原生质体非对称融合获得花椰菜与Ogu CMS甘蓝型油菜种间杂种

甘蓝型油菜Ogu CMS系幼叶原生质体经剂量分别为0.025 0,0.075 0,0.315 0,0.468 0和0.960 0 J/cm2的紫外线辐照后,与花椰菜下胚轴原生质体通过PEG法诱导融合,其中0.025 0~0.468 0 J/cm2获得再生植株68株,0.960 0 J/cm2辐射剂量下没有获得再生株。通过根尖染色体计数、流式细胞仪倍性鉴定、同工酶酶谱分析、RAPD及Ogu CMS线粒体基因orf138 STS(Sequence Tagged Site)标记引物扩增等方法对再生株进行了鉴定。结果表明,其中32株为杂种植株。同时也发现,紫外线辐照剂量的增加对供体染色体的丢失程度影响不大。     

甘蓝型油菜莫利CMS(Moricandia CMS)的种质创制

莫利CMS是一种重要的细胞质雄性不育系统,在油菜杂种优势利用上具有重要应用价值,目前在印度的芥菜型油菜中得到广泛应用。为了将莫利CMS引入甘蓝型油菜,本研究通过甘蓝型油菜与芥菜型油菜莫利CMS材料进行杂交、多代回交自交获得莫利CMS的甘蓝型油菜材料。根据莫利不育胞质相关分子标记orf 108-O检测、花粉活力鉴定及自交结实情况进行选择,最终选出连续2代花粉活力低于3%且自交不结实的CGZ 909作为候选不育系材料;连续2代花粉活力大于90%且自交结实正常的CGZ 924、CGZ 925作为候选恢复系材料。候选恢复系材料给候选不育系材料授粉所得F₁代自交结实正常,实现了莫利CMS在甘蓝型油菜中的三系配套。本研究为下一步基于莫利CMS的甘蓝型油菜杂种优势利用奠定了基础。     

一种大白菜新型甘蓝型油菜CMS快速鉴定方法及应用

针对目前甘蓝型油菜Pol CMS、新型萝卜胞质Ogu CMS、新型甘蓝型油菜CMS鉴定过程中,存在必须从orf138、orf222、orf224 3种引物中选用2对引物进行分子标记互相验证鉴定的缺点。以开发快速鉴别新型甘蓝型油菜CMS的分子标记为目的,选取含有Pol CMS的CMS-AQ29和含有新型甘蓝型油菜CMS的CMS后36高的2个材料基因组DNA为模板,通过引物orf222进行PCR扩增,经测序对比2种类型细胞质雄性不育系的核苷酸序列差异,确定主要差异区域为180～210 bp。通过orf222上游引物末端T/G碱基的错配,设计开发了快速鉴定新型甘蓝型油菜CMS的专用引物O-2,该引物可扩增出470 bp的核苷酸序列,而不含有新型甘蓝型油菜CMS的材料则不能扩增出核苷酸序列,具有能一次性快速鉴定出含有新型甘蓝型油菜CMS不育基因材料的特点。利用该引物对转育了新型甘蓝型油菜CMS的材料CMS-D571、CMS-D574及对应的保持系D571、D574分别进行了鉴定,证实雄性不育系CMS-D571、CMS-D574为转育了新型甘蓝型油菜CMS的雄性不育系,结果表明该方法稳定可靠。     

油菜Nsa CMS候选恢复基因的来源及表达

根据同源序列法克隆的Nsa CMS候选恢复基因PPR618的序列,采用PCR方法在Nsa CMS不育系、恢复系、原始体细胞杂交亲本以及其他甘蓝型油菜品种中共克隆出22个同源序列。序列分析表明,野芥亲本野油18、甘蓝型油菜亲本中双4号各含有2个同源序列,而Nsa CMS 4个恢复系则分别含有3、1、1、1个同源序列。恢复系中候选恢复基因的序列与野芥亲本野油18的同源序列的一致性在93%以上,其中恢1、恢3和恢4中至少有一个同源序列与野油18的第一个同源序列完全相同,恢2中的同源序列与野油18的第2个同源序列完全相同;但与甘蓝型油菜的同源序列一致性均低于80%,说明候选恢复基因来源于新疆野芥,而不是甘蓝型油菜。除了原来的PPR618外,获得了3个来源于恢复系的新候选恢复基因。候选恢复基因在序列上与萝卜和矮牵牛的恢复基因一致性较高。半定量RT-PCR分析表明,候选恢复基因在恢复系中多个组织都有表达,但在根、茎中表达量特别少。随着营养器官到生殖器官的发育逐渐升高,候选恢复基因在恢复系中表达量最高的是雄性败育关键时期, 即1.5~2.5 mm的花蕾中,但不育系中的同源基因在茎中的表达量则相对高于其他组织。     

