超级杂交稻‘Y两优2号’耐冷性QTL定位与杂种优势分析

挖掘耐冷基因并提高耐冷性对于保证水稻在气候变化条件下的高产稳产具有至关重要的意义。本研究利用‘远恢2号’和‘Y58S’杂交而成的超级杂交稻‘Y两优2号’的高世代重组自交系(RIL F14)276个家系作为作图群体,以SNP为分子标记构建了高密度遗传图谱,对水稻的芽期耐冷性(cold tolerance at the bud bursting period,CTBP)性状进行数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)定位分析;同时对全世界范围内收集的水稻自然变异微核心(Minicore)种质群体进行芽期耐冷性全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。结果表明,水稻芽期耐冷性在水稻群体内呈连续分布,是由多基因控制的数量性状。同时,在RIL群体的第9号染色体上定位到1个与耐冷性性状相关的QTL,位于区间Block73479和Block72824之间,对表型变异的解释率为9.65%。进一步分析表明该QTL对水稻芽期耐冷性为负显性。结果还显示‘Y两优2号’耐冷性显著强于亲本,具有杂种优势。     

我国部分玉米自交系遗传关系和遗传结构解析

玉米自交系遗传关系和遗传结构的解析,对自交系类群划分和杂交组配具有重要的指导意义。本文选用玉米基因组的112个SSR标记对我国97个玉米自交系进行遗传关系和遗传结构分析,并评价了遗传距离聚类和模型聚类方法在玉米自交系遗传关系研究中的应用价值。结果表明,模型聚类方法更适于玉米自交系的遗传关系研究。解析自交系的遗传基础发现,各类群中均有大量自交系含有其他类群的遗传成分。根据模型聚类结果,97个自交系被划分为PB、Reid、塘四平头和旅大红骨4个类群。Reid群与旅大红骨群的遗传关系最近,与塘四平头群遗传关系最远。为了实现杂种优势模式的简化,4个类群可被简化为3大种质类群[A(旅大红骨群与Reid群)、B(PB群)、C(塘四平头群)],或2大种质类群[A(旅大红骨群、Reid群、PB群)、B(塘四平头群)]。研究结果为自交系的改良和利用及杂种优势模式确定提供了理论基础。     

利用InDel标记划分玉米自交系的杂种优势群

利用北京市农林科学院玉米研究中心构建的多重扩增靶向捕获测序基因分型InDel标记组合，对102份玉米自交系进行InDel标记的基因分型。利用UPGMA方法将102份玉米自交系划分为6个杂种优势群包括瑞德群、塘四平头、兰卡斯特群、旅大红骨群、P群及热带和亚热带混血群。类群分析结果与现有的杂种群和已知谱系高度一致。     

玉米自交系芽期耐冷性鉴定

低温冷害是北方春玉米区主要的气象灾害之一。通过种子低温发芽试验对8个东北地区生产上主要利用的玉米自交系进行芽期耐冷性鉴定。在常温（25℃）和低温（10℃）条件下分别测定了发芽势、发芽率、平均发芽时间、发芽指数、幼苗干重和活力指数等,并以各性状低温与常温下测定值的比值（相对值）作为耐冷性鉴定指标。通过聚类分析将自交系分为耐冷性强中弱3类,其中PH4CV、吉419和吉495耐冷性强,H21耐冷性中等,W9706、黄早四、丹黄02和四279耐冷性弱。相关性分析表明,相对发芽率、相对发芽指数、相对幼苗干重与相对活力指数呈极显著相关,可以作为玉米自交系芽期耐冷性鉴定指标。本试验为大规模鉴定和筛选芽期耐冷玉米种质奠定了基础。     

玉米萌发期耐冷性鉴定研究

以20份玉米自交系为试验材料进行玉米萌发期耐冷性鉴定研究,初步获得了耐冷性相关的13个性状的表型值,通过主成分分析、隶属函数分析和聚类分析等方法对20份玉米材料进行耐冷性综合评价。结果表明:13个单项指标被转换成为3个相互独立的综合指标;根据材料的综合耐冷性通过聚类分析将20份玉米自交系划分为4类,其中玉米自交系J 8耐冷性较强,单独分为一类,第二类为耐冷性中等的材料,共4份,第三类为耐冷性一般的材料,共11份,第四类为耐冷性较弱的材料,共4份。     

