作物杂种优势遗传基础研究进展

杂种优势是生物界的一种普遍现象,可以大幅度提高作物产量和改良作物品质,具有巨大的商用价值。杂种优势遗传基础的研究一直是近百年来遗传和育种学家研究的热点和难点问题。笔者综述了杂种优势遗传基础的两个经典假说-显性假说和超显性假说的基本观点、不足之处。同时概括了利用分子生物学手段解释杂种优势遗传基础的一些新的学术见解,如:上位性效应与杂种优势、基因网络系统与杂种优势、遗传平衡与杂种优势、活性基因效应与杂种优势、遗传差异与杂种优势、QTL效应与杂种优势、基因表达调控与杂种优势,并列举了部分学说的分子证据。以期使人们能够了解杂种优势遗传基础的发展历程和最新研究动态。     

基于多组学解析作物杂种优势机制及其利用展望

近年来,多种粮食和蔬菜作物的杂种优势利用,培育和改良了大量的高产、优质的品种,但杂种优势的遗传机制研究一直是育种家研究的重点、难点问题。本文综述了基于多组学技术解析作物杂种优势机制研究的最新动态,结果表明不同遗传背景材料和不同性状的杂种优势遗传基础解释并不相同,单一的模式并不能够完全解释其遗传机制。前期多组学分析解析表明,杂种优势分子机制主要与植物生长和发育相关通路上的特定基因表达有关,促使其他基因发挥最大遗传贡献,提高杂种植物对环境的耐受性。本文还总结了预测农作物产量等相关性状杂种优势育种值的方法,以期为解析作物杂种优势机制及杂交种选育提供参考。最后,文章展望了作物杂种优势利用面临的新机遇,基于新型基因组技术构建控制杂种优势的等位基因数据库,创制符合育种目标新种质,推动我国作物工程化育种进程。     

杂种优势遗传机理的假说

杂种优势是生物界的一种普遍现象,可以大幅度提高作物产量和改良作物品质,具有巨大的商用价值。杂种优势遗传基础的研究一直是近百年来遗传和育种学家研究的热点和难点问题。综述了杂种优势遗传基础的多种假说的基本观点,并列举了部分学说的部分证据。     

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.     

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。     

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。     

作物亲本间遗传差异与杂种优势研究进展

对有关从数量性状、同工酶、分子标记3个水平上探索作物杂交亲本间遗传距离与杂种优势关系的研究进行了概述和展望.     

冬小麦部分基因杂合性与杂种优势表达

农作物杂种优势的遗传机理是作物遗传育种学的重要基础理论问题。研究证明遗传杂合性是杂种优势的遗传基础，但需要进一步回答的问题是，杂种优势的表达与整个基因组杂合性有关，还是只与部分基因组位点的杂合性有关。最近，随着农作物QTL定位的研究进展，发现玉米杂种优势表达不仅与基因组杂合性（即超显性）有关，同时QTL在杂种优势表达中也起着重要作用。对于杂种优势遗传机理研究，若能创造出在相似遗传背景下杂合程度不同的一系列杂合体，即可以研究部分基因组位点杂合是否与杂种优势表达中也起着重要作用。对于杂种优势遗传机理研…     

Application of Molecular Markers in Studying on Crop Heterosis

概述了分子标记的种类,分析了杂种优势研究中常用的几种分子标记的原理、特点。综述了分子标记在作物杂种优势群划分和杂种优势利用模式构建、杂种优势预测以及杂种优势遗传基础研究中的利用现状。并对分子标记在杂种优势研究中的进一步利用进行了展望。     

chinachudong@sina.com.cn

 概述了分子标记的种类，分析了杂种优势研究中常用的几种分子标记的原理、特点。综述了分子标记在作物杂种优势群划分和杂种优势利用模式构建、杂种优势预测以及杂种优势遗传基础研究中的利用现状。并对分子标记在杂种优势研究中的进一步利用进行了展望。     

