基于近等基因导入系发掘玉米抗甘蔗花叶病毒主效基因

利用玉米自交系掖478与中自01构建近等基因导入系群体(BC4F2),通过田间人工接种甘蔗花叶病毒鉴定获得抗病植株。采用38个SSR标记分析抗病株基因型,通过连锁不平衡分析,在玉米第3和6染色体上发掘3个主效抗病QTL。第3染色体上的QTL置信区间为26.1cM-phi053-5cM;第6染色体上的QTL置信区间分别为1.2cM-bnlg161和5.3cM-bnlg1538-7cM。建立了基于近等基因导入系发掘玉米抗甘蔗花叶病毒主效QTL技术,获得了一批含有抗病毒QTL的近等基因导入系,为抗病育种提供了信息和材料。     

高原粳稻子预44抗稻瘟病基因遗传分析和定位

 以高感稻瘟病的低海拔粳稻江南香糯与高抗稻瘟病的高原粳稻子预44作亲本进行杂交,获得F1、F2、BC1F1和以F2单粒传构建的、由276个株系组成的F7重组自交系群体。分别用稻瘟病菌生理小种ZB13和ZE1对两亲本江南香糯和子预44及其杂交后代群体F1、F2和BC1F1进行抗性接种鉴定和遗传分析。结果表明,子预44对稻瘟病菌生理小种ZB13和ZE1的抗性都表现为单基因控制的显性遗传。进一步利用重组自交系F7群体的266个有效株系作为定位群体,将抗稻瘟病菌生理小种ZE1的基因定位在水稻第11染色体上与SSR标记RM206间遗传距离为0 cM的位置,暂定名为Pi zy（t）。这些结果为进一步将子预44中的抗性基因用于水稻抗病育种及该抗稻瘟病基因的克隆奠定了重要基础。     

粳稻野败型细胞质雄性不育恢复系SWR78的恢复基因定位

 利用野败(WA)型粳稻广亲和不育系苏秋A和广亲和广谱型恢复系SWR78配组,根据F2与BC1F1群体的育性分离情况,初步推测WA型苏秋A的育性恢复至少由3对基因控制。选取F2群体中无染色花粉植株,采用隐性基因组分析法进行恢复基因定位,将其中1个主效基因Rf4定位于第10染色体长臂上,与标记RM5629、RM5373、STS10 17和STS10 18分别相距0.17、0.03、0.03和0.07 cM。Rf4位于标记RM5373与STS10 17之间,两标记间的物理距离为78 kb。     

应用近等基因系初步定位粳稻孕穗期的耐冷基因

 在昆明低温冷害条件下对十和田×(十和田5/昆明小白谷BC4F5)的BC5F2群体进行了耐冷性状的遗传研究。结果显示，穗期耐冷性受贡献率较大的基因控制。用平均分布于12条染色体的164个SSR标记对十和田、昆明小白谷、近等基因系池（NILP）进行筛选，在第5染色体长臂末端有2个SSR标记的扩增产物在十和田与昆明小白谷、NILP间有多态性。用这2个多态性标记对群体进行分子标记定位，单向方差分析表明RM31与耐冷基因连锁。再在RM31附近合成12个SSR标记在轮回亲本（RP）、近等基因系（NIL）间进行多态性筛选，只有RM7452有多态性, 单向方差分析表明该标记与耐冷基因连锁。耐冷基因与RM7452、RM31的遗传距离分别为4.8 cM和8.0 cM，主穗结实率能解释表型变异的10.50%；实粒数能解释表型变异的5.10%。暂将这个耐冷基因定名为Ctb(t)。     

小麦雄性不育系AL18A育性恢复基因的QTL定位

为加快AL型杂交小麦的发展,以不育系AL18A、恢复系99AR144-1及二者杂交F2代群体为材料,选用SSR标记和分离群体分组分析法进行育性恢复基因的QTL定位。结果表明,育性恢复由主效和微效基因共同控制,采用复合区间作图法分析,在1B染色体上检测到了1个主效恢复基因QTLqRf-1B-1,在5AL染色体上检测到了1个微效QTLqRf-5A-1。qRf-1B-1位于SSR标记Xbarc8与Xgwm413之间,与两标记的遗传距离分别为0.85cM和2.00cM,LOD值为14.06,加性效应为18.87,可解释22.43%的表型变异;qRf-5A-1位于SSR标记Xgwm595与Xgwm410之间,与两标记的遗传距离分别为10.00cM和0.10cM,LOD值为3.18,加性效应为12.32,可解释5.44%的表型变异。     

