水稻CMS-WA和CMS-Y育性恢复基因Rf3和Rf4的等位性分化

为了检测水稻第1染色体上恢复基因Rf3和第10染色体上恢复基因f4的等位性分化,利用8个携带Rf3基因座位,16个携带f4基因座位的染色体单片段代换系(chromosome single segment substitution line,SSSL)和华粳籼74(HJX74)为父本,野败型(WA)细胞质雄性不育系珍汕97A(ZsA)和Y型(Y)细胞质雄性不育系Y华农A(HnA)为母本杂交,采用分子标记辅助选择的方法,鉴定携带基因型Rf3rf3/Rf4rf4的F1杂种株并对其花粉和小穗育性进行考察.结果表明:(1)24个SSSLs和HJX74对于2个不育系的恢复力存在着显著的不同,携带Rf3基因座位的SSSLs恢复力均低于携带Rf4基因座位的SSSLs,并且低于对照品种HJX74;SSSL S6对于WA-CMS的花粉小穗育性分别为7.2％和15.5％,对于Y-CMS的花粉小穗育性分别为1.3％和12.4％,表现出最弱的恢复力;SSSLs S14-S18和SSSL S20对这2种不育系的平均花粉和小穗育性分别高于70％和85％,表现出较强的恢复力.(2)在恢复基因Rf3和Rf4基因座分别鉴定出3个和4个等位基因,由弱到强依次命名为Rf3-1、Rf3-2、Rf3-3和Rf4-1、Rf4-2、Rf4-3、Rf4-4,受体亲本HJX74的基因型为Rf3Rf3/Rf4Rf4,其Rf3的恢复性强于Rf4恢复性.(3)在HJX74的遗传背景下,WA型不育细胞质的可恢复性好于Y型不育细胞质.     

水稻CMS-WA和CMS-DA育性恢复基因Rf3和Rf4的聚合效应分析

为了选育水稻野败型(WA)和矮败型(DA)细胞质雄性不育(CMS)的较强恢复系和分析恢复基因Rf3和Rf4的聚合效应,本研究选取7个携带恢复基因Rf3(或者Rf4)的单片段代换系(indica)两两杂交,配制了10个杂交组合。利用分子标记辅助选择从这10个杂交组合的F2和F3群体中筛选鉴定6个携带基因型Rf3Rf3/Rf4Rf4的双片段聚合系和5个携带Rf3或者Rf4基因的次级单片段代换系。对于野败型和矮败型不育细胞质,这些双片段聚合系具有不同的恢复性。其中,双片段聚合系DSPL11-01/14-10P的基因型为Rf3-4Rf3-4/Rf4-4Rf4-4,表现出最强的恢复性,DSPL07-01/14-10P的基因型为Rf3-1Rf3-1/Rf4-1Rf4-1,表现出最弱的恢复性,其余双片段聚合系的恢复性介于二者之间。5个次级单片段代换系代换片段的总长度为93.5cM,分布在0.1～45.5 cM之间,平均长度为18.7 cM。利用恢复性最强的DSPL11-01/14-10P及其相应的单片段代换系分别与野败型不育系博白A和矮败型不育系协青早A杂交,通过考察F1杂种株的花粉育性以研究DSPL11-01/14-10P中的恢复基因Rf3和Rf4的聚合效应。结果表明,虽然DSPL11-01/14-10P与其相应的单片段代换系相比能够明显提高F1杂种株的花粉育性,但其差异没有达到显著水平,该聚合系聚合的恢复基因Rf3和Rf4之间没有互作效应。本研究结果将为水稻"三系"的选育和恢复基因的转移提供基础数据。     

