大豆DNA导入引起大麦籽粒蛋白含量及氨基酸含量变异的遗传稳定性分析

采用花粉管通道法和两种不同压力基因枪法将大豆总DNA导入大麦，提高了大麦后代籽粒的蛋白质含量和必需氨基酸含量。四代大麦籽粒蛋白质含量追踪分析及第四代籽粒氨基酸含量分析结果表明，部分大麦籽粒的高蛋白含量及质量变异性状能够稳定遗传。本试验还分析比较了两种DNA导入法，采用基因枪法比花粉管通道法在保持后代高蛋白遗传稳定性方面效果更好。在两种不同压力基因枪处理中，1300psi压力处理比1500psi压力处理更适合大豆总DNA的导入。在本试验中我们还获得了两个高蛋白性状较稳定的穗行，它们的蛋白质平均含量分别比对照提高20．67％和17．99％。     

利用棉花海陆种间染色体片段导入系剖析光合色素含量的遗传基础

光合作用是棉花产量和品质的基础, 而光合色素在光能的吸收、传递和转换中起着重要作用。利用海陆棉种间连续回交和标记辅助选择培育的染色体片段导入系群体, 对棉花叶片中光合色素含量进行了QTL定位研究。通过软件QTLIciMapping 3.0, 检测到LOD>3.0的影响叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量、叶绿素a/b值和叶绿素总含量等5个性状的44个QTL, 其中15个在2年中都被检测到。44个QTL主要分布在A1(chr.1)、A8(chr.8)、A9(chr.9)、A11(chr.11)、A13(chr.13)、D1(chr.15)、D3(chr.17)、D5(chr.19)、D6(chr.25)、D7(chr.16)、D8(chr.24)、D9(chr.23)、D10(chr.20)、D11(chr.21)和D12(chr.26)等15条染色体上, 可解释1.25%~5.59%的表型变异。发现SSR标记NAU3714(chr.D1)的染色体区段上存在提高叶绿素a和b含量、叶绿素总含量和类胡萝卜素含量等4性状的QTL, 结合修饰回交育种技术开展棉花的高光效育种可能带来棉花产量育种上的突破。     

水稻高世代回交导入系耐盐性的遗传研究

水稻是一种对盐敏感的作物，盐分是限制水稻产量的主要因子之一。本研究利用广泛推广种植的杂交籼稻的亲本珍汕97（ZS97）和测序粳稻品种日本晴（Nipponbare）杂交、回交构建的导入系，对水稻的耐盐性进行遗传研究。用88份导入系作苗期盐胁迫（0．3％氯化钠）处理试验，发现6份导入系的耐盐性同受体亲本ZS97有显著差异，其中5份导入系耐盐，1份对盐敏感。图示基因型分析表明5份导入系中含有少数外源导入片段及耐盐相关的基因。     

水稻导入系聚合派生耐旱株系的培育和导入遗传成份的分子检测

以中413为轮回亲本,C418和粤香占为供体材料,分别培育导入系并进行抗旱筛选,入选株系互相杂交,培育导入系聚合派生株系(introgression-linepyramiding-derived-lines,ILPDLs),经过大田和根管栽培条件下的抗旱性重复鉴定,获得1对营养生长期对干旱胁迫具有强耐受力的姊妹系(KH168,KH172)。以典型旱稻品种IRAT109和轮回亲本中413为对照,KH168和KH172在大田干旱胁迫下能维持较高的相对含水量,在对照品种严重卷叶和大量叶片枯死情况下,KH168和KH172维持较好的叶片生长状态,卷叶和叶片枯死显著减低。利用351个多态SSR标记检测2个株系材料的基因型,发现KH168和KH172分别有81个和77个导入片段,在12条染色体上均有分布,大部分染色体上的导入遗传成份由2个供体亲本共同提供。     

利用选择导入系分析大豆芽期和苗期耐旱性的遗传重叠

以黑龙江主栽品种红丰11为母本, 与美国品种Clark杂交, 再以红丰11为轮回亲本, 对回交后代的芽期和苗期的耐旱性进行筛选。结果获得芽期耐旱导入系44个,采用单项方差分析检测到10个控制芽期耐旱性的QTL;获得苗期耐旱导入系46个,检测到影响苗期叶片相对含水量、叶片持水能力、胁迫期间株高变化量的21个QTL。大多数位点的遗传是相互独立的,只有分布于A1、K、I和H连锁群上的Satt449、Satt499、Satt440和Sat_180位点是在芽期、苗期干旱条件下共同检测到的,表明芽期和苗期的耐旱性存在部分的遗传重叠。以上结果为深入研究大豆耐旱性以及进行分子设计育种以累加芽期苗期重要耐旱QTL奠定了基础。     