小麦品种云麦53抗条锈基因的分子标记定位

云麦53是以CIMMYT优异品系为亲本,通过基因聚合选育的高产、抗病、广适性小麦新品种。为明确云麦53的抗条锈病遗传基础,利用我国当前流行的条锈菌生理小种条中29(CYR29)对云麦53与辉县红杂交后代F1、F2和F2∶3群体进行苗期抗病性鉴定和遗传分析,并利用分子标记对抗条锈病基因进行定位。遗传分析表明,云麦53对CYR29的抗性由1对显性基因控制,暂定名为YrYM53。利用分子标记对F2和F2∶3群体进行检测,发现3个与YrYM53紧密连锁的分子标记(barc61、barc240和AF1/AF4),与YrYM53的遗传距离分别为3.3cM、3.9cM和7.6cM,说明该基因位于1B染色体的长臂上。根据基因来源和抗谱分析,YrYM53与1B或1BL/1RS染色体上已知抗条锈病基因Yr9、Yr10、Yr15、Yr24/Yr26、YrZH84.2和YrCN17不同,可能是一个新的抗病基因。     

来自莫迦小麦(T. macha)的T型恢复基因Rf3和K型不育基因rfv1的SSR标记分析

为了建立非1B/1R类型K型小麦细胞质雄性不育系的分子标记辅助选育技术体系,对基础遗传材料Tm3314来自莫迦小麦1BS染色体的T 型恢复基因Rf3和K型不育基因rfv1进行了分子标记定位.以Tm3314和T型不育系T504A的杂交F2代作为定位群体,利用分离集团分析法(BSA),从1BS染色体上10对SSR引物中筛选出与目的基因连锁的2个SSR标记Xbarc8和Xgwm18.然后结合(T504A/Tm3314)F2群体在T型细胞质下的育性分离情况和F2可育株与K型不育系K119A测交所得的K型细胞质下的育性结果,运用Mapmaker 3.0b软件进行连锁分析,结果表明,Xbarc8和Xgwm18与Rf3基因的遗传距离分别为5.5 cM和8.1 cM,与rfv1基因的遗传距离分别为22.2 cM和19.6 cM,且2个SSR标记位于两个育性基因之间.     

利用基因组文库加速Xa23基因定位的染色体步移

 用距离水稻抗白叶枯病基因Xa23 0.8 cM的EST标记C189，扩增Xa23的近等基因系CBB23的基因组片段（0.8 kb）为探针,筛选水稻明恢63的TAC文库和广陆矮4号的PAC文库，对获得的7个阳性克隆用酶切法和Tail PCR法进行末端片段分离，获得15个末端片段， 用于感病亲本金刚30和抗病亲本CBB23之间的多态性检测，发现7个末端片段在双亲间有多态性，分别为69B、70N、81N、45B、45N、84N和84B。用这些末端片段作RFLP标记，对金刚30/CBB23的F2群体进行检测和连锁分析,结果表明这些标记与Xa23的遗传距离依次为0.4、0.4、0.4、0.5、0.6、0.6和1.1 cM。虽然69B、70N和81N与Xa23的遗传距离均为0.4 cM，但序列比对揭示69B与70N的物理距离为35 kb，与81N为95 kb，69B距Xa23最近。三者与Xa23的遗传距离虽然相同，但物理距离存在很大差异。这些末端片段标记加密了Xa23基因一侧的遗传图谱，并使其遗传距离缩短到0.4 cM，加速了Xa23的定位进程，为Xa23的分离克隆奠定了重要基础。讨论了这种染色体步移方法的适用条件。     

分子标记辅助选择改良玉米自交系昌7-2的丝黑穗病抗性

选取5个与bin2.09主效抗病位点紧密连锁的分子标记,利用含主效抗病位点的黄早四近等基因系1JD006为供体亲本,开展连续回交分子标记辅助选择育种,定向改良玉米自交系昌7-2的丝黑穗病抗性。结果表明,标记3M1-25选择效率最高,其次为标记MZA6393。结合分子标记辅助选择和田间接种鉴定,在BC2F2群体中筛选出背景回复率大于理论值87.50%的6个单株,BC3F2世代中筛选出背景回复率大于理论值93.75%的12个单株,其中6株回复率≥96.92%,田间接种发病率均低于40%。筛选出的6个BC3F3家系中除4JZ574-01外在主要农艺性状上与轮回亲本无显著差异。     