水稻单片段代换系对CMS-DA恢复力的鉴定和遗传分析

选用矮败型细胞质(DA-CMS)的不育系协青早A(XqA)对8个携带供体恢复基因Rf3,14个携带供体恢复基因Rf4的水稻染色体单片段代换系(Chromosome single segment substitution lines,SSSLs)和华粳籼74(HJX74,Rf3Rf3/Rf4Rf4)的恢复力进行测交鉴定,并利用恢复力最强的SSSL S18与XqA组配,采用杂交回交和分子标记辅助选择的方法,构建BC3F2群体,筛选鉴定出携带基因型Rf3Rf3/Rf4Rf4,Rf3Rf3/rf4rf4,rf3rf3/Rf4Rf4和rf3rf3/rf4rf4的BC3F2单株,观察这些植株的花粉和小穗育性,并利用213个多态性SSR标记对这些单株进行遗传背景分析,研究恢复基因Rf3和Rf4对于DA-CMS的遗传效应.结果表明:在同一细胞核背景下,22个SSSLs和HJX74对于XqA的恢复力存在着显著的不同,携带恢复基因Rf3的SSSLs恢复力均低于携带恢复基因Rf4的SSSLs,并且低于对照品种HJX74;携带Rf3的SSSL S1和SSSL S2对于XqA的花粉(小穗)育性分别为14.1％(61.7％)和15.7％(62.5％),表现出较弱的恢复力;携带Rf4的SSSL S16-SSSL S22对于XqA的花粉和小穗育性均高于87％和95％,其中SSSL S18的表现出最强的恢复力(花粉育性89.2％,小穗育性96.4％).在构建的BC3F2群体中,携带基因型Rf3Rf3/Rf4Rf4,Rf3Rf3/rf4rf4,rf3rf3/Rf4Rf4和rf3rf3/rf4rf4单株的遗传背景片段数平均为1.0,对应于恢复基因Rf3和Rf4座位的代换片段平均长度分别为18.3 cM和12.8 cM.这4种基因型的遗传效应大小为Rf3Rf3/Rf4Rf4＞rf3rf3/Rf4Rf4＞Rf3Rf3/rf4rf4＞rf3rf3/f4f4,即恢复基因f4的恢复力大于Rf3的恢复力,而且这两个基因表现出累积效应.     

2份广西普通野生稻材料育性恢复基因Rf3、Rf4的恢复力评价

影响杂交水稻高产与稳产的重要因素是结实率的高低,而这一特性是由恢复系的恢复基因所决定的。因此,水稻恢复系的选育和利用具有重要意义。本研究以2份广西普通野生稻材料DP32和DP70为供体亲本,以籼稻品种9311为受体亲本,采用连续多代回交和分子标记辅助选择的方法,分别得到携Rf3、Rf4基因座位的5个单片段代换系。选用野败（WA）型细胞质不育系盟抗A和新质源（FA）型不育系金农1A对这5个单片段代换系的恢复能力进行测交鉴定。结果表明：（1）来自DP32的Rf3基因座位的单片段代换系能够恢复盟抗A,而来自DP70的Rf3基因座位的单片段代换系不能恢复盟抗A。（2）来自DP32或DP70的Rf4基因座位的单片段代换系都能恢复盟抗A。（3）来自DP32或DP70的Rf4基因座位的单片段代换系对盟抗A的恢复力均高于其Rf3基因座位的单片段代换系。（4）5个单片段代换系均不能恢复金农1A。本研究结果为在广西普通野生稻中挖掘和利用恢复基因种质提供参考,并且为进一步精细定位Rf3和Rf4基因创建了理想材料。     

小麦T型雄性不育恢复基因的遗传分析及RAPD标记

2114是一个携带有来自小伞山羊草的恢复基因的T型恢复系，为研究该恢复系恢复基因的遗传，我们将恢复系2114与3个不育系ND44A、D8442A、D北15A杂交，通过调查三个组合的F2代群体育性分离对恢复基因进行了遗传分析。分析表明除了一对主效基因控制外，2114 性同时又受微效基因的影响，而且2114中携带有恢复基因的易位染色体在不同遗背景中雄配子的传递率不同。以ND44A／2114的F2代分离群体为作图群体，利用分离群体分组分析法（Bulked Segregant Analysis,BSA），用460个随机引物对2114中的T型细胞质雄性不育恢复基因Rf6进行RAPD分析，筛选到10个可在亲本间扩增出多态性的引物，其中OPI18经多次重复能在亲本间及不育和可育池间扩增出稳定的多态性片段OPI181260。进一步对F2群体的147个单株分析表明：OPI181260与恢复基因Rf6的遗传距离为3.4cM。     