利用双向导入系解析再生稻蒸煮食味品质的遗传基础

为解析再生稻蒸煮食味品质的遗传基础,本研究连续两年考察了以籼稻(Indica)‘明恢63’和粳稻(Japonica)‘02428’构建的双向导入系的头季和再生季的蒸煮食味品质。结果表明‘,明恢63’的头季直链淀粉含量(amylose content in the first season, FAC)和头季碱消值(alkali spread value in the first season, FASV)与‘02428’有显著差异,其再生季胶稠度(gel consistency in the ratoon season, RGC)与再生季碱消值(alkali spread value in the ratoon season, RASV)与‘02428’有显著差异,最终‘明恢63’的直链淀粉含量变化率(amylose content ratio,ACR)和碱消值变化率(alkali spread value ratio, ASVR)与‘02428’有显著差异。双向导入系的所有性状均表现为连续分布,同一性状在两季间表现出显著正相关。结合双向导入系高密度基因型数据,共定位到30个影响再生稻蒸...     

基于陆地棉背景的海岛棉染色体片段导入系产量性状QTL定位

棉花产量分为籽棉产量和皮棉产量,其中高皮棉产量总是育种的首要目标。皮棉产量由单株铃数、衣分、单铃重等因素组成。其中衣分在各因素中的遗传率最高,同时也是产量育种中重要的选择指标。育种中利用分离群体对单株铃数、铃重等产量性状选择受环境影响较大。利用染色体片段导入系进行铃数、铃重等产量性状的定位,定向改良产量性状,是棉花分子设计育种的有效方法。本研究利用陆地棉TM-1为轮回亲本和海岛棉海7124为非轮回亲本构建了一套陆地棉背景的染色体片段导入系,并在7个环境的田间试验下,鉴定了它们的产量表现,定位了28个与单株铃数、铃重、衣分和籽指相关的QTL。其中,在Dt亚组染色体上鉴定出的产量性状QTL多于在At亚组染色体上鉴定出的。28个QTL中,加性效应为正的16个,加性效应为负的12个,表明海岛棉不同的导入片段效应不同,有的片段可以提高陆地棉产量,有的则降低陆地棉产量。在6个环境下,导入系IL008(特征标记NAU2573和NAU3576)的衣分均显著高于轮回亲本TM-1,因此IL008可以应用于棉花分子育种,定向改良陆地棉的衣分。     

以早籼14、紫恢100和M3122为背景的导入系构建及其筛选鉴定

以国际合作网络征集的150余份材料,进行农艺性状观察,白叶枯病和稻瘟病的抗性鉴定,同时还进行了耐低磷、低氮筛选,获得大量数据,筛选了一批抗白叶枯病、稻瘟病、耐低磷、耐低氮资源,为分子育种的亲本利用和后代筛选提供参考。以早籼14、紫恢100、M3122为受体,以上述的150余份材料为供体,采用大规模杂交、2～3次回交、2～3次自交,培育以早籼14、紫恢100、M3122为背景的近等基因导入系5700多份,并对这些导入系进行抗旱、耐低氮、耐低磷、抗寒性及直链淀粉含量等初步筛选,获得了一批有目标性状的近等基因导入系,为新基因发掘、新品种选育提供重要的材料基础。并选育了3个有苗头的新品系进入省级预试、区试或生产试验,以进一步确定其利用价值。     

东北三省大豆品种资源蛋白质、脂肪含量比较

中国是大豆的原产国,有着悠久的种植历史.20世纪30年代,中国曾是世界上大豆第一生产大国,但20世纪50年代以来,大豆种植面积和产量持续缩减,至90年代初中国已由大豆出口国转为净进口国.加入WTO后,由于大量进口,我国大豆生产和贸易将受到严重的冲击.东北三省的黑、吉、辽是我国大豆的主产区,拥有丰富的大豆品种资源,大豆总产量占全国的45%～50%,面对入世的冲击,应立足我国大豆(非转基因大豆)的优势,加强应用基础研究,为大豆产业发展提供技术支撑.本试验以三省86份品种资源为材料,通过对蛋白质、脂肪含量的评价分析,为选择适合不同加工用途的大豆品种及区域提供参考.     