甘蓝型油菜Pol CMS育性恢复基因的RAPD标记

采用恢、 保回交群体和集团分离分析(BSA), 筛选了860个10 mer随机引物, 找到了与甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育系(Pol cms)育性恢复基因(Rf)连锁的两个RAPD标记AH19690和AI16830。 它们位于Rf的一侧,与该基因的遗传图距分别为5.9 cM和13.6 cM,两标记间的遗传图距为7.8 cM。这两个RAPD标记的发掘,为进一步利用分子标记     

鉴定与棉花CMS—D8的育性恢复基因连锁的分子标记

鉴定与胞质雄性不育(CMS)D8系统的恢复基因紧密连锁的分子标记能促进杂种棉花亲本材料的培育。本文旨在培育与两个独立的显性恢复基因Rf1和Rf2紧密连锁的分子标记。Rf1来源于从G．harknessii Brandegee(D2染色体组)转育的D2恢复系，Rf2来源于D8恢复系。应用混合分离分析法鉴定与恢复基因连锁的随机扩增多态DNA(RAPD)标记。应用3个测交组合构建与标记相关的Rf2图谱，使用2个测交组合构建与标记相关的Rf1图谱。     

滇一型杂交粳稻恢复基因的分子鉴定研究

用位于水稻第10染色体的微卫星标记OSR33、RM228对285份滇型材料进行恢复基因的分子鉴定研究，结果表明：①OSR33、RM228标记的基因型依材料的不同而出现分子量不同的带型，且带型与材料有关；②OSR33和RM228鉴定材料的准确率分别为96％和90％；OSR33、RM228标记的基因型值与黑染花粉率极显著正相关，可用于鉴别恢复系；③用Mapmaker／QTL软件分析供试材料的表现型，在OSR33、RM228之间，探测到1个与育性恢复有关的主效QTL，可解释83．2％的表型变异，与OSR33和RM228的遗传距离分别为3．3cM和7．0cM。     

一种紫色大白菜细胞质不育系的分子鉴定

为了获得紫色大白菜细胞质不育系的特异序列,鉴定该不育系所属的不育类型,应用设计的 orf138上、下游引物PCR扩增6份材料:紫色大白菜CMS不育系,保持系07-721,杂交F1,3个回交BC1单株BC1-1、BC1-2和BC1-3.对获得的差异片段进行克隆、测序,同源性比较.结果表明,在紫色大白菜CMS不育系、杂交F1、3个回交BC1单株上均扩增到309 bp的特异产物,而保持系07-721没有扩增产物.测序和同源性比对结果表明,紫色大白菜CMS的orf138与萝卜Ogura不育系的orf138、芸薹属作物与萝卜Ogu CMS体细胞杂种的orf138同源性均达到99%,E值为2e-155.证明了紫色大白菜CMS不育系为一种改良的Ogura萝卜细胞质不育系,同时初步探讨了该不育系和紫色基因的应用前景.     

