粳稻杂种劣势的遗传及表型特性分析

杂种优势是自然界的一种普遍现象,但在杂交水稻育种实践中也时常发现杂种劣势现象,为了更好地阐明杂交育种理论和揭示品种本质有必要对杂种劣势的遗传机理进行更深层次的研究。本研究旨在通过两个韩国粳稻品种(Aranghyangchalbyeo和Sanghaehyangheolua)及其正反交后代(F1,F2)特性的比较,解析水稻杂种劣势的表型、类别及其遗传模式。形态学分析表明,正反交F1植株的劣势表现均明显、稳定且不受环境影响,主要农艺性状的中亲劣势值均为负值,其中F1的株高、分蘖数和结实率与亲本相比显著降低(P<0.01);F1劣势表现从发芽后第5d开始,地下部的劣势表现比地上部更为明显。细胞组织结构观察表明,分蘖盛期F1劣势植株叶片发育正常,而其根部气腔发育较亲本迟缓,从而阻碍了地上部与地下部的通气情况,因此也影响了整个植株的正常生长。遗传学分析发现,该劣势组合成熟期F2群体中正常与劣势植株呈现7:9的分离,结合分蘖盛期该F2群体株高的分离模式,推断该杂种劣势的表型是由两个互补的显性基因控制。该研究结果为揭示杂种劣势的多样性及分子遗传机制提供了新思路。     

水稻杂种劣势相关亲本的全基因组重测序及其遗传变异分析

杂种劣势是在产量、生物量以及其它一些农艺性状表现与杂种优势相反的一种现象,而在杂种劣势的相关分子机理研究方面很少受到关注。为了解析杂种劣势的相关分子机理,本研究旨在利用杂种劣势相关的3个粳稻品种‘Aranghyangchalbyeo’(CH7)、‘Sanghaehyangheolua’(CH8)和‘Shinseonchalbyeo’(CH9)进行全基因组重测序,分析全基因组序列变异,解析杂种劣势的遗传基础。通过与粳稻品种‘日本晴’参考基因组的比对分析,在CH7、CH8和CH9基因组中分别获得了574551个、1026428个和792465个变异位点,包括SNPs和InDels变异位点。同时,基于基因组的拷贝数变异(CNVs)检测,在CH7、CH8和CH9基因组中分别获得了5698个、6872个和6133个拷贝数变异位点。此外,本研究也发现CH7、CH8和CH9基因组的变异位点在水稻的12条染色体上的分布是不均匀的。这些结果明确了相关基因组中的变异位点信息,为进一步研究杂种劣势的遗传机理提供了基础。     

水稻亚种间、品种间杂交揭示杂草稻的起源和进化

杂草稻是在稻田或可耕地周边生长的类似杂草并兼有野生稻和栽培稻特性的稻属植株或群体。迄今对杂草稻的发生和进化尚有很多的争论和假说,本研究通过水稻亚种间和品种间的杂交试验以及亲本与杂交后代籼粳分化分子标记的遗传分析,对杂草稻起源和进化途径进行了探讨并提出了相应的防控策略。研究结果显示:亚种间和品种间特定亲本杂交组合(7个籼/粳,4个籼/籼)的后代中均可分离出类似杂草稻的植株,其频率为籼/粳>籼/籼;籼粳交或籼籼交F2-F4代群体中产生类似杂草稻植株的频率随世代增加呈现递增趋势(F2最低为1.26%,F4最高为15.35%),这与双亲的遗传背景有密切关系,即籼、粳亚种的遗传背景差距越大,其杂交组合后代中产生杂草稻的机率越高;籼/粳交组合安山稻/9311F3代分离群体中类似杂草稻的植株以籼型为主(占52.8%);韩国粳稻品种安山稻在籼粳组合中不论作母本或父本,杂交后代都易产生类似杂草稻单株,这可能与其籼粳组分遗传异质性较高有关;粳/粳组合后代中未鉴定出类似杂草稻的植株,预示粳稻品种间杂交可能不易产生杂草稻。本研究为杂草稻的防控和利用研究提供参考依据。     

36个水稻骨干系的分子聚类及其遗传育种学意义 Ⅰ分子标记多态性与杂交亲和性关系的研究

对３６个水稻骨干系进行了ＲＦＬＰ（限制性内切酶长度多态性）分析，并对这些水稻材料的１６２个杂交组合育性进行了分组分类研究。杂种育性的遗传基础研究表明，亚种内杂交组合育性显著高于亚种间杂交组合育性。亚种间杂交不育性是由籼粳两个亚种间深刻的遗传分化引起的。广亲和性品种为亲本之一的杂交组合多数（７１．７％）具有正常的育性，ＲＦＬＰ分析表明，这些杂交组合的遗传基础特殊，其遗传距离大于典型的亚种内组合距离，而小于典型的亚种间遗传距离。广亲和性水稻种质的创建、改造和利用潜力是大的，广亲和基因作用及其与杂种优势表现有关的若干遗传育种学问题要协同一并去解决。     