粳稻超优1号背景回交导入系的耐热性筛选与评价

全球气候变暖不可避免地影响水稻的生产。本研究以粳稻品种超优1号为轮回亲本与9个来自不同国家的供体品种杂交培育的BC₂F₄回交导入群体为材料, 通过开花期高温胁迫, 共初筛到124个耐高温单株; 以粳稻为供体的回交导入群体出现耐热个体的频率高于籼稻供体的导入群体, 表明粳稻资源中同样存在耐热有利基因。经对初筛后代的耐热性重复鉴定和在正常条件下的性状评价, 发现有80个株系的结实率显著高于轮回亲本, 耐热性选择效率为64.5%, 这些耐热导入系的产量及其相关性状在高温胁迫和正常条件下均出现广幅分离, 从中鉴定出耐热性和产量性状均显著好于轮回亲本的8个优良导入系。在3个耐热导入系的聚合F₂群体中, 筛选出耐热个体的平均结实率在80%以上, 极显著高于轮回亲本和最高聚合亲本, 从中获得106株耐热性极显著好于聚合亲本的单株, 显示出较理想的耐热性聚合效果。通过对耐热导入系和轮回亲本在正常和高温胁迫条件下的产量以及相关性状的表型比较分析, 有助于提高对水稻耐热性状筛选中的供体选择、选择效率和筛选方法等一些重要问题的认识。本研究获得的高产耐热聚合系, 将为水稻耐热有利基因发掘和耐热性标记辅助选择聚合育种提供宝贵材料。     

利用HMW-GS全缺失突变体快速构建Glu-1位点近等渗入系

小麦高分子量麦谷蛋白亚基(highmolecular weight glutenin subunit, HMW-GS)由Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点中含有的复等位基因编码,评价和优化Glu-1位点组合是认识与改良HMW-GS表达与功能的重要途径。本研究创制了以小偃81为背景的HMW-GS基因完全缺失突变体DLGlu1。将DLGlu1与加拿大优质强筋小麦品种Glenlea杂交,结合后代幼胚培养与分子标记辅助选择技术,在BC₃F₃种子中快速鉴定出来自Glenlea的Glu-A1a、Glu-B1al和Glu-D1d位点不同组合的7种渗入系材料,可进一步发展成一套完整的Glu-1位点有差异的近等渗入系。本研究表明,DLGlu1可用于Glu-1位点近等渗入系的快速创制,对Glu-1位点功能研究和改良具有重要价值。     

大豆品种蛋白质、油分含量在杂种后代的优势表现及分离变异

利用大豆不同杂交类型的23个组合，研究了亲子代及F1、F2和F3代间遗传变异的相互关系。结果显示，高含量亲本对后代表现有部分显性作用。多数组合蛋白质含量、油分含量在F1、F2和F3世代的平均数介于两亲之间，偏高和偏低组合几乎各占一半，优势强度在组合间有一定差异，故合理选择亲本有可能获得比两亲表现更优良的组合。两亲     

大豆不同结荚部位籽粒蛋白质、脂肪含量分析

对4个不同类型大豆品种的上、中上、中、中下、下、分枝六部分籽粒进行品质分析,各部分蛋白质和脂肪含量差异显著、极显著。蛋白质含量从上至下由高变低（40.010%、38.890%、38.110%、36.428%、35.888%）;无限结荚习性大豆脂肪含量（19.983%、20.873%、21.242%、21.797%、21.908%）与蛋白质相反;亚有限结荚大豆脂肪含量上至中下由低变高（21.411%、21.993%、22.113%、22.538%）,下部 (22.151%)低于中下部;分枝上籽粒蛋白质、脂肪含量与中上部差异不显著;全株品质平均值(38.024%、21.760%)接近于中部值。     

水稻外源DNA导入系的创建及主要性状分析

通过花粉管通道法将稗草总体DNA和玉米总体DNA导入水稻受体R122中,获得的D1代变异频率分别高达1．487％和3．81％。对稳定的3个玉米DNA导入系和4个稗草DNA导入系研究表明,与受体R122相比,导入系在株型、株高、生育期、分蘖力、着粒密度、粒形、稃尖颜色、稻瘟病抗性、稻米品质、恢复力和耐储藏性等生物学性状方面发生了广泛的变异。同时讨论了外源DNA导入水稻的变异频率和在水稻育种中的应用前景。     

