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。     

作物杂种优势的分子生物学研究进展

通过对已有资料的分析，从基因表达质和量的差异、基因结构的变化，遗传振动合成学说，亲本异质性与杂种优质关系及与杂种优势有关的ＱＴＬ等方面，概述了应用分子生物学技术研究作物杂种优势现象的进展，并对今后的研究方向提出了建议。     

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 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。     

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。     

植物杂种优势遗传机制的分子遗传学研究进展

杂种优势是提高作物产量的重要途径。综述了针对植物杂种优势遗传机制的研究进展与现状，从分子水平上提出了杂种优势与QTL效应、基因组杂合性、基因表达调控及基因组互补的关系，并对植物杂种优势的研究方向进行了展望。     

分子标记在作物杂种优势研究中的应用

在介绍了杂种优势的显性假说、超显性假说、上位性假说3种遗传机理假说的基础上,综述了在杂种优势群划分中常用的几种分子标记的原理、特点,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。     

作物杂种优势预测研究进展

主要介绍了运用同工酶和DNA分子标记预测作物杂种优势的研究进展情况 ,并对杂种优势预测研究的前景作了展望     

作物杂种优势分子遗传基础研究进展

杂种优势是生物界的一种普遍现象,杂种优势遗传基础的研究受到了广泛的关注。近年来,随着DNA分子标记的发展和应用,杂种优势的遗传研究取得了许多有意义的进展。在综述了杂种优势遗传基础经典理论和假说的基础上,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见解,如:上位性效应、遗传差异、QTL效应、基因表达调控、基因组的杂合性、遗传振动合成、基因网络系统、基因结构变化、基因组互补、遗传平衡、活性基因效应等理论或假说,并列举了部分理论及假说的分子遗传学证据。     

玉米产量QTL和杂种优势遗传基础研究进展

综述了分子标记在玉米产量ＱＴＬ和杂种优势遗传基础方面的概况。对玉米产量ＱＴＬ的研究方法,ＱＴＬ数目、位置和遗传效应及应用作了介绍。比较了多种利用ＱＴＬ结果对杂种优势的解释。作者认为,杂种优势的产生是显性效应,超显性效应和上位性效应共同作用的结果,不可能只是一种基因效应在起作用。并提出杂种通过自组织理论而形成的最优基因表达调控是杂种优势形成的理论基础。     

作物亲本间遗传差异与杂种优势研究进展

 一般认为作物获得杂种优势的杂交双亲要有一定的遗传差异,从而提高杂种一代基因型的杂合性.本文对有关从数量性状、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.     

花椰菜F2花球性状杂种优势的预测

根据朱军提出的加性-显性遗传模型,分析了7个花椰菜亲本、20个F1组合的花球性状的资料,并预测了各组合F2杂种优势的表现.结果表明,花球性状主要受显性效应控制,具有很强的杂种优势,某些组合甚至具有较强的F2杂种优势.     

皖杂40杂交棉产量与品质性状的杂种优势表现及遗传分析

 以生产上大面积推广的陆地棉杂交种皖杂40为基础材料，配制多世代群体，进行多年多点多世代群体联合试验，研究该组合杂种优势的表现及杂种优势形成的遗传基础。皖杂40杂交棉的皮棉产量、籽棉产量、单株铃数、铃重、衣分的平均中亲杂种优势F1代分别是26.1％、23.7%、15.1%、6.6％和2.0%；F2代分别是21.1％、19.2%、13.0%、6.4％和1.5%。皖杂40杂交棉的纤维品质性状杂种优势低。高产杂交棉的杂种二代具有在生产上利用价值的产量杂种优势。通过主基因-多基因遗传体系分离分析和多世代平均数联合尺度测验验证，表明控制皖杂40杂交棉皮棉产量、霜前花产量、铃数和衣分的遗传效应主要是显性效应，控制铃重的遗传效应包括加性效应和显性效应。因此，显性效应是该杂交棉产量性状杂种优势形成的主要遗传基础。棉花产量和品质性状存在主基因遗传效应。     