64份玉米自交系抗粗缩病的遗传变异分析

在玉米粗缩病重发区,对64份玉米自交系进行了2年3种环境下的抗病性鉴定。以3种环境的平均病株率为指标,筛选出高抗自交系12份、抗病系17份、中抗系18份、感病系12份和高感系5份。采用70对SSR引物在64份自交系中检测出276个等位基因变异,平均多态性信息量0.57,结合系谱资料和育种实践可将供试系划为6个杂种优势亚群BSSS、PA、Lancaster、旅大红骨、四平头和PB。根据自交系对粗缩病的抗性反应,发现PB和四平头亚群的病株率较低（1.60%和4.95%）,为抗玉米粗缩病育种的重要种质类群。     

改良Reid类群种质及组配的杂交种在河南省的应用状况

河南省生产上大面积应用的玉米杂交种其亲本的主要来源于瑞德黄马牙、旅大红骨、塘四平头,近年来又从省外引入和选育一批78599等改良种(P群)。重点介绍了改良Reid类群种质的特征特性和应用概况。通过改良Reid类群种质与塘四平头、旅大红骨、P群及其他类群组配的杂交种分析,阐述了改良Reid类群种质的杂交优势模式及该类群种质在河南省玉米育种和杂交种生产中所起的重大作用。     

先锋玉米种质改良系的配合力分析

采用NCII设计,在6万株·hm-2密度下,对5份先锋玉米种质的遗传改良系和旅大红骨群自交系组配的25个玉米杂交组合进行穗部性状配合力分析,总结了这5份先锋玉米改良系的利用价值和改良成效。结果表明:JK 18和JK 20的单株产量一般配合力高,由此2自交系共组配出4个高产组合,有极大的增产潜力。JK 80单株产量一般配合力低,但有1个高产组合,可以进一步改良,发掘利用。先锋种质改良系×旅大红骨组配模式较国内Reid×旅大红骨组配模式的耐密性有所改良,有较大的应用潜力,可在高产密植型杂交种选育中进行应用。     

以旅大红骨群自交系为父本的玉米杂优组合F1杂种优势研究

以5个来源不同的玉米自交系组成的杂交组合为材料,对旅大红骨群自交系为父本的F1产量等性状的杂种优势进行了初步研究,结果表明:旅大红骨群与Reid,PA,PB群组合的F1的杂种优势均随性状不同而有所差异;在种质改良过程中PA×旅组合后代的杂种优势较强,从抗旱性角度来看Reid×旅组合具有显著优势;旅大红骨群自交系作为父本对后代在多个性状上的影响大于母本自交系,在利用不同性状对后代进行改良时应注重旅群与其他群不同组合模式的应用。     

基于SRAP标记的玉米自交系遗传多样性与群体结构分析

利用筛选出的31对SRAP引物,对33份玉米自交系进行PCR扩增,采用PopGene 1.23、Structure2.3.3等软件完成玉米自交系遗传多样性和群体结构剖析,为自交系合理利用和杂交组配提供理论依据。结果显示,31对SRAP引物共检测出196个等位变异,平均6.32个;多态性比率40.00%~70.59%,平均为53.08%;基因多样性为0.2156~0.8854,平均为0.5495;PIC为0.1809~0.8976,平均为0.5507。结构分析表明,K=4时,△K值最大,即这些自交系可以划分成4个类群,依次为Reid、旅大红骨、塘四平头与PB群,新选自交系也相应地被划分到这四大类群里,没有独立成群。4个类群中,塘四平头群与旅大红骨群的遗传关系最近,与Reid群遗传关系最远。从系谱的亲缘关系分析,大部分已知自交系其SRAP聚类结果与系谱追踪结果有较好的一致性。     

玉米自交系苗期耐冷性鉴定

采用低温下发芽鉴定,田间分期播种和人工低温处理完整植株等方法,研究了8个玉米自交系苗期耐冷性反应.结果表明:玉米自交系的耐冷性可以分为强、中、弱等类型.玉米自交系的主要耐冷特征有耐冷性总指数、发芽临界温度、早播幼苗地上部分干重、早播叶片束缚水含量、叶片膜透性相对电导值达50%的时间、叶片超弱发光强度达1/2Max的时间和植株干枯率达50%的时间等指标.常温下游离脯氨酸含量与耐冷性呈正相关,低温下脯氨酸积累量与耐冷性呈负相关.     