白芝麻籽粒油脂、蛋白质及芝麻素含量QTL定位分析

芝麻籽粒油脂、蛋白质和芝麻素含量是芝麻品质育种的3个重要目标。为了解析其遗传机制并检测相关QTL,利用近红外谷物品质分析仪对一个包含224个株系的F9代重组自交系(RIL)群体在2年3个环境下的籽粒品质性状检测,结果表明,群体内株系间差异显著且呈典型正态分布,而同一环境不同重复间表现差异不显著。相关性分析显示,籽粒含油量与蛋白质含量显著负相关,籽粒含油量与芝麻素含量显著正相关,蛋白质含量与芝麻素含量显著负相关;利用该RIL群体已构建的高密度遗传图谱,采用基于混合线性模型的复合区间作图法(MCIM)检测到8个QTL,表型贡献率为0.41%~14.55%;采用多重区间作图法(MIM)检测到13个QTL,可解释5.2%~18.6%的表型变异。其中5个主效QTL被2种方法同时检测到且定位区间相同,2个主效QTL在2个或3个环境中被重复检测到。控制含油量的Qoc-5与芝麻素含量的Qsc-5位于LG5连锁群上的相同区段,加性效应均为正值;而控制蛋白质含量的Qpc-5也位于相邻位置,但加性效应为负值。LG2和LG1连锁群上也存在相似情况,反映品质性状相关QTL之间存在一因多效或紧密连锁。因此,在芝麻品质育种中选择高含油量可以兼顾高芝麻素,但应对蛋白质含量进行负向选择。     

除草剂对高油大豆产量及品质的影响

研究了不同除草剂品种和剂量对高油大豆产量及品质的影响,结果表明：正常药剂剂量下,乙草胺、豆磺隆、普施特、虎威和拿捕净5种除草剂对黑农37、黑农41、黑农44和黑农45 四个高油大豆品种的株高、油分含量、蛋白质含量的影响没有达到显著水平,对高油大豆的产量影响达极显著水平,普施特对高油大豆产量的影响极显著地高于其它药剂的影响;倍量药剂剂量下,上述5种除草剂对4个高油大豆品种的油分含量和蛋白含量的影响未达到显著水平,对株高、产量的影响达极显著水平,且品种和药剂的互作在产量性状上也达极显著水平。倍量施用普施特对高油     

不同水分环境条件下小麦IL群体产量相关性状遗传和关联性分析

干旱是限制小麦产量形成的重要非生物胁迫因子,研究小麦产量相关性状的抗旱遗传特性对小麦抗旱遗传改良具有重要意义。以小麦回交导入系(IL)群体((晋麦47×西峰20)×晋麦47)BC3F4的160个株系及其亲本为材料,研究不同水分环境条件下株高(PH)、穗下节长(PL)、单株穗数(SPP)、穗长(SL)、单株小穗数(TSP)、单株总粒数(GNP)、主穗小穗数(SMS)、主穗粒数(GMS)、千粒质量(TGW)和小区产量(GY)的遗传特点及相互关系,评价群体性状的遗传变异。结果表明:在不同水分环境条件下,小麦IL群体各目标性状表型偏向于轮回亲本晋麦47,变异广泛,多样性指数达0.74～0.97,且存在超亲分离,总体呈尖顶峰的负偏态分布。在4种水分环境条件下,小麦IL群体的PH、PL和TGW表现出较高的遗传力(h2B=0.48～0.81),其他性状遗传力较低(h2B=0.27～0.73)。性状之间普遍表现为不同程度的正相关,在干旱胁迫条件下,TGW和PH分别与小区产量有较高的相关性和关联度。该群体适合进行抗旱性状数量遗传研究。     

弱筋小麦宁麦9号及其衍生系的蛋白质含量遗传多样性及关联分析

优质弱筋专用小麦品种宁麦9号是江苏淮南麦区小麦育种的重要亲本,以其为亲本已育成15个新品种。研究宁麦9号遗传信息的传递特点及蛋白质含量的数量性状位点,对进一步利用其进行优质弱筋小麦育种具有重要意义。以宁麦9号及其117个衍生品种(系)为材料,利用覆盖小麦全基因组的185对SSR引物对其进行基因组扫描,解析宁麦9号遗传信息在其衍生品种(系)中的分布特点,同时于2009—2010、2010—2011连续2个生长季测定宁麦9号及其衍生品种(系)的籽粒及面粉蛋白质含量,应用全基因组关联作图发掘与其相关联的分子标记位点。结果显示,宁麦9号与其衍生品种(系)的遗传相似系数为0.55~0.88;在Neighbor-Joining聚类图中,大部分衍生一代品种首先与宁麦9号聚类,其次是衍生二代,衍生一代品种扬辐麦4号最后聚类。宁麦9号与其衍生一代和衍生二代相同等位变异频率分别为75.60%和67.81%。籽粒及面粉蛋白含量在宁麦9号衍生品种(系)中均呈现较大变异,变异系数为5.07%~7.28%。共检测到6个与籽粒蛋白质含量关联的标记位点,其中3个连续两年均检测到;面粉蛋白质含量共有5个关联位点,其中2个连续两年检测到,包括1个同时与籽粒和面粉蛋白质含量关联。在这4个稳定的关联位点中,Xgwm539、Xwmc397和Xwmc468对籽粒及面粉蛋白质含量起负向调控作用,可以降低籽粒或面粉蛋白质含量。