栽培稻籼粳亚种间杂种一代优势利用研究进展──Ⅰ.籼粳亚种间杂种一代优势与亲本的关系

栽培稻籼粳亚种间F1代杂种优势与双亲关系极为密切,不同类型组合间差异甚大。本文从籼粳稻的细胞质效应差异性、籼粳稻的生态型组合的差异性、不同分化程度的亚种组合差异性等几方面总结了近一二十年来水稻各有关的经济性状与生物性状在籼粳亚种间F1代利用中的遗传特点的研究,并重点分析了生育期、株高、充实度3个性状,以期为亚种间杂种优势利用时亲本的选配提供一定的参考依据。     

Analysis on Dynamic Heterosis for Allelopathy in Rice Under Different Environment Conditions

In this study, 5 parental rice varieties with different allelopathic potentials were employed indiallel cross [P(P+ 1)/2] to get a set of genetic materials including parental lines and two generations of F1 s.The dynamic heterosis for allelopathy in rice under different environmental conditions, was analyzed by usingadditive-dominant developmental genetic model. The results indicated that heterosis in both F1 and F2 showedinhibitory effects on shoot and root length of receiver plant (Lactuca sativa L. ). Heterosis over mid-parentbased on population mean(HMP) in F2 was lower than that in differental environmental conditions, showing1/2 HMP in F1. The heterosis in rice allelopathy was much higher under the field environmental conditionswith lower temperature and weaker sunlight than that under favorable environment, implying that the allel-opthic potential could be increased by stress environment. This finding interpreted the genetic reason thatplant could produce more allelochemicals under unfavorable environment.     

不同环境下水稻化感作用的动态杂种优势分析

 采用包括基因型与环境互作的数量性状加性 显性发育遗传模型 ,研究了按双列杂交设计 {P(P +1) / 2 }配制成 1套包括亲本、F1两个世代的水稻遗传材料在不同环境条件下化感作用的动态杂种优势。结果表明 ,杂种F1和F2 在大部分叶龄时期具有抑制受体植物茎长和根长的杂种优势。F2 的化感作用潜力与F1相比有所下降 ,在不同环境条件下其群体平均优势均为F1的 1/ 2。在温度较低、光照较弱的田间环境条件下 ,水稻化感作用杂种优势较大。暗示着环境胁迫会增强化感作用的性状表现 ,解释了植物在不利环境下产生化感物质数量有所增加的遗传原因。     

海岛棉零式果枝与长果枝品种间杂交F1和F2代产量和纤维品质性状的杂种优势分析

 采用MINQUE（1）统计方法、加性-显性（AD）及其与环境互作的遗传模型对9个海岛棉亲本及其20个F1组合（5×4）2个皮棉产量性状和5个纤维品质性状的3年资料进行了分析。结果表明,零式果枝与长果枝品种间杂交的F1和F2代5个纤维性状和霜前皮棉产量均具有负向群体超高亲优势。F1和F2纤维强度具有正向群体平均优势,细度具有负向群体平均优势,但优势都较低;皮棉总产量的群体平均优势F1达到42.1%,F2达21.0%。一般来说,F1和F2代纤维品质性状的优势较弱,但存在着F1品质性状具有优势,F2优势衰退很慢的组合;F1和F2均存在着霜前皮棉产量和皮棉总产量具有超高亲优势的组合。对海岛棉霜前皮棉产量与纤维长度及与纤维细度的遗传改良可以同步进行;而对海岛棉霜前皮棉产量与纤维强度的同步改良及对皮棉总产量与纤维长度、纤维强度和麦克隆值的同步改良很困难。表型相关分析表明,海岛棉霜前皮棉产量与纤维长度、纤维强度及与纤维细度可以同时利用杂种优势,同时利用海岛棉的皮棉总产与纤维长度及纤维细度的杂种优势较困难。     