水稻核心种质资源的苗期耐冷性鉴定与评价

苗期冷害是一种影响水稻群体建成和生长发育的延迟性冷害,最终导致水稻减产。筛选苗期耐冷性强的种质资源可以为水稻耐冷育种提供亲本资源。本研究采用3000份全球水稻核心种质资源中的1542份在人工气候箱进行苗期耐冷鉴定及评价,以存活率为评价指标。发现种质资源苗期耐冷性变异非常丰富,筛选出存活率80%以上的苗期耐冷资源材料73份,其中籼稻9份,温带粳稻47份,热带粳稻4份,粳稻混合型8份,籼粳中间型和香稻类型各1份,籼粳混合型3份,XI-B、XI-2和亚热带粳稻中未筛选到苗期耐冷材料。耐冷材料主要集中在温带粳稻中,但亦有部分籼稻材料表现出较强的耐冷性。多数苗期耐冷资源材料的综合农艺性状较差,结合株高、生育期性状等筛选出14份半矮秆和生育期适中的强耐冷性材料,可作为水稻苗期耐冷育种亲本应用。对利用种质资源开展苗期耐冷基因挖掘和选育全生育期耐冷品种进行了讨论。本研究初步阐明了水稻耐冷种质资源的分布,为水稻耐冷育种提供了优异的供体亲本材料。     

不同基因型甜玉米自交系芽期耐冷性鉴定及评价

东北地区易发生低温冷害,筛选耐冷性强的玉米种质资源,选育优良耐冷品种是目前亟待解决的问题。本试验以沈阳农业大学特种玉米所提供的30份甜玉米自交系为试验材料,利用人工气候箱模拟低温环境条件,对不同甜玉米自交系进行低温胁迫和标准发芽试验,分别测定发芽率、活力指数、苗长、根长、苗干、鲜重、根干、鲜重等指标,并计算各个指标相对值、隶属函数值及综合D值等耐冷性评价指标,对30份自交系的耐冷性进行综合评价。采用聚类分析的方法将自交系分为耐冷性强、耐冷性中等、低温敏感3类,其T12和T21是耐冷性强自交系,T10和T27是低温敏感自交系。本试验采用低温处理的方法筛选出一批耐冷性强的自交系,为甜玉米耐冷品种的选育及生理生化、分子生物学研究提供了优良多样的基因资源。     

玉米芽期和苗期耐冷性研究进展

低温冷害是影响玉米生产的重要非生物逆境因素。综述了玉米芽期和苗期耐冷性鉴定指标、种质筛选和遗传特性,为玉米耐冷性研究及应用提供参考。国内外学者主要针对玉米芽期和苗期分田间和室内进行耐冷鉴定研究,应用一系列指标筛选出一些耐冷自交系、杂交种和群体。玉米耐冷性是由多基因控制的数量性状,不同时期可能受不同的遗传机制控制。今后应在完善耐冷鉴定指标基础上,从基因资源挖掘、遗传机理解析、种质扩增与改良、新品种培育等方面深化玉米耐冷性研究。     

7个玉米合成群体选系的杂优类群分析

以7个玉米人工合成群体的21个新选自交系和西南地区常用的6个骨干玉米自交系以及代表我国玉米核心种质的S37、黄早四、丹598和478四个标准测验种为材料,利用SSR标记,进行了杂优类群划分,以21个新选系和6个常用骨干系按不完全双列杂交组配的126个杂交组合为材料,通过单株产量测定、杂种优势估算,分析了杂优模式。结果表明:31个自交系间遗传相似系数变幅为0.520～0.808,以相似系数0.655为阈值,可将31个自交系划分为5个大类群,其中第Ⅲ类群又可分为3个亚群;7个玉米人工合成群体的21个新选系有6个划入热带种质,2个划入Lancaster群,3个划入四平头群,1个划入Reid群,9个划入其他类群;在各类群组配中,热带种质群分别与Reid群、Lancaster群和旅大红骨群组配可产生较强的杂种优势;部份群体选系聚类出现交叉的原因可能是由于具有相同的遗传背景所致。     