分子标记辅助选择改良武育粳3号的条纹叶枯病抗性

 在对抗水稻条纹叶枯病品种Dular进行抗性基因定位的基础上,以它为抗性供体亲本,武育粳3号为抗性受体亲本,通过杂交和回交,从BC1F1开始利用与条纹叶枯病抗性QTL qSTV 11b和 qSTV 11c 紧密连锁的4个分子标记进行辅助选择,改良武育粳3号的条纹叶枯病抗性和选育抗病新品种。对检测到抗病基因的回交后代进行主要性状的聚类分析,分别有9个抗病基因纯合的BC3F2单株和31个抗病基因杂合的BC4F1单株与武育粳3号聚为一类。经进一步纯合稳定,有望筛选到抗性得到改良、性状回复到武育粳3号的株系。对18个抗病基因纯合的BC2F3株系进行鉴定,其条纹叶枯病的抗性均达到抗的水平,有5个株系丰产性较武育粳3号有明显提高,其中2个株系外观品质也较武育粳3号有了明显改进,达到国家优质稻谷标准。     

玉米回交后代群体中供体基因组成分分析

以郑58为受体亲本,昌7-2为供体亲本,通过杂交、回交和79对亲本间有多态的SSR标记,分析BC₂F₁和BC₃F₁世代供体的基因组成分。结果表明：BC₂F₁世代单株内的供体染色体片段数平均为11.4个,BC₃F₁世代为4.8个,从BC₂F₁到BC₃F₁单株内的供体染色体片段数减少了57.6%;BC₂F₁世代单株内的供体染色体片段长度平均为99.3 cM,BC₃F₁世代为87.1 cM,BC₃F₁较BC₂F₁减少了12.3%;BC₂F₁世代单株内的供体基因组大小平均为1 132.8 cM,BC3F1世代为421.4 cM,BC₃F₁较BC₂F₁减少了62.8%。     

Identification and Genetic Analysis of Gall Midge Resistance in Rice Germplasm 91-1A2

Resistance to rice gall midge in rice germplasm 91-1A2 was identified and genetically analyzed. F1s of rice population were derived from 91-1A2 which crossed with rice materials Jinggui, TN1, W1263 (Gm1), IET2911 (Gm2), BG404-1 (gm3), OB677 (Gm4), ARC5984 (Gm5) and Duokang 1 (Gm6) as a male parent. The resistance of all parental lines and F1, BC1F1 and F2 populations to rice gall midge was identified. The results showed that 91-1A2 and all F1s were resistant to Chinese rice gall midge biotype IV. The segregation ratio of resistant plants to susceptible ones in BC1F1 and F2 were accorded with 1:3 and 9:7 rules by χ2 test, suggesting that the resistance of 91-1A2 to Chinese rice gall midge biotype IV was controlled by two dominant genes which were new resistance genes, non-allelic to the known rice gall midge resistance genes.     

分子标记结合表型鉴定选育兼抗赤霉病、白粉病和条锈病弱筋小麦新品种扬麦38

长江中下游麦区是中国弱筋小麦优势产业带,小麦赤霉病、白粉病和条锈病是该麦区主要病害,当前弱筋小麦主导品种综合抗性较弱,影响其生产安全。为培育多抗优质弱筋小麦品种,以高产中筋小麦品种扬麦16为轮回亲本,以兼抗白粉病、条锈病的软质小麦92R137为供体亲本,构建了BC₁群体,利用分子标记在BC₁F₂代基础农艺性状较优良的株行中筛选抗白粉病基因 Pm21、抗条锈病基因 Yr26和软质麦相关基因 Pinb-D1a均纯合的单株,并鉴定BC₁F₆代对赤霉病、白粉病和条锈病的抗性,同时检测籽粒硬度、湿面筋含量、面团形成时间、稳定时间等重要品质指标以及小区产量,最终育成高抗赤霉病、免疫白粉病和高抗条锈病的弱筋小麦新品种扬麦38,于2022年通过国家农作物品种审定委员会审定。     

小麦种质资源BJ399抗条锈病基因的分子标记定位

条锈病是影响小麦产量和品质的一种世界性病害。种质资源BJ399对小麦条锈病具有良好的苗期和成株期抗性,为明确其条锈病抗性基因,利用BJ399和高感条锈病品种铭贤169杂交,获得BJ399/铭贤169的F_1、BC_1和F_2代分离群体,并利用我国当前流行的条锈菌生理小种条中34号(CYR34)进行温室苗期抗条锈性鉴定和遗传分析。结果表明,BJ399对CYR34的抗性由1对显性基因控制,暂命名为 YrBJ399。筛选到3个与目的基因连锁的SSR标记Xwmc296、Xgwm425和Xgwm558,且3个标记位于抗病基因的同一侧,距离目的基因最近的标记为Xwmc296,其遗传距离为9.5 cM,标记Xgwm425和Xgwm558与目的基因 YrBJ399的遗传距离分别为14.3 cM和18.0 cM,并初步将抗病基因定位于小麦染色体2AS上。根据抗病基因来源和染色体定位结果推测, YrBJ399可能是一个抗条锈病新基因。     