甜玉米距离分析与杂种优势的研究

根据 70个甜玉米自交系数量性状的表现计算了遗传距离 ,又计算了由其中 4 2个自交系间随机组配的 89个杂交组合F1 代小区产量、含糖量的对照优势。其结果表明 :F1 代产量的对照优势与其双亲之间的遗传距离呈显著的二次曲线关系 ,而F1 代含糖量的对照优势与其双亲之间遗传距离无确定性关系。因此 ,可以根据遗传距离预测杂种F1 代产量的杂种优势 ,而聚类分析对于甜玉米产量杂种优势的预测和亲本选配没有指导意义。     

The Quadraplex Tetraploids Hybrids and Duplex Tetraploids Hybrids Are Responsible for Heterosis and Inbreeding Depression in Maize

The maize quadraplex tetraploids and duplex tetraploids were developed using Kato's protocols. The phenotype of heterosis and inbreeding depression over generations in their parents and progenies of F1, F2 and F3 were investigated.The results indicated that different duplex tetraploids have different genetic backgrounds, but they acquire maximum heterosis at same traits, such as the leaf length, leaf width, culm circumference and days to flowering. P.N. rises much faster from the F2 to F3 segment than the A.W. does for the plant height in duplex tetraploids. In comparing duplex and quadraplex over a generation the quadriplex is showing the greatest heterosis in plant height, leaf height, leaf width and days to flowering. Most of the examples achieve the maximum heterosis at Qu F2, with the exception of culm circumference,which achieves greatest heterosis at PNAW F1. Meanwhile, this experiment shows that quadraplex tetraploids has distinct additional favorable alleles that are not contained in duplex tetraploid, this is demonstrated by the heterosis found in crosses between the two duplex tetraploid. This finding helps explain quadraploids superiority and unique breeding behavior, in which, the progressive heterosis and inbreeding depression in maize are due mainly to linkage disequilibrium.The severe inbreeding depression in duplex tetraploids is due mainly to the rapid loss of complementary chromosomes or genes interactions in the first few generation of inbreeding. Correspondingly, the progressive heterosis in quadraplex tetraploids is due mainly to a progressive increase in complementarities of homologous chromosomes or genes interactions.Greater complementarities of homologous chromosomes or genes interactions in tetraploids maize alse helps explain recent molecular biology research indicating that some of traits in quadraplex tetraploids are more responsive to genetic diversity than in duplex tetraploids. In addition, the dosage effect of polyploid in relation to the genetic basis of heterosis and inbreeding depression were discussed also.     

大豆籽粒中异黄酮含量的遗传初步分析

 选用6个异黄酮含量不同的大豆品种,配制15个杂交组合,按随机区组设计,初步分析了大豆异黄酮含量的遗传。结果显示,杂种F2代异黄酮含量的遗传方式具有数量性状遗传特点,遗传机制呈累加作用;F1、F2代异黄酮含量一般介于双亲之间的中间型,F2代接近中亲值,且在大部分组合中表现杂种优势,也有部分超亲优势现象;F2代部分组合中的广义遗传力表现较高,可以在F2代进行初步的遗传选择;杂种后代与中亲值呈显著的正相关。     

水稻籼粳交后代的籼粳分化与杂种F_1结实率的相关分析

以珍汕97B/秀水13的22个F_7代株系为材料,在采用程氏指数法和SSR分子标记进行籼粳属性鉴定分析的基础上,分别与4个光温敏两系不育系配制88个杂种一代,剖析供试材料的籼粳遗传背景与其配组的F_1结实率的相关性。结果表明:22个后代品系籼粳分化明显,大多为籼型或偏籼型;程氏指数法与SSR分子标记对供试材料的籼粳分类结果基本相符。F_1的结实率与双亲遗传背景呈极显著负相关,逐步回归分析结果表明光温敏不育系的籼粳分化和双亲的粳稻成分指数差值是决定F_1结实率高低的重要因素,携有广亲和基因的育种群体在籼粳交杂种优势利用上具有重要应用价值。