玉米不完全双列杂交多性状综合杂种优势测定方法

应用主成分分析原理提出测定玉米不完全双列杂交多性状综合杂种优势的方法 ,将多性状综合杂种优势定义为有显著遗传差异性状观测值与其相对重要权的乘积的各主成分杂种优势之和。此法既考虑了各性状的相对重要性 ,又较好地消除了性状间相关和环境因素的影响 ,所获得的综合杂种优势估计值合理、可靠。本文所提出的方法也可用于其它类型玉米杂交试验和其它作物杂交试验多性状综合杂种优势的测定     

植物营养性状的遗传学改良：进展与期望

植物营养性状的遗传学改良是提高不良土壤营养环境中作物产量的一条新途径。能否成功地进行植物营养性状的遗传学改良取决于对这些性状的遗传待性及其生理生化基础的认识以及对遗传育种技术的合理应用。本文试图就这些方面的研究进展作一简要的综述,并对应用遗传育种方法改良植物营养性状的前景以及今后的研究方向提出了一些见解。     

玉米不完全双例杂交多性状综合杂种优势测定方法

应用主成分分析原理提出测定玉米不完全双列杂交多性状综合杂种优势的方法,将多性状综合杂种优势定义为有显著遗传差异性 状观测值与其相对重要权的乘积的各主成分杂种优势之和。此法既考虑了各性状的相对重要性,又较好地消除了性状间相关和环境因素的影响,所获得的综合杂种优势估计值合理、可靠。本文所提出的方法也可用于其它类型玉米杂交试验和其它作物杂交试验多性状综合杂种优势的测定。     

多组学分析技术在肉牛生长发育研究中的应用

肉牛的生长发育受到遗传、环境和营养等多种因素的综合调控。随着高通量组学技术的发展,基因组学、转录组学和代谢组学等多种组学技术的应用,为肉牛生长发育调控机制的解析提供了“基因变异-基因表达量-代谢分子”等不同层次的遗传信息。该文介绍了几种主要的组学分析方法,对不同组学在肉牛生长发育遗传机制解析中的应用进行了阐述,并进一步对多组学在肉牛生长发育遗传机制解析的发展前景进行了展望。     

植物寄主与病原物互作及抗病性遗传改良研究进展

病原物对寄主有致病能力,而寄主也相应地存在抗病能力.两者在长期的竞争中协同进化,分别形成不同的变异类型,其致病和抗病的机制也多种多样.在寄主与病原物的互作过程中,一般用基因对基因假说来解释两者间的遗传基础.在抗病育种实践中,育种家们采用主效抗病基因、抗病基因轮换利用、多基因聚合、转抗病基因育种来增强品种的抗病能力,并采用抗病多系品种、多品种混种和间作、套种等措施以增加作物群体的遗传多样性来控制病害.深入研究和明确抗病基因的抗病机制,把具有不同抗病机制的抗病基因进行聚合利用,可增强抗病品种的抗病效果和抗病持久性.随着基因克隆和转基因技术逐渐趋于成熟,利用远缘植物的抗病基因改良植物品种的抗病性已成为可能.     

小麦耐热性的生理遗传研究进展

小麦是中国第二大口粮作物,其产量直接关系人民的生活水平,所以高产和稳产一直是中国小麦的首要育种目标。小麦起源于温带,属喜凉作物,生长季节内的高温对生长发育会产生不利影响,使其产量下降,品质变劣。由于耐热性是复杂的数量遗传性状,其机制的解析一直是生物学研究难点,也是研究热点。为了解析小麦耐热的生理遗传学及分子生物学基础,国内外研究人员通过正向遗传学方法,构建遗传分离群体,以冠层温度、灌浆持续时间、细胞膜稳定性和叶绿素含量等生理学参数,以及穗粒数和千粒重热感指数为指标,在小麦不同染色体上定位了多个耐热相关的QTL位点。同时利用反向遗传学方法,特别是通过转录组、蛋白组和表观遗传组等组学方法鉴定了大量的高温胁迫响应的基因、mi RNA及长片段非编码RNA,并通过转基因等手段证明了部分候选基因在小麦抵御高温胁迫中的重要作用。另外,虽然植物中高温受体至今尚未发现,但是钙离子信号通道以及ABA和SA等激素在高温信号传导中的作用也逐渐引起人们的关注。文中主要综述了现阶段高温对小麦产量品质及生理性状的影响、小麦耐热相关QTL的定位,以及小麦响应高温胁迫的转录组、蛋白组和表观遗传组的研究进展;提出应针对小麦种质资源进行系统的耐热性评价,筛选优异等位基因、解析其分子遗传机理,通过创新再利用,为选育适合中国气候条件的耐热小麦品种提供新材料,实现品种耐热性与丰产性的统一。