作物次级群体的研究进展

用于作物数量性状基因座(QTL)定位研究的次级群体有近等基因系、导入系、染色体片段代换系等。次级群体是用于QTL鉴定、精细定位、互作分析、图位克隆、品种改良等的良好材料。相对于初级群体而言,次级群体是在相似的遗传背景下进行QTL分析,消除了大部分遗传背景的干扰和QTL之间的互作,提高了QTL分析的灵敏度和准确性。概述了作物次级群体库的构建及利用的研究进展,讨论了基于次级群体理论发展起来的染色体单片段代换系在作物遗传育种中的利用价值。     

水稻长穗颈不育系主要农艺性状配合力分析

应用半双列杂交的设计分析了采用直接辐射诱变育成的水稻长穗颈不育系的 1 9个农艺性状的配合力。分析表明 ,含有eui1基因的长穗颈不育系Ⅱ 32eA1的株高、穗颈伸出度、剑叶、倒 2叶、穗长、倒 1节、着粒密度及生育期等 8个性状的一般配合力效应值表现不同于Ⅱ 32A ;而含eui2基因的协青早eA2只有株高、倒 1节、生育期的一般配合力效应值同协青早A差异显著。两个长穗颈不育系的株高、穗颈伸出度、剑叶长、倒 2叶、倒 3叶、穗长、倒 1节、倒 2节、倒 4节、倒 5节、千粒重和结实率等性状的一般配合力效应值都大于原不育系。其余性状一般配合力效应值的变化依两个长穗颈不育系有所不同。结果表明 ,采用核辐射诱变的育种技术路线选育水稻长穗颈不育系是可行有效的。     

小麦T型细胞质雄性不育恢复基因Rf1和Rf4的SSR标记分析

为进一步探讨小麦(Triticum aestivum L.)T型细胞质雄性不育(T-CMS)育性恢复的遗传机理,并为利用T型不育系选育强优势杂交小麦分子辅助育种提供理论与技术支撑,本研究以小麦ms(S)矮抗58/R113的F2代分离群体中的极端可育株和极端不育株分别建立恢复池和不育池,采用分布于小麦第一染色体群(染色体1A、1B和1D)及第六染色体群(染色体6A、6B和6D)上的196对SSR引物进行扩增筛选。结果表明,(1)位于1AS染色体上的3个SSR标记和位于6BS染色体上的4个SSR标记均在亲本和基因池间扩增出了稳定的多态性差异条带;(2)定位群体验证结果表明,恢复基因Rf1与1AS染色体上Xgwm136、Xgpw7062和Xgdm33标记的遗传距离分别为4.8、9.6和13.7 cM,3个标记与Rf1之间的顺序依次为Xgdm33、Xgwm136、Rf1、Xgpw7062;(3)恢复基因Rf4与6BS染色体上的Xgpw1079、Xgwm193、Xgpw7011和Xgwm508标记的遗传距离分别为3.4、6.8、13.7和21.5 cM,4个标记与Rf4之间的顺序依次为Xgpw7011、Xgpw1079、Rf4、Xgwm193和Xgwm508。研究还表明,T-CMS恢复系R113的育性是由Rf1和Rf4两对主效恢复基因和多对微效基因共同控制的,筛选的上述7个SSR标记可直接用于T型或者类似T型,如S型杂交小麦分子标记辅助育种,可有效提高对应恢复系的选择效率。     

