大豆3个核心亲本及其衍生品系基于PAV分子标记的亲缘关系研究

基因组大片段序列存在/缺失变异(presence/absence variation,PAV)作为一种基于PCR技术、方便快捷的新标记受到人们的关注,但在大豆遗传育种工作中的应用较少。大豆育种计划中一般会有一批核心亲本,揭示其作用特点有助于亲本选配。应用PAV标记对国家大豆改良中心种质创新计划中3个核心亲本(南农86-4、南农88-48和诱处4号)与国内外材料杂交所获得34个组合衍生品系及亲本共154份材料所构建的样本进行核心亲本对其衍生品系遗传贡献分析。结果表明:221个PAV标记的平均等位变异数为2.1,多态性信息含量指数(PIC)平均为0.239,位于基因内和基因间标记的丰富度和PIC平均值相当。基于PAV标记信息可将34个供试组合聚为6类,其中3个大类可分别与3个核心亲本的组合相对应,核心亲本与其衍生品系的遗传距离最小。154份材料可聚为9类,来自同一核心亲本、同一组合的材料多聚在一起,但也存在交叉现象。对23个单交和6个三交组合的亲本遗传贡献率分析表明,共有22个组合(占75.90%)的核心亲本对衍生品系的平均贡献率高于基于系谱的理论值,其中来自本地区的南农86-4、南农88-48对衍生品系的平均遗传贡献值总体上高于其它杂交亲本,而异生态区的诱处4号的贡献率相对较低。PAV标记能在系谱信息基础上进一步反映大豆亲本及衍生品系的亲缘关系。     

抗赤霉病小麦优异新种质的分子标记辅助选择

赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是危害全球小麦生产安全的重要病害。创制抗赤霉病优异新种质是培育抗病新品种的首要任务。本研究以979-5(中感赤霉病)和苏麦3号(高抗赤霉病)杂交后代为材料,采用系谱育种法,综合利用农艺性状选择、SSR标记选择和赤霉病菌单花接种鉴定等技术,进行抗赤霉病新种质选育。结果表明:(1)用13个分别与苏麦3号3BS上主效抗赤霉病基因 Fhb1、6B上微效基因 Fhb2和5AS上微效基因 Fhb5紧密连锁的SSR标记对双亲进行分析,发现其中的6个标记在979-5和苏麦3号间扩增呈单态,另7个标记在双亲间扩增呈多态,表明979-5与苏麦3号在这3个基因位点具有较高的遗传相似性;(2)创制出中抗新品系13个,高抗赤霉病新品系7个,这20个新品系均携带有苏麦3号的 Fhb1基因位点,其中7个高抗新品系还兼具 Fhb2或 Fhb5标记位点的优异等位变异;(3)20个新品系不仅越冬抗寒性好,且株高较矮,生育期与亲本979-5相近,产量性状好,蛋白质含量、出粉率、湿面筋含量、面团稳定时间等籽粒品质性状较优,其中,k15、k32和k40三个新品系的四项品质指标均达到国家中强筋品种标准。育成的新品系可用作黄淮冬麦区抗赤霉病品种改良的优异育种材料。     

小黑麦杂交F_1代真假杂种的ISSR标记鉴定及遗传多样性分析

为了给ISSR标记技术应用于小黑麦杂种鉴定提供参考,利用ISSR标记对小黑麦品系P1和P_2有性杂交得到的F_1代群体进行分子鉴定,同时结合田间表型调查结果对F_1代群体进行遗传多样性分析。结果表明,66个杂交F_1代单株中,52个为真杂种,其中,5个单株无主茎、未结实,1个生长后期死亡。14条ISSR引物对46个正常结实真杂种扩增的多态性条带百分率为61.19%,其中,UBC822的多态性条带百分率为100%,UBC808和UBC815的多态性条带百分率均为75%。F_1代群体和父母本的遗传相似系数为0.62~0.94,说明杂交后代产生了丰富的遗传变异。聚类分析将杂交F_1代群体和父母本在阈值0.748处分为3大类群,第1类群包括1份材料(父本,P1),第2类群包括1份材料(母本,P_2),第3类包括46个杂交F_1代单株;杂交F_1代与父母本的遗传距离较远,先与母本聚为一类,之后与父本聚为一类。田间调查结果表明,7个性状中,除株高偏向于父本外,分蘖数、有效分蘖数、穗长、小穗数、穗粒数和穗粒重均偏向于母本,与父本的差距较大,这与ISSR分析结果基本相吻合。     