栽培稻与普通野生稻BC2F2群体产量相关性状的QTL分析

以广陆矮4号(Oryza sativa ssp. indica)为母本及轮回亲本,普通野生稻（Oryza rufipogon）为父本,分单株连续回交2次,构建BC2F2群体。首先用241对具有双亲多态性的SSR标记对BC2F1单株进行代换片段分析,在此基础上,根据BC2F1的表型选产量较优的单株自交获得BC2F2群体,用代换片段上具有双亲杂合型基因型的24对SSR标记进行QTL定位。在所选的BC2F1单株上,共检测到分布于7条染色体上的20个野生稻的代换片段,平均每条染色体上有2.86个;代换片段长度最小为0.55 cM,最大为33.00 cM,平均长度为12.36 cM,总覆盖长度为247.20 cM,覆盖率为16.21%。利用BC2F2群体对14个产量相关性状进行QTL定位,共检测到控制8个性状的20个QTL。对性状表型值起增效作用的有11个,占总检出数的55%。控制产量相关性状的QTL存在簇状分布现象,这与表型相关分析结果相符合。     

Development of elite breeding lines conferring Bph18 gene-derived resistance to brown planthopper (BPH) by marker-assisted selection and genome-wide background analysis in japonica rice (Oryza sativa L.)

Brown planthopper (BPH) is a serious threat to rice production. In this study, we have used the novel resistance gene Bph18 derived from Oryza australiensis and incorporated it into an elite japonica cultivar, Junambyeo, which is highly susceptible to BPH. The Bph18 gene was introduced by marker-assisted backcross (MAB) breeding into Junambyeo. The backcrossed progenies were evaluated for desirable agronomic and grain quality traits and the selection of improved breeding lines while simultaneously evaluating BPH resistance by bioassays in the greenhouse and foreground selection. Of the 26 advanced backcross breeding lines (ABL), four lines showed agronomic traits similar to those of the recurrent parent, with strong resistance to BPH. Molecular genotyping of the four ABL revealed the conversion of genotypes closely resembling the genotype of Junambyeo. The percentage of donor chromosome segments in ABL decreased from 12.3% in the BC₂ to 9.4%, 8.4% and 5.3% in BC₃, BC₄ and BC₅ generations, respectively. ABL retained small sizes of the donor chromosome segments on chromosomes 1, 2, 10, 11 and 12 but the genomes of ABL2, ABL3 and ABL4 were homosequential to the recurrent parent on chromosomes 3, 4, 5, 6, 7 and 9 without donor chromosome segment introgression. The ABL1 and ABL2 retained only some small segments of the donor genome on chromosomes 9 and 8, respectively. Fine structure analysis of the Bph18 flanking region between RM511 and RM1584 markers on chromosome 12 showed a progressive elimination of donor-derived chromosome segments from BC₂ to BC₅ generations. The percentage of O. australiensis derived chromosome segment substitution in the recurrent parent background decreased from 28% of the donor parent to 6.7%, 3.9%, 3.4% and 3.4% in BC₂, BC₃, BC₄ and BC₅ generations, respectively. However, it was revealed that the O. australiensis-derived chromosome segment (1320 kb) in ABL containing the Bph18 gene was consistently maintained irrespective of advances in backcross generations. BPH resistant elite breeding lines with agronomic and grain quality traits similar to those of the recurrent parent were successfully developed by foreground and background analysis in japonica background without linkage drag.     