基于MultiNA微芯片电泳系统的56份玉米骨干自交系的遗传多样性分析

为了研究56份玉米骨干自交系的遗传多样性,充分挖掘种质资源的遗传潜力,用Multi NA微芯片电泳系统通过36对多态性SSR分子标记对56份玉米自交系进行遗传多样性分析,通过Power Marker V3.25与Structure V2.3.4等软件揭示其基因多样性与群体结构。结果表明:在56份自交系中,36对SSR标记所检测到的等位变异为8~39个,平均为24.694个;基因多样性为0.758~0.968,平均为0.918;PIC为0.722~0.967,平均为0.911。聚类分析表明,K=7时,ΔK值最大,即这些自交系可以划分为7个类群,依次为旅大红骨群、兰卡斯特群、瑞德群、P群、塘四平头群、综合种选亚群、热带种质。研究结果为供试材料的利用提供了理论依据。     

以旅大红骨群自交系为父本的玉米杂优组合F1杂种优势研究

以5个来源不同的玉米自交系组成的杂交组合为材料，对旅大红骨群自交系为父本的F。产量等性状的杂种优势进行了初步研究，结果表明：旅大红骨群与Reid，PA，PB群组合的F。的杂种优势均随性状不同而有所差异；在种质改良过程中PA×旅组合后代的杂种优势较强，从抗旱性角度来看Reid×旅组合具有显著优势；旅大红骨群自交系作为父本对后代在多个性状上的影响大于母本自交系，在利用不同性状对后代进行改良时应注重旅群与其他群不同组合模式的应用。     

美国玉米种质改良系主要农艺性状的配合力及杂种优势分析

试验采用NCⅡ遗传交配设计,以分属于5个杂种优势群的自交系吉853、S122、龙抗11、铁C 8605-2、丹599为测验种,与5个美国玉米种质改良系组配25个杂交组合,分析5个美国玉米种质改良系的主要农艺性状的配合力及杂种优势.结果表明,自交系WY1和WY3单株产量及相关性状一般配合力表现较好,在玉米育种中有较大的利用潜力;组合WY 3×龙抗11、WY5×吉853、WY4×S122是产量及相关性状特殊配合力综合表现优良的前3个组合;WY3×S122、WY1×S122、WY1×丹599、WY4×S122、WY1×吉853是单株产量总配合力和杂种优势表现突出的组合;美国玉米种质改良自交系可与旅大红骨、塘四平头、温带Ⅰ群类群的玉米自交系杂交组配出强优势的玉米杂交种.     

利用籼粳交RIL群体进行水稻发芽期与芽期耐冷性QTL分析

为定位控制水稻发芽期和芽期耐冷性的QTL,探究其遗传机制,以耐冷性强的粳稻品种彩稻为母本、耐冷性弱的籼稻品种WD为父本杂交衍生的含有189个株系的重组自交系群体为试验材料,以低温胁迫下的相对发芽率、平均发芽天数、成苗率、芽期耐冷级别为鉴定指标,结合978个Bin标记,运用IciMapping 4.2对发芽期和芽期耐冷Q...     

先锋玉米种质改良系的配合力及杂种优势分析

本研究以分属于5个杂种优势群的自交系B503、B121、B17、B511、B198为测验种,采用不完全双列杂交,与5个先锋玉米种质改良系A101、A203、A302、A306和A425组配25个杂交组合,分析先锋玉米种质改良系的主要农艺性状的配合力及杂种优势。结果表明,改良系A101和A302单株产量及相关性状一般配合力表现较好,在玉米育种方面具有广阔的应用前景;组合A302×B17、AJ425×B503、A306×B121是与产量相关的性状的特殊配合能力综合最优的三种组合;A302×B121、A101×B121、A101×B198、A306×B121、A101×B503是单株产量综合配合力和杂种优势突出的组合。先锋玉米种质改良自交系可与旅大红骨类群、塘四平头、PN78599热带种质玉米自交系杂交组配出强优势玉米杂交种。