16份辣木品系亲缘关系和遗传多样性分析

采用RAPD和ISSR分子标记对16份辣木种质资源进行亲缘关系分析。结果表明:7个RAPD和9个ISSR引物共扩增137条带,多态性比率为75.18%。ISSR检测的多态性效果高于RAPD,二者具有遗传相似性。此外,两种标记整合后聚类分析将16份辣木品系分为3个组,其中来自卢旺达的7号和非洲辣木归为一个分支,为非洲种,与其他样品具有较远的亲缘关系,而引自台湾,泰国和缅甸的样品则与印度改良种PKM系列具有较近的亲缘关系。此外,红绿杆、大叶、大果等形态特征并不能很好进行区分,表明其变异可能与遗传无关。     

利用ISSR标记鉴定杂交水稻种子纯度初步研究

以华南地区生产上大面积应用的7个杂交水稻组合及其父母本为材料,研究了利用ISSR标记鉴定杂交稻种子纯度的可行性。结果从60条ISSR引物中筛选出4条引物,能分别在特定杂交稻组合的父母本间扩增出多态性条带,杂种F1代的带型除特优048、湛优226为偏父型外,其余供试杂交稻组合均为互补型,能有效将杂交稻组合与其亲本区分开,说明ISSR标记可用于杂交稻种子的纯度鉴定。     

SSR分子标记鉴定橡胶树F1真伪杂种

早期快速鉴定橡胶树F₁杂交子代,获取真杂种对橡胶树优良品系的创育和遗传学研究具有重要的意义。以橡胶树优良品系‘PR107’和‘93-114’进行杂交,获得杂交组合子代,以亲本作为模板从104对SSR引物中筛选出3对多态性引物对35株杂交子代进行真实性鉴定,结果表明：35株杂交子代均鉴定为真杂种苗;筛选出的3对多态性引物都具有较高的杂种鉴定率,并验证了1对引物鉴定真伪杂种的可靠性,后续可作为橡胶树杂交子代真实性鉴定的理想SSR分子标记。     

能源甘蔗亲本分子标记初步研究

应用ISSR和RAPD标记对6个能源甘蔗亲本构建的分离群体进行甘蔗亲本的分子遗传初步分析,结果显示,在供试亲本间扩增出的多态性引物中,RAPD扩增的PPB值为43.80%,平均PIC值为0.755;ISSR的PPB为46.30%,平均PIC为0.677,说明ISSR比RAPD的多态性检测水平略低,但重复性优于RAPD,利用其中的ISSR引物UBC845对5个半同胞群体的分析结果呈1∶1分离。     

春化基因 Vrn-1对二系杂交小麦亲本抽穗期的作用研究

为研究春化基因 Vrn-1对二系杂交小麦亲本抽穗期的作用,利用春化基因 Vrn-1的 7 个KASP 功能标记,对130份二系杂交小麦亲本(34份不育系,96份恢复系)进行检测,分析 Vrn-1等位基因的组成和分布;并以播种至抽穗的日历日和生长度日为指标,研究春化基因 Vrn-1与二系杂交小麦亲本抽穗期的关系。结果表明,供试材料以冬性为主,包含39种春化基因型。其中,1号、3号、4号、5号、7号、9号、10号、13号、18号基因型在不育系和恢复系中都存在,分别占不育系和恢复系的76.48%和46.87%。本研究不育系和恢复系在年度间和基因型间播种至抽穗的生长度日比日历日更稳定。2018-2019和 2019-2020两个年度制种亲本组合“3号×4号”的生长度日差值在河南邓州分别为-118.9和-122.0 ℃·d;亲本间差异达到极显著水平。具有3号和4号基因型的不育系和恢复系可作为抽穗期稳定的制种亲本组合材料。     

小麦亲本间分子遗传距离与F1杂种优势的相关性分析

为了探讨利用小麦亲本间分子遗传距离预测F1杂种优势的可行性，以河南省8个不同类型的小麦品种（系）为材料，分别于2003年和2004年按不完全双列杂交组配28个组合，分析与产量相关的9个性状的F1杂种优势。分别选用均匀分布于小麦21条染色体上的287对SSR引物和33个二核苷酸重复ISSR引物，计算8个亲本间的分子遗传距离．进而分析亲本间分子遗传距离与F1杂种优势表现的相关性。结果表明，SSR和ISSR两种标记估算的遗传距离间相关极显著（相关系数为0．832），表明用两种分子标记对小麦品种进行遗传差异分析的结果是一致的。除株高外，利用两种分子标记计算的亲本间分子遗传距离与F1杂种优势在全部28个组合中相关不显著，而在12个极端组合中相关系数得到较大提高，并在株高、主茎千粒重和千粒重3个性状上相关达到显著或极显著水平，且两年的研究结果一致。这说明亲本间分子遗传距离与F1杂种优势的相关性与材料的选择有关。因此认为利用小麦亲本间的SSR和ISSR遗传距离预测F1的杂种优势还需进一步研究。     

