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。     

作物杂种优势遗传基础研究进展

杂种优势是生物界的一种普遍现象,可以大幅度提高作物产量和改良作物品质,具有巨大的商用价值。杂种优势遗传基础的研究一直是近百年来遗传和育种学家研究的热点和难点问题。笔者综述了杂种优势遗传基础的两个经典假说-显性假说和超显性假说的基本观点、不足之处。同时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的学术见解,如:上位性效应与杂种优势、基因网络系统与杂种优势、遗传平衡与杂种优势、活性基因效应与杂种优势、遗传差异与杂种优势、QTL效应与杂种优势、基因表达调控与杂种优势,并列举了部分学说的分子证据。以期使人们能够了解杂种优势遗传基础的发展历程和最新研究动态。     

生物技术在油菜遗传改良中的应用

概要介绍了基因工程、分子标记等生物技术在油菜遗传改良方面的应用研究情况。包括利用基因工程改良油菜品质、增强抗性、进行杂种优势的利用;利用分子标记进行油菜品种鉴别、基因定位、遗传图谱的构建及杂种优势预测等。     

作物杂种优势相关基因挖掘及QTL定位研究进展

杂种优势利用是提升作物产量、抗逆性和品质的重要手段之一,目前杂种优势已被广泛应用于杂交育种研究中。随着分子生物学、基因工程、高通量测序技术等的高速发展,研究人员在不同层面不断探索作物杂种优势的遗传基础,杂种优势数量性状基因座(Quantitative trait locus, QTL)定位与相关基因挖掘研究是其中的重要方面,对解析杂种优势分子机理具有重要的理论意义。本文对玉米、水稻、大豆等主要农作物中已定位的株型、粒质量及产量等杂种优势相关QTL或克隆基因的类型、功能及分子机理进行阐述和总结,以期通过结合现代分子生物学技术与高通量组学数据分析技术,深度解析作物杂种优势遗传基础,为推动杂种优势高效利用提供参考。     

基于多组学解析作物杂种优势机制及其利用展望

近年来,多种粮食和蔬菜作物的杂种优势利用,培育和改良了大量的高产、优质的品种,但杂种优势的遗传机制研究一直是育种家研究的重点、难点问题。本文综述了基于多组学技术解析作物杂种优势机制研究的最新动态,结果表明不同遗传背景材料和不同性状的杂种优势遗传基础解释并不相同,单一的模式并不能够完全解释其遗传机制。前期多组学分析解析表明,杂种优势分子机制主要与植物生长和发育相关通路上的特定基因表达有关,促使其他基因发挥最大遗传贡献,提高杂种植物对环境的耐受性。本文还总结了预测农作物产量等相关性状杂种优势育种值的方法,以期为解析作物杂种优势机制及杂交种选育提供参考。最后,文章展望了作物杂种优势利用面临的新机遇,基于新型基因组技术构建控制杂种优势的等位基因数据库,创制符合育种目标新种质,推动我国作物工程化育种进程。     

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。     

生物技术在油菜遗传改良中的应用

概要介绍了基因工程,分子标记等生物技术在油菜遗传改良方面的应用研究情况,包括利用基因工程改良油菜品质,增强抗性,进行杂种优势的利用,利用分子标记进行油菜品种鉴别,基因定位,遗传图谱的构建及杂种优势预测等。     

chinachudong@sina.com.cn

 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。     

超显性基因作用与分子标记回归方程的关系

对以正交表形式表现的共显性动物分子标记资料,根据超显性基因控制的数量性状遗传模型配合了动物分子标记回归方程通式。结果表明:对以正交表形式表现的超显性基因共显性分子标记资料配合的分子标记回归方程,可以对超显性基因的超显性系数加以估计,并可作为杂种优势利用的依据。     

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。     

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。     

我国甘蓝型油菜隐性上位互作核不育三系的研究与利用

通过对我国甘蓝型油菜隐性上位互作核不育三系利用的遗传机理及杂种优势利用途径、甘蓝型油菜隐性上位互作核不育三系的选育途径、甘蓝型油菜隐性上位性核不育三系应用的优势、几个生产上主要应用的甘蓝型油菜隐性上位性核不育三系品种介绍以及甘蓝型油菜隐性上位性核不育三系应用存在的主要问题进行综述,为油菜育种工作者对我国甘蓝型油菜隐性核上位互作核不育三系研究的情况提供参考。     

农作物杂种优势的遗传基础及其预测研究概述

植物杂种优势的利用是大幅度提高农作物产量最主要的措施之一,在几种主要农作物上获得了极大成功。有关杂种优势遗传理论的探讨从未间断,特别是近年来分子生物学在植物遗传领域的广泛应用,使人们对杂种优势的遗传本质有了更加深入的了解。本文综述了杂种优势遗传机理研究、杂种优势的分子生物学基础及其预测研究的进展情况。     

作物杂种优势预测方法及其在育种上的应用

本文概述了六十年代以来,农作物杂种优势在遗传、生理、生化方面形成的机制及其预测方法;综述了在作物育种上利用生理活性物质、线粒体互补、叶绿体互补,同工酶分析和遗传距离估算等研究和预测杂种优势的进展及其成果;评述了与上述内容有关的问题;提出了应用遗传距离等数量遗传估计的方法预测杂种优势是一种较为准确和较有实用价值的方法.     