A Preliminary Study on the Relationship Between the Indica-Japonica RAPD Differentiation of Parents and Heterosis in Dian Type Hybrid Rice

The relationship between the indica-japonica differentiation of parents and heterosis of hybridin rice was studied with 10 sterile lines, 10 maintainer lines of the sterile lines, 38 restorer lines of Dian typehybrid rice and 40 hybrids derived from the sterile lines and restorer lines. The results indicated that there wasa parabolic correlation between the indica-japonica differentiation of parents detected by RAPD markers andheterosis of hybrid rice. When certain indica-japonica differentiation of parents exists, the percentage of com-binations with positve heterosis and the mean heterosis of hybrids were high. But that didn‘t mean too muchdifference of parents could lead to stronger hetesosis, that meant overdiffernt parents seldom bring positve het-erotic hybrids. Suitable difference of percent of indica alleles of parents of stronger heterotic hybrid was 12 -16%.     

滇型杂交稻亲本籼粳分化与杂种优势关系的初步研究

 以滇型杂交稻不育系 10个、相应的保持系 10个和恢复系 38个 ,以及由上述不育系和恢复系组配的 4 0个杂交种为试材 ,研究了亲本材料的RAPD籼粳分化程度与杂种优势的关系。结果表明 ,亲本籼粳差异与产量杂种优势存在抛物线的关系。利用籼粳分化存在一定差异的亲本杂交 ,易得到正向优势组合 ,平均杂种优势较强 ;但并非双亲籼粳分化差异越大越好 ,双亲差异过大则不易获得正向优势组合 ,使杂种优势减弱 ,甚至为负。双亲籼稻成分差值以 12 %～ 16 %为宜     

云南主栽油菜品种间遗传距离与杂种优势的相关性分析

[目的]分析云南主栽甘蓝型油菜品种间遗传距离与杂种优势的相关性。[方法]利用 SSR分子标记技术对云南8个主栽甘蓝型油菜品种间的遗传距离进行分析,并探讨其与田间表现的杂种优势的相关性。[结果]杂交亲本间遗传距离与杂种优势存在一定的相关性,但并不显著。[结论]分子标记技术用于油菜杂种优势预测从而筛选亲本存在一定的困难。     

利用SSR分析滇型杂交稻亲本籼粳分化与杂种优势的关系

以滇型杂交稻不育系4个、恢复系31个及其组配的31个杂交种为试验材料,利用SSR籼粳特异引物研究亲本籼粳分化程度及与杂种优势的关系。结果表明,在所检测的18个位点上,4个不育系均以粳稻血缘为主,31个恢复系总体上偏粳,但含有不同成分的籼稻血缘,其籼性比率Pi为0～27.8%。亲本SSR遗传距离、籼粳差异与杂种优势相关分析表明,亲本SSR遗传距离与小区产量超父优势等7个性状相关显著;亲本的籼粳分化差异与百粒重超父优势等4个性状显著相关;亲本SSR遗传距离、籼粳差异与小区产量竞争优势相关不显著,说明SSR遗传距离、亲本籼粳分化差异与产量竞争优势无线性关系,但籼粳分化差异适中的亲本杂交,容易得到正向优势极端组合,可从中筛选出杂种优势强的组合。     

油用亚麻杂交种产量及性状优势研究

利用亚麻温敏型雄性不育系1S为母本,12个来源不同的亚麻品种为父本组配了12个杂交组合,对其F1代产量及其性状的杂种优势、性状相关性和亲子相关性进行了分析.结果表明,亚麻杂交种产量的超标优势变幅为-0.76%~21.48%,平均超标优势为7.50%.单株产量具有较强的超标优势、超亲优势和超中优势,有效分茎数和每果粒数具有较强的超中优势,其它各性状的超标优势不显著.有效分茎数、有效分枝数和单株果数与单株产量呈极显著正相关,F1代产量性状受亲本影响较大.有效分茎数、有效分枝数和单株果数是影响产量性状的主要因子,是亚麻单株产量杂种优势的主要来源.     