小麦T型细胞质雄性不育恢复基因Rf1和f4的SSR标记分析

为进一步探讨小麦(Triticum aestivum L.)T型细胞质雄性不育(T-CMS)育性恢复的遗传机理,并为利用T型不育系选育强优势杂交小麦分子辅助育种提供理论与技术支撑,本研究以小麦ms(S)矮抗58/R113的F2代分离群体中的极端可育株和极端不育株分别建立恢复池和不育池,采用分布于小麦第一染色体群(染色体1A、1B和1D)及第六染色体群(染色体6A、6B和6D)上的196对SSR引物进行扩增筛选.结果表明,(1)位于1AS染色体上的3个SSR标记和位于6BS染色体上的4个SSR标记均在亲本和基因池间扩增出了稳定的多态性差异条带;(2)定位群体验证结果表明,恢复基因Rf1与1AS染色体上Xgwm136、Xgpw7062和Xgdm33标记的遗传距离分别为4.8、9.6和13.7 cM,3个标记与Rf1之间的顺序依次为Xgdm33、Xgwm136、f1、Xgpw7062; (3)恢复基因Rf4与6BS染色体上的Xgpw1079、Xgwm193、Xgpw7011和Xgwm508标记的遗传距离分别为3.4、6.8、13.7和21.5 cM,4个标记与Rf4之间的顺序依次为Xgpw 011、Xgpw1079、Rf4、Xgwm19和Xgwm508.研究还表明,T-CMS恢复系R113的育性是由Rf1和f4两对主效恢复基因和多对微效基因共同控制的,筛选的上述7个SSR标记可直接用于T型或者类似T型,如S型杂交小麦分子标记辅助育种,可有效提高对应恢复系的选择效率.     

利用基础导入系群体定位氮胁迫下水稻产量性状QTL

水稻产量性状的遗传机制复杂,在低氮胁迫下进行QTL定位,可为产量性状遗传机制的解释、基因的精细定位和克隆提供参考价值,也可为筛选耐低氮水稻材料提供有价值的参考.本研究以66个水稻籼粳交片段导入系群体[粳稻(Oryza sativa ssp,japonica)楚粳12是供体亲本,籼稻(O.sativa ssp,indica)蜀恢527是受体亲本,采用回交和分子标记辅助选择相结合的方法构建]为定位群体,利用单标记作图法,对正常与低氮胁迫条件下水稻有效穗、单株产量、株高和生物学产量等性状进行QTL定位.共检测到24个QTLs,20个为新检测出的QTL,而qph-1、qpn-1、qby-2、qby-4与前人研究结果相似,另外,qph-1a和qph-1b为在不同处理下均能影响株高的位点;生物学产量的QTL仅在低氮处理下被检测到;qpn-2b与qyd-2具有共同的连锁标记RM521;qpn-1b、qpn-2a、qpn-2b等加性效应值都小于1.结果表明,低氮胁迫明显影响单株有效穗、单株产量和生物学产量,且导入系群体检测微效QTL的能力较强.     