不结球白菜主要经济性状遗传规律的研究 Ⅱ.15个农艺性状的遗传力和基因效应分析

选用６个杂交组合的Ｐ１、Ｐ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｂ１和Ｂ２家系的平均数及其方差,估计了不结球白菜１５个农艺性状的基因效应、遗传力和基因效应对杂种优势的贡献。结果表明：１５个性状的遗传基本符合“加性—显性—上位性”遗传模式或部分拟合模式。所有性状的各组合均有显著的加性效应和１～３种上位效应,１／３的组合有显著的显性效应。单株重、叶片重、叶柄重和株高等性状的广义遗传力较高,菜头粗度、叶柄宽度和叶柄厚度等性状的广义遗传力较低。杂种优势主要表现在单株重、叶片重、叶柄重等产量性状上,显性效应［ｈ］和上位效应［ｌ］对杂种优势的贡献均具有重要作用。这三个性状的遗传均受重复型互作基因的控制。     

Analysis of Genetic Effects for Heterosis of Erucic Acid and Glucosinolate Contents in Rapeseed （Brassica napus L.）

The embryo,cytoplasmic,and maternal heterosis for erucic acid content (EAC) and glucosinolate content (GLS) of rapeseed (Brassica napus L.) were studied by using the genetic models for quantitative traits of seeds in diploid crops.Eight parents were included in a diallel mating design in two years.It was found that the heterosis of EAC and GLS was simultaneously controlled by genetic main effects and genotype×environment (GE) interaction effects.The general heterosis of most crosses for EAC was significantly positive,while it was not for GLS.The general heterosis was more important for two quality traits of rapeseed because of the low GE interaction heterosis in both years,especially for GLS.Among different genetic systems,significant positive embryo general heterosis and the negative maternal general heterosis were found for EAC and GLS in most hybrid crosses.Some hybrids with significant negative interaction heterosis were detected for either of EAC or GLS.In general,maternal general and interaction heterosis was more important for reducing EAC and GLS of rapeseed.     

水稻(Oryza sativa L.)分蘖数和株高的遗传分析

水稻分蘖数和株高是两个重要的农艺性状.为剖解它们的遗传结构,本研究用一套来源于籼粳组合IR64×Azucena的DH群体对这两个性状进行了QTL定位分析.表型数据来源于两个生长季节,采用基于混合线性模型的方法分析.结果表明,分蘖数主要由普通遗传因素和互作遗传因素控制(呈现61.7%的普通遗传率和17.2%的互作遗传率),共有19个QTLs与分蘖数有关,其中9个和6对QTLs分别具有单位点的遗传效应和2位点的互作效应,QTL1-8和QTL 1-12的上位性效应由于在春季的贡献率达21.6%,因而认为是一对主效.株高主要由普通遗传因素控制,普通遗传率为92.6%,共受到15个QTLs的影响,其中8个QTLs具有加性效应,1个QTL具有加性与环境的互作效应,4对上位性QTLs具有加性与加性互作效应.QTL 1-15被认为是主效QTL,而其余的是微效QTLs.两个性状表型之间存在显著的负向部分相关,然而,性状相关的遗传基础仍需做进一步的探讨.     

玉米主要性状的基因效应其与杂种优势关系的研究

利用7个性状差異较大的玉米自交系组成4个杂交第1代(F_1)以及B_1B_2和F_2,采用世代均数分析法,以最适模型或六参数模型的效应值为数量指标,对玉米主要性状的基因效应进行了分析,探讨了基因效应与优势表现和衰退的关系,结果表明:1.穗长、穗直径、穗行数、行粒数、穗粒数、单穗粒重和百粒重等,显性作用明显,加性效应和上位性效应作用程度的大小因组合而異;2.根的抗拉力、叶而积、叶向值,株高和吐丝期的叶绿素含量等,显性作用明显,上位性效应因组合不同而大小各異,加性效应作用最小;3.叶片数和果位高的加性效应在所有组合中均达到显著水平,其效应值的高低因组合而異,上位性效应和显性效应在多数组合中作用明显;4.根的抗拉力和百粒重的遗传,参试的所有组合均符合加性,显他和上位性双基因互作模型,其中根的抗拉力符合重复互作类型,5.基因效应的分析结果与杂种优势的表现和衰退基本一致。杂种优势的表现和衰退是显性效应或显性与上位性效应共同作用的结果。     

利用花药相关基因及启动子创制雄性不育种质研究进展

杂种优势利用是大幅度提高作物产量、改良作物品质的有效途径,而作物雄性不育及优良的育性恢复种质是利用杂种优势的关键因素。为此,综述了近年来有关花药发育重要基因克隆和功能验证研究方面的重要成果,以及运用植物遗传转化工程创制植物雄性不育种质的进展。同时讨论了利用转基因技术创制作物雄性不育系、恢复系和保持系的技术策略,并对利用植物遗传转化技术创制植物杂种优势利用中"三系"种质的现状进行了分析和展望。