118份春性甘蓝型油菜恢复系的桔红花色位点鉴定

甘蓝型油菜桔红花色恢复系在杂交制种过程中起到指示作用,可去除杂株,因此培育出桔红花色优良恢复系是十分有必要的。本研究利用已开发的与桔红花色位点Bnpc1和Bnpc2紧密连锁的4个分子标记对118份春性甘蓝型油菜恢复系的桔红花色位点基因型进行鉴定,从中筛选出Bnpc1位点为显性,Bnpc2位点为隐性(BnPC1 BnPC1 Bnpc2 Bnpc2)或Bnpc1位点为隐性,Bnpc2位点为显性(Bnpc1 Bnpc1 BnPC2 BnPC2)的纯合黄花资源,从而可以利用这两种基因型恢复系相互杂交,选育出桔红花色优良恢复系。这为培育出桔红花色优良恢复系提供了一种简单有效的方法,同时也为花色选育提供了优良桔红花色遗传资源。     

以半冬性甘蓝型油菜为亲本增强春性甘蓝型油菜杂种优势

以春性恢复系与半冬性品种(系)杂交后选育的16份新春性恢复系及其4个亲本系[2个半冬性甘蓝型油菜品种(系)和2个春性甘蓝型恢复系]、2个春性甘蓝型不育系为材料, 利用SSR、SRAP和AFLP分子标记技术分析材料间的遗传差异, 同时利用以上2个春性不育系分别与12个新春性恢复系和1个春性亲本恢复系Ag-5进行NCII双列杂交, 测定其杂种优势及杂种表现。16份新恢复系中除931和帐23外, 其余的14份新恢复系与2个不育系的遗传距离均大于其春性亲本恢复系与相应不育系的遗传距离, 说明导入半冬性品种遗传成分能扩大春性恢复系与不育系间的遗传差异; 配制的26个杂交组合中, 其双亲中不育系所对应保持系单株产量为高亲值的组合有15个, 其中13个组合单株产量超亲优势都强于所对应不育系与亲本恢复系Ag-5所配杂交组合, 说明导入半冬性品种遗传成分可增强甘蓝型春油菜杂种优势; 12个新恢复系分别与2个不育系所配24个组合中18个组合的单株产量都分别超过所对应不育系与亲本恢复系Ag-5所配杂交组合, 说明导入半冬性品种遗传成分能提高甘蓝型春油菜杂种的产量; 新恢复系与2个不育系杂交后代的抗病性均强于其亲本恢复系与相应不育系杂交后代的抗病性, 说明导入半冬性品种遗传成分能提高春性甘蓝型油菜杂交种抗菌核病的能力。研究结果表明, 半冬性甘蓝型油菜品种可能为春油菜杂交育种提供有价值的遗传资源。     

Identification of stable maintainer and fertility restorer lines for 'Polima' CMS in Brassica campestris

‘Polima’ cytoplasmic male sterility (CMS) was transferred from ‘Polima’ Brassica napus ‘ISN 706’to five different cultivars of Brassica campestris (‘Pusa kalyani’, ‘Pant toria’, ‘Candle’, ‘Tobin’ and ‘ATC 94211′) by repeated backcrossing. It was observed that, while ‘Polima’ CMS manifested complete and stable male sterility in the nuclear backgrounds of ‘Pusa kalyani’, ‘Pant toria’, and ‘Tobin’, the cultivars ‘Candle’ and ‘ATC 94211’possessed the restorer gene for this CMS in the heterozygous condition. An analysis of F₁ and F₂ generations of ‘Polima’‘Pusa kalyani’בCandle’ and ‘Polima’‘Pusa kalyani’בATC 94211’ revealed that restoration is controlled by a single dominant gene. Identification of stable maintainers and restorers of ‘Polima’ CMS could facilitate the development of hybrid varieties in B. campestris.     

植物细胞质雄性不育相关基因及其分子标记研究

植物细胞质雄性不育(plant cytoplasmic male sterility,CMS)在自然界中普遍存在,它是植物在有性繁殖过程中产生非正常花粉、花药或者雄配子体而形成的一种可以遗传给后代的现象,近年来在生产实践中发挥了巨大作用,逐渐成为研究热点。随着分子生物学技术的不断发展,越来越多的技术手段被应用到研究CMS中。前人研究结果已证实CMS和线粒体有关。现今已分离到了与CMS相关的基因或片段,并开发出了与不育性状和恢复基因连锁的分子标记。本文就上述研究的相关进展进行概括论述。     