不同氮水平下玉米苗期根系形态和氮吸收量的 QTL 定位

【目的】玉米的根系形态与氮素吸收能力关系密切,利用单片段代换群体对玉米苗期根系形态相关性状和植株氮吸收量进行 QTL 定位,可为进一步精细定位并克隆控制玉米低氮下优异根系形态和氮吸收的主效 QTL 奠定基础。【方法】以氮效率差异显著的两亲本许 178 和综 3 构建的 150 个玉米单片段代换系 (SSSL) 群体作为研究材料,进行水培试验。以 Ca (NO₃)₂ 作为氮源,设置高氮 (4 mmol/L NO₃– )和低氮 (0.05 mmol/L NO₃– ) 两个处理,培养 20 d 后分根、冠收获植株,测定生物量和氮含量。通过 WinRHIZO 根系分析系统获得根系的总根长、根表面积、根体积、根直径和根尖数等指标。根据代换系与亲本许 178 表型值的 T-test 结果,利用该群体 SSR 遗传连锁图谱,在 P ≤ 0.001 条件下定位所调查性状的 QTL。【结果】高氮条件下 SSSL 群体除了根直径与总根长和根尖数没有显著相关性以外,其它各性状之间均显著或极显著正相关,并且植株氮吸收量也与根系各性状呈显著或极显著正相关;低氮条件下,除了根直径以外,植株氮吸收量与其他根系性状均呈极显著正相关,并且地上部和根部氮累积量均与根表面积的相关性最大。在高氮条件下共检测到 102 个 QTL 位点,包括 40 个根形态相关 QTL、34 个植株生物量 QTL 和 28 个氮吸收量 QTL;在低氮条件下共检测到 85 个 QTL 位点,包括 47 个根形态 QTL、22 个植株生物量 QTL 和 16 个氮吸收量 QTL。所检测到的根形态相关 QTL 与生物量和氮积累量 QTL 成簇存在,同一 QTL 区间多同时检测到根形态 QTL 和氮吸收量 QTL。高氮条件下,在代换系 1428、1376、1282、1266 和 1473 的代换区间上检测到高氮特异的 QTL 簇,同时包括多个根形态和氮吸收量 QTL,贡献率从–43% 到 84%。低氮下,在代换系 1419 和 1314 的代换区间上同时检测到低氮特异的多个根形态和氮吸收量 QTL,贡献率从–32% 到 55%。【结论】单片段代换系 1419 和 1314 所包含的代换片段 bnlg182—bnlg2295 和 umc1013—umc2047 检测到多个低氮特异的 QTL,并且这两个区间在前人的研究中均有玉米氮效率相关 QTL 检测到,说明该区间包含有玉米根系形态和氮吸收量的主效 QTL,在玉米氮高效吸收中可能起重要作用。     

水稻eui基因对不育系若干农艺性状的影响

以核辐射诱变育成的长穗颈不育系 (eA系 )及原不育系 (A系 )为材料 ,早晚种两季 ,对eA系与A系的包穗与节间长、花器及若干其它重要农艺性状做了比较研究。结果表明 ,eui基因对缓解大多数不育系包穗有明显作用 ,对部分不育系可以基本解除包穗。eui基因对多数不育系倒一节间长、颖花长与株高有显著增效 ,对不育度基本无影响。eui1基因的效应强于eui2基因。eui基因的作用会因季节及遗传背景的不同而变化     

籼型三系杂交稻稻米中重金属镉含量的杂种负优势效应及配合力、遗传力分析

本文采用5 个不育系与6 个恢复系进行不完全双列杂交。从配制的杂交组合中选择30 个生育期基本一致的组合, 研究籼型杂交稻稻米中重金属Cd 含量的杂种优势表现及配合力、遗传力。结果表明: 稻米中Cd 含量有明显的杂种负优势效应; 不育系和恢复系稻米中Cd 含量的一般配合力效应及二者的特殊配合力效应均达极显著水平, 说明低Cd 含量组合的选育中双亲的遗传改良和组合的评价筛选都很重要。Cd 含量的广义遗传力与狭义遗传力均较高、且相差较小, 分别为97.73%和80.10%, 说明稻米Cd 含量以基因加性作用为主, 亲本改良在早期世代选择的效果较好。     

辐照诱导的新雄性不育系过氧化物酶和脂酶同工酶分析

采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳法,对甘蓝型油菜细胞质雄性不育系Polima、Shan2A、Ogu和辐照处理的新雄性不育系Xin1和Xin2及其保持系Shan2B的种子进行了脂酶和过氧化物酶分析,结果表明:5个细胞质雄性不育系比保持系Shan2B多1条迁移率为0.45的脂酶(EST)谱带;Xin1、Shan2A和Polima各有4条过氧化物酶(POD)谱带,保持系缺少1条迁移率为0.61的POD谱带,推测这一同工酶的表达可能与雄性不育相关。     