Marker-Assisted Selection of Xa21 Conferring Resistance to Bacterial Leaf Blight in indica Rice Cultivar LT2

Bacterial leaf blight of rice (BLB), caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae, is one of the most destructive diseases in Asian rice fields. A high-quality rice variety, LT2, was used as the recipient parent. IRBB21, which carries the Xa21 gene, was used as the donor parent. The resistance gene Xa21 was introduced into LT2 by marker-assisted backcrossing. Three Xoo races were used to inoculate the improved lines following the clipping method. Eleven BC₃F₃ lines carrying Xa21 were obtained based on molecular markers and agronomic performance. The 11 lines were then inoculated with the three Xoo races. All the 11 improved lines showed better resistance to BLB than the recipient parent LT2. Based on the level of resistance to BLB and their agronomic performance, five lines (BC₃F₃ 5.1.5.1, BC₃F₃ 5.1.5.12, BC₃F₃ 8.5.6.44, BC₃F₃ 9.5.4.1 and BC₃F₃ 9.5.4.23) were selected as the most promising for commercial release. These improved lines could contribute to rice production in terms of food security.     

InDel分子标记WC656的开发及其在鉴别小麦-簇毛麦5VS纯合易位中的应用

簇毛麦是小麦品种改良重要的遗传资源,其5VS上含有硬度基因Dina/Dinb、抗白粉病基因Pm55和抗条锈病基因Yr5V,创制普通小麦-簇毛麦5VS易位系新种质,对于高效利用5VS上的有益基因进行小麦品种遗传改良具有重要意义。为了便于鉴别普通小麦-簇毛麦5VS纯合易位,本研究以mInDel软件分析普通小麦中国春基因组序列,开发了小麦第5同源群短臂的InDel特异分子标记WC656,对小麦品种以及普通小麦-簇毛麦5VS.5AL和5VS.5DL易位系及其衍生后代进行PCR扩增,根据扩增片段大小来区分5AS、5BS、5DS染色体臂以及5VS易位系。结果表明,在21个普通小麦品种、小麦-簇毛麦5VS回交F₂代中杂合易位单株,均扩增出379 bp（5AS）、471 bp（5BS）、422 bp（5DS）3条带。在T5VS.5AL高代品系、回交F₂代中纯合易位单株扩增出471 bp（5BS）、422 bp（5DS）2条带,379 bp（5AS）条带缺失。T5VS.5DL高代品系、回交F₂代中纯合易位单株扩增出379 bp（5AS）、471 bp（5BS）2条带,422 bp（5DS）条带缺失。WC656鉴别的5VS纯合易位结果与顺序FISH-GISH分析结果一致。T5VS.5AL、T5VS.5DL具有抗白粉病、籽粒硬度指数低等优良特性。因此,利用InDel分子标记WC656可以鉴别普通小麦-簇毛麦T5VS.5AL、T5VS.5DL衍生后代中的纯合易位,PCR扩增实验操作相对简便,可以为分子标记辅助选育携有5VS纯合易位的软质弱筋小麦提供帮助。     

小麦品系天00127抗白粉病基因遗传分析与SSR标记定位

白粉病是严重危害小麦安全生产的重要病害之一。天00127是对小麦白粉病具有良好抗性的新品系。为明确其白粉病抗性及遗传规律,选用白粉菌系Linxia-3对天00127与感病品种铭贤169的杂交F1、F2代分离群体和F3代家系进行温室苗期抗白粉性遗传分析,并对其抗白粉病基因进行SSR分子标记分析。结果表明,天00127对Linxia-3的抗性由1对隐性基因控制,暂命名为PmT00127。筛选到3个与目的基因连锁的SSR标记Xgwm566、Xgwm376和Xwmc1,距离目的基因最近的两侧标记为Xgwm566和Xgwm376,其遗传距离分别为3.7和2.2cM,初步表明抗病基因位于小麦3B染色体上。分子检测及系谱分析结果表明,PmT00127可能是一个来自农家品种白大头的抗白粉病新基因。     

转Cry1A.401基因抗虫玉米CM8302和CM8303对亚洲玉米螟的抗性研究

采用农杆菌介导法获得转Cry1A.401基因抗虫玉米CM8302和CM8303,通过多代回交与自交获得BC₄F₁、BC₄F₂和BC₄F₃世代的转基因玉米材料。利用qRT-PCR和ELISA方法明确转基因抗虫玉米叶片、花丝和子粒均有Cry1A.401基因表达,不同世代间目的基因表达量无显著差异。田间接虫鉴定结果表明,CM8302和CM8303三个世代心叶期和吐丝期的抗性等级均为1级,抗性水平为高抗。室内生测结果表明,亚洲玉米螟幼虫取食CM8302心叶、花丝和子粒第6天存活率分别为0、4.0%和4.0%;取食CM8303心叶、花丝和子粒第6天存活率分别为0、4.0%和2.0%。分析显示转基因抗虫玉米CM8302和CM8303的心叶、花丝和子粒均具有显著杀虫效果且遗传稳定。