小麦抗病品系5R625抗叶锈病基因的分子鉴定

小麦品系5R625苗期和田间均对小麦叶锈病有良好抗性,但其所携带的抗病基因还不清楚。利用36个携带已知抗叶锈病基因的对照品系和15个中国小麦叶锈菌小种对5R625携带的抗病基因进行了苗期人工接种鉴定和基因推导,结果 5R625对这15个叶锈菌生理小种的侵染型与Lr9、Lr19、Lr24、Lr28、Lr39、Lr47、Lr51、Lr53相同。利用5R625和感病品种郑州5389的杂交后代F1、F2和F2:3群体对5R625的抗病性进行了遗传分析,苗期和成株期的分析结果均表明5R625对小麦叶锈菌的抗性由1个显性基因控制。进一步利用F2:3家系和分子标记方法将该基因定位在3DL染色体上。与5R625携带的抗病基因连锁的5个分子标记中,STS标记24-16和SCAR标记OP-J09此前已经被证明与已知抗叶锈病基因Lr24共分离,因此,推测5R625携带的抗病基因与Lr24可能为同一基因。     

甘蓝型油菜双低萝卜质不育恢复系快速改良技术研究

通过采取不同的常规育种策略和小孢子培养、分子标记辅助选择等现代生物技术,研究了提高甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系改良效率的方法。结果表明,在甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系杂交转育过程中,采用杂交后代与萝卜质不育系杂交,可使杂交后代分离群体中不具备恢复基因的单株在花期表现出来,无须测交即可进行选择;杂交后代通过小孢子培养,可将稳定纯合时间由传统自交8个世代缩短到3个世代;通过萝卜特异分子标记辅助选择可大大提高选择的精度,减少筛选所需的人力、土地和时间,选择效率提高90%。试验筛选出19个在萝卜质不育恢复系中能够扩增出单一、易于辨别的谱带的SCAR标记引物,其中10个引物在现有的甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系中均能检测出特异标记。筛选出的甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系的特异分子标记与前人研究存在差异,标记相似系数为48.28%~93.10%。通过分子标记无法区分高硫甙和低硫甙恢复系,选育低硫甙萝卜质不育恢复系还需要借助品质分析仪。成功筛选得到6个甘蓝型油菜低芥酸、低硫甙、抗寒、结角正常、农艺性状优良的萝卜质不育恢复系,为将甘蓝型油菜萝卜质不育杂种优势应用于我国油菜生产奠定了基础。     

油菜MICMS恢复基因近等基因系的构建与近等性分析

以宁R7为恢复基因源,利用连续回交法构建以T78、T84和ZS9三个优异种质为遗传背景供体的近等基因系候选株系。于成熟期考察并比较候选株系农艺性状,同时采用SSR标记对候选株系进行PCR扩增估算遗传相似系数并进行聚类分析。农艺性状分析(t测验)表明,不同候选株系与其供体的农艺性状具有不同程度的相似性,株高和分支点高度的差异程度较其他性状高。采用75对SSR引物对21个候选株系PCR扩增共得到157个目的片段,发现三个遗传背景候选株系的平均遗传相似系数分别为0.86、0.92和0.98。农艺性状与SSR标记综合分析后,认为wh13、wh59和wh118分别为三个种质的最优近等基因系。综上表明,采用农艺性状比较与分子标记相结合分析近等性是一种有效的近等基因系的检测方法。中选近等基因系可用于恢复基因的定位及克隆。     

四个带有标记性状的棉花CMS恢复系的主要农艺与光合生理特性

为了克服细胞质雄性不育恢复系恢复基因鉴定难和保纯难的问题,选育了丛生铃恢复系、鸡脚叶恢复系、海岛棉恢复系和无腺体恢复系。对这4个标记恢复系进行了产量、品质和光合生理特性的比较。结果表明,丛生铃恢复系的产量、品质和光合生理特性总体表现最优;鸡脚叶恢复系具有早熟、通透好、烂铃少和纤维品质较好的特点;海岛棉恢复系的纤维品质最优,铃数最多;无腺体恢复系除了棉副产品综合利用的优势外,在光合生理特性、产量和品质性状上表现仅次于丛生铃恢复系。4个恢复系的标记性状明显,在三系杂交棉育种、制种和繁种中具有良好的利用价值。