甘蓝型油菜陕2A细胞质雄性不育的遗传及RAPD标记

本研究以甘蓝型油菜陕 2A细胞质雄性不育系、保持系和F2 分离群体为材料 ,对F2 分离群体的遗传分离情况进行分析 ,结果表明 ,可育与不育株花器存在明显差异 ,符合 3∶1的分离比例 ,因而推断细胞质雄性不育恢复基因受 1对显性基因控制。利用分离群体分组分析法(BSA) ,用 1 0 5个随机引物对细胞质雄性不育恢复基因进行RAPD分析 ,发现有 6个随机引物扩增出多态性差异谱带。引物S62 和S74在可育和不育基因池中扩增出单条特异性谱带所代表的DNA序列 ,很可能与不育系的恢复基因连锁。     

稻米蒸煮特性QTL定位及与感官食味品质的相关性分析

稻米蒸煮特性和感官食味品质是稻米品质的重要评价指标,其遗传复杂.为挖掘与利用优异的稻米品质基因,本研究利用籼稻昌恢121为受体亲本和优质粳稻越光为供体亲本构建的一套染色体片段置换系(CSSL),对稻米的吸水率(WA)、延伸率(CRE)和膨胀率(VE)3个蒸煮特性进行QTL定位.共检测到4个QTL,分布于第8和第11号染...     

供氮水平对雄性不育玉米物质生产和氮代谢的影响

在池栽条件下,比较了不同供氮水平下玉米细胞质雄性不育系（CMS）及其同型可育系碳氮代谢的差异。结果表明,两种供氮水平下,CMS玉米子粒产量和收获指数均高于其同型可育系（P0.05）,生物产量差异不显著（P0.05）,根量较多,根/冠比高于其可育系（P0.05）。CMS玉米保绿性好,净同化率高,果穗叶光合速率生育后期优势明显。果穗叶硝酸还原酶（NRase）、谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸脱氢酶（GDH）活性均具有较高活性,两种供氮水平下都表现出相对优势;其叶片、茎秆和根中氮百分含量和氮积累量都表现出花后0—20 d较高,生育后期较低的特点。CMS玉米的氮素转运多,贡献率和氮利用效率高,且不施氮水平下优势更为明显。说明雄性不育植株光合碳生产和果穗叶氮代谢能力强,促进了植株对氮素的转运和利用,有利于子粒灌浆充实和产量提高。     

辣椒CMS系及其保持系叶绿体超微结构观察比较

从辣椒胞质雄性不育系8A、保持系8B为材料,利用透射电镜观察两者叶片叶绿体超微结构,探讨CMS与叶绿体结构的关系,并比较其特性与差异,揭示CMS机理。结果表明,辣椒CMS系8A叶绿体结构发生变化,表现为基粒片层之间界限模糊、消失,发育滞后,与基粒连接的类囊体不发达,整个片层排列紊乱,叶绿体数目减少;保持系8B叶绿体形状为椭圆形,基粒片层、类囊体均发育正常。辣椒胞质雄性不育系叶绿体数目较保持系减少,结构、形状与保持系有所不同。     

雄性不育烟草atp6基因育性相关生物信息学分析

线粒体基因atp6与多种植物细胞质雄性不育(CMS)关系密切。为探索atp6基因致烟草CMS的潜能,以2对烟草不育系和相应保持系为材料克隆atp6基因,测序结果显示不育系与保持系atp6基因间有6个碱基差异。进一步的生物信息学分析结果表明,6个碱基差异导致4个预测氨基酸残基差异及差异残基所处区域的亲/疏水性改变,不育系atp6基因预测蛋白在二级结构和结构域上均呈现出周期结构(主要为α-螺旋)增加而非周期结构(主要为无规卷曲)减少的趋势,不育系atp6基因的碱基差异能在一定程度上引起编码亚基空间结构类型发生改变。推测atp6编码亚基尤其是亚基结构域空间结构类型的改变可能干扰线粒体F₀F₁-ATP合成酶的功能,从而成为影响烟草育性的因素之一。