普通玉米单交种与高油玉米杂交当代子粒杂种优势效应的研究

以吉林省主推的普通玉米单交种为母本，以高油玉米为父本进行人工杂交，研究了杂交当代子粒的百粒重、千粒体积和脂肪含量的杂种优势效应。结果表明：普通玉米单交种与高油玉米杂交当代子粒的百粒重、千粒体积和脂肪含量均具有杂种优势效应。这种优势效应表现出正效应和负效应2种。子粒百粒重的最大正平均优势和最大负平均优势分别为34．6％和-7．6％，而最大正超亲优势为10．8％，无负超亲优势；子粒千粒体积的最大正平均优势和最大负平均优势分别为36．9％和-6．9％。而最大正起亲优势为6．5％。无负超亲优势；子粒脂肪含量的杂种优势只有负效应，最大平均优势为-20．5％，无超亲优势。     

甘蓝数量性状杂种优势研究

本文采用Griffing(1956)双列杂交遗传交配设计第一种方案,配制了36个杂交组合,应用配合力分析、相关分析和遗传距离分析等数量遗传学方法,对甘蓝14种数量性状的杂种优势表现进行了研究.结果表明:14个数量性状均具有杂种优势,其中单球重、全株重、净菜率等主要经济性状的杂种优势值较高;14个数量性状中,除紧实度、净菜率2性状外,其余12个性状的F_1值都与双亲的平均值呈显著的正相关;14个数量性状中有10个性状具有明显的细胞质效应;亲本间的遗传距离与杂种优势之门并不是简单的直线关系;只有在一定范围内扩大亲本间的遗传距离,才能增大杂种优势.甘蓝的杂种优势表现与亲本材料的一般配合力无关.试验中还选出几个对甘蓝育种和生产有价值的亲本和杂交组合.     

利用指示性状筛选杂种棉强优势组合研究初报

利用红叶和显性无腺体这两个指示性状作父本分别与陆地棉有腺体品种进行不去雄授粉杂交,各配制６个组合,用当地推广品种晋棉１０号作对照。结果表明,用６１３０红叶作父本的６个组合竞争优势均为负值,而用显性无腺体品系作父本的６个组合全产生竞争优势,竞争优势为３．８％～７３．１％,其中有３个组合产量竞争优势在３０％以上。     

基于部分NCII设计的陆地棉F1表现预测

【目的】探寻预测陆地棉F₁表现的方法,降低育种成本,提高育种效率。【方法】采用60个陆地棉亲本,通过部分NCII交配设计,形成一个由亲本和180个F₁杂交组合组成的部分NCII群体,用亲本加性效应（additive effect,A）、一般配合力（general combining ability,GCA）和表型中亲值（mid-parent value,MP）等3种预测方法对F₁的产量和纤维品质性状进行预测。【结果】陆地棉皮棉产量杂种优势明显。皮棉产量正向中亲优势的组合占97.78%,中亲优势平均达19.63%;正向超亲优势的组合占79.44%,超亲优势平均达8.47%。3种预测方法对F₁表现具有不同的预测效果,其中,以亲本加性效应对F₁的表现预测效果最优,其对皮棉产量、铃数、铃重、衣分、纤维长度、纤维强度和马克隆值等7个目标性状预测精度（pearson相关系数）达到0.738—0.928。性状的加性方差分量和亲本杂交次数对预测效果有影响。加性方差分量越大,所有方法的预测精度都越高;随着每个亲本杂交次数的增加,加性效应预测和GCA预测的精度提高,但表型中亲值预测的效果基本无变化。【结论】陆地棉F₁的表现可以通过利用包含亲本的部分NCII设计群体和亲本的加性效应进行有效预测,采用“大群体、少杂交”的策略可以在保持预测效果的同时降低预测的工作量。