新型特早熟春性甘蓝型油菜的遗传多样性及其杂种优势

利用SSR和SRAP两种分子标记技术研究了通过甘蓝型油菜与白菜型油菜种间杂交培育出的新型特早熟春性甘蓝型油菜品系的遗传多样性,利用其中10个恢复系和3个保持系转育而来的不育系进行NCⅡ双列杂交,测定其杂种优势,并分析遗传距离与杂种优势的关系.研究结果表明:(1) 30对SRAP引物扩增出250条多态性条带,多态性比率为61.9%.39对SSR标记共扩增出145条多态性条带,多态性比率为97.3%.(2)两种标记混合聚类结果表明,在相似系数0.588处可将全部材料划分为A、B两大类群,其中A类包含一个来自039×浩油11号的甘白种间杂交后代和白菜型亲本浩油11号,B类包含039、E144和其余的甘白种间杂交后代.在相似系数0.714处B类又可以分为6个不同的亚类,两个甘蓝型亲本材料单独聚在一个亚类中,其余的64份甘白种间杂交后代分别聚在5个不同的亚类中,说明新型特早熟春性甘蓝型油菜品系具有丰富的遗传多样性.(3)配制的30个杂交组合中,产量超亲优势在20%以上的有22个,占组合数的73.3%,产量杂种优势非常明显,而含油量杂种优势不明显.(4)SRAP标记遗传距离与产量杂种优势达到极显著正相关;而SSR标记遗传距离与产量杂种优势相关不显著.因此,利用分子标记技术预测油菜的杂种优势,SRAP标记效果更好.     

杂交小麦杂种一代白粉病抗性表现规律的研究

为探讨杂交小麦杂种一代白粉病的抗性表现规律,以陕西不同地区小麦白粉病流行菌种做菌源,通过田间和苗期接种,对9份抗、感白粉病小麦亲本材料和9份大田感病品种及其杂交F1代进行抗病性鉴定,并结合SCAR和SSR分子标记进行了检测.结果表明:(1)以N95175、N9209为亲本的杂交F1含有Pm21基因,苗期和成株期抗病性均很好,与抗病亲本的抗病性表现基本一致,符合显性遗传,其抗病性主要由显性单基因控制.(2)以N9134、N9227A为亲本的杂交F1含有PmAS846基因,成株期抗病性较好,苗期大部分表现抗病;以N9227A为亲本的杂交F1中有40%的杂交组合表现中感,该抗性基因不完全符合单基因显性遗传,其表达在一定程度上受遗传背景及环境的影响.(3)中国春为苗期感病、成株期抗病材料,其与抗病亲本杂交F1代的抗病性接近或略高于抗病亲本;与感病品种杂交F1代的抗病性介于双亲之间.(4)白粉病遗传属于细胞核遗传,正反交F1代苗期抗病性无明显差异,杂交种的抗病性与双亲相关.因此, 在组配小麦强优势杂种组合时应尽量选用抗病的品种作为亲本之一,并考虑慢病性品种的应用.     

病毒病抗性不同的大豆品种及其F_1代过氧化物酶酯酶同工酶分析

本研究对大豆病毒病抗性不同的大豆杂交亲本及F_1代,接种SMV_1号株系后的过氧化物酶和酯酶同工酶的变化进行了分析。结果表明,抗病与感病亲本及其F_1代接种后的同工酶谱带存在着明显的差异。感病亲本及F_1代酶的活性增强,酶带数较多,而且部分酶带变宽,颜色变深。抗病亲本则不发生变化。各组合F_1代的酶谱与双亲有关,抗病×抗病的F_1代酶谱与双亲完全相同,抗病×感病的F_1代酶谱偏向抗性亲本,感病×感病的F_1代产生一个双亲所不具备的小分子新杂种酶带。未接种的感病亲本酶谱与抗病亲本相同。植株内部同工酶的变化与成株抗性相一致。因此,我们认为过氧化物酶同工酶,可作为鉴定大豆抗感病毒病的生化指标之一。     

GWAS for resistance against black point caused by Bipolaris sorokiniana in wheat

Black point is a severe wheat grain disease caused by complex pathogens, of which Bipolaris sorokiniana is dominant. Analysis of effective resistance genes/quantitative trait loci (QTL) is an essential prerequisite for breeding by marker-assisted selection (MAS). In this study, we aimed to identify the loci resistant to black point caused by B. sorokiniana in 10 wheat genotypes by performing a genome-wide association study with an incomplete diallel cross population. Twenty-three major marker-trait associations (MTAs) resistance to B. sorokiniana black point were identified, which could explain more than 11% of the phenotypic variations. They were located on 1B, 1D, 2B (2), 2D, 3A (2), 3B (2), 3D, 4A, 5A (2), 5B (2), 6B (3), 6D, 7A (2), and 7D (2), respectively. The average number of major MTAs in the 10 resistant lines was 20.2, whereas that in the susceptible lines was 9.8. All the major MTAs in the parents were detected in the F₁ hybrids. Three PCR markers were developed for detecting two MTAs using two recombinant inbred line populations. These PCR markers linked to black point resistance and accessions with a larger number of resistance alleles can be used to improve wheat resistance by QTLs pyramiding via MAS.     

玉米抗粗缩病主效QTL (qMrdd1)的基因多效性分析

前期研究中将主效抗病QTL(qMrdd1)定位在第8染色体分子标记M103.4-M105.3之间,该抗病QTL表现为隐性基因遗传,可降低24.2%~39.3%的发病率。通过分子标记检测,在抗病系NT411(供体亲本)和感病系NT409(轮回亲本)回交多代的群体中,选择7个含有抗性QTL(qMrdd1)的杂合单株自交得到分离群体B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和来源于同一回交后代的两对抗感病近等基因系(B8-R、B8-S和B9-R、B9-S),利用这两对近等基因系与自交系A7110、Q319、CT03、昌7-2、43684、43683、43946组配13对杂交种,在植株整个生育期内无粗缩病病毒接种的条件下,在北京、海南和山东种植不同的材料并对7个分离群体和13对杂交种进行农艺性状调查,结果表明,7个分离群体中各基因型植株以及13对杂交种在株高、穗长、穗行数等农艺性状上差异不显著,qMrdd1基因对玉米产量性状不存在多效性现象,可以应用于抗粗缩病育种。     

玉米自交系和杂交种抗茎腐病鉴定及其间抗性遗传关系的研究

1989～1993年利用当地主要致病菌──禾生腐霉菌和禾谷镰刀菌的新鲜菌剂，采用伤根法对436份自交系和53份杂交种进行了人工接菌试验及其杂交种与自交系间抗性遗传关系的研究。结果表明：同亲缘的姊妹系对玉米茎腐病的抗性表现基本相同，利用含有一个高抗亲本的二环材料不一定能选出高抗新品系来，而应用含有两个抗病亲本的二环材料却易育成高抗系；玉米自交系对茎腐病的抗性与对其它病害的抗性无“拮抗”作用，杂交种F₁代对茎腐病的抗病指数一般表现出优于其双亲平均抗病值；杂交种F₁代对茎腐病的抗感病性多趋向于母本的抗感病性。     

对25个抗草甘膦棉花杂交组合的竞争优势分析

利用综合性状较好的3个抗草甘膦棉花材料作特定亲本,与6个从黄河流域引进的非抗草甘膦的棉花品种组配25个杂交组合,对各参试组合进行农艺性状、产量性状、纤维品质等方面进行比较,研究了具有抗草甘膦棉花的杂种优势表现。结果表明：在开花期、吐絮期、成铃进度、脱落率、果枝层数、第一果枝着生高度、单铃重、霜前籽棉产量及籽棉总产量等性状在大多数材料中表现为正向竞争优势,而第一果枝着生节位、生育期等性状在大多数材料中则表现为负向竞争优势,大多数组合的纤维上半部平均长度、断裂比强度优于对照,正向竞争优势明显。筛选出显著增产、综合性状优良的优势组合3个,早熟性状竞争优势明显的组合4个。     

应用RAPD和ISSR分子标记构建茶树回交1代部分遗传图谱

用ISSR引物14条、RAPD引物20条,对福鼎大白茶及其回交1代94个单株进行ISSR和RAPD检测,共得到分离标记174个,其中符合孟德尔1:1分离比例的标记为90个,占标记总数的51.7%,其中ISSR标记63个,RAPD标记27个;符合3:1和1:3分离比例的标记36个,占标记总数的20.7%。利用Mapmaker 3.0软件将符合1:1、3:1和1:3分离比例的126个标记构建遗传连锁图,其中62个分子标记被归纳到7个连锁群,另外64个标记由于与该7个连锁群的距离过大而未被包含在内。在被包含在7个遗传连锁群内的62个分子标记中,有46个RAPD标记和16个ISSR标记。该遗传连锁图的总图距为1180.9 cM,标记间的平均距离为20.1 cM。其中连锁群LG4覆盖的遗传距离最大,为309.3 cM;LG6包含的标记数最多,共18个标记,平均距离15.7 cM。