Bt转基因水稻“克螟稻”杂交后代二化螟抗性研究初报

利用室内叶片快速鉴定法结合田间抗性调查, 研究了粳型Bt转基因水稻“克螟稻”与籼、 粳稻杂交后代对二化螟(Chilo suppressalis)的抗性。 结果显示, 在与籼稻和粳稻的杂交后代(F1、 F2和BC1)中, 都出现了对二化螟表现高抗的植株。 用离体叶片法测定, 4个组合120株杂种F1和88株GUS阳性(GUS+)BC1株与30株克螟稻亲本相似,     

一个水稻半矮化突变体基因的初步定位

发掘和鉴定控制水稻株高的基因,实现对水稻株高的定向改良,具有重要的理论意义和应用价值。利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变水稻恢复系R30,获得了一个能稳定遗传的半矮化突变体(sd-ch)。将sd-ch作母本,与"泸恢17"进行杂交,构建F2群体,进行遗传分析,并用SSR分子标记对sd-ch进行定位。结果表明,F1表现为正常亲本高度,F2群体株高出现性状分离,正常高度植株和半矮化植株数量分别为401和143,比值为2.8,经卡方检测符合3:1,表明sd-ch受隐性单基因控制;通过SSR分子标记对sd-ch进行定位,第8染色体上SSR标记RM6028从F2群体101个隐性表型单株中检测到2个单交换株,交换率为0.99%。该基因被定位于RM6028附近,遗传距离为0.99 c M。本研究对sd-ch的初步定位,以及对其进行精心定位、克隆和应用奠定了基础。     

水稻特异亲和基因S-e的分子定位

水稻籼粳亚种间杂种具有强大的优势，但亚种间杂种的不育性限制了这一优势的利用。开展杂种不育基因的定位工作，对于进一步了解杂种不育性的遗传基础，克服亚种间杂种的不育性具有重要的意义。本研究选用粳型品种台中65的近等基因系E47-1和籼型品种广陆矮4号为材料，利用74个SSR标记对杂种F2群体进行偏态分离标记的筛选，同时根据F2和F3群体花粉育性和具有偏态分离的SSR标记之间的连锁关系，对特异亲和基因(F1花粉不育基因)S-e座位进行了分子定位，取得了以下主要结果：1、利用116个均匀分布在水稻12条染色体上的SSR标记对籼粳两亲本进行多态性筛选。结果有101个SSR标记在亲本间具有多态性，15个SSR标记在亲本间无多态性，SSR标记在亲本间的多态率高达87．07％。2、选用74个亲本间具有多态性的SSR标记对E47-1／广陆矮4号组合F2群体的偏态分离进行了初步的筛选和分析。发现有6个染色体区段的9个SSR标记在F2群体中存在偏态分离，它们分别位于第3、第6、第7、第10、第11和第12染色体上，卡方值均达到显著或极显著水平。6个染色体区段中有2个严重偏态分离区段，分别位于第6和第12染色体。3、通过对F2群体的花粉育性和偏态分离区段的SSR标记基因型的相关关系分析，表明位于第12染色体上的SSR标记RMl9附近存在一个F1花粉不育基因。继而在该标记附近设计位置特异性微卫星标记PSM401、PSMl80、PSMl82，利用F3作图群体，将特异亲和基因S-e座位定位在分子标记PSM401、PSMl80和PSMl82、RMl9之间，该基因与各标记的遗传距离分别为2．3cM、1．3cM、3．7cM和4．3cM。4、选取在S-a、s-b、S-c、S-d、S-e五个座位均纯合、花粉表现为部分不育的F2单株，发展了另一R群体，表明该群体存在另一特异亲和基因座s-f。本研究利用SSR标记，对特异亲和基因S-e进行了分子定位。S-e座位的分子定位，进一步丰富和完善了特异亲和性的学术观点，并为分子标记辅助选育水稻的粳型亲籼系奠定了基础。     

衡观35广适基因对冬春小麦杂种优势利用初探

分析衡观35广适基因对冬春麦杂交F1影响,可为冬春杂交小麦定向分子育种提供理论依据。利用广适节水小麦品种衡观35与145份节水春麦材料杂交配制F1,用相关分子标记测定不同矮秆基因、春化基因和光周期不敏感基因对F1影响。结果表明,测试春小麦材料不具有Rht1和Rht2基因,有Rht8矮秆基因的16份,具有矮秆基因(Rht1、Rht2、Rht8)的衡观35与携带Rht8矮秆基因的春小麦材料杂交F1降秆作用最明显,达25.5%。具有隐性春化基因(vrn-A1和vrn-B1)的衡观35与携带vrn-A1基因的春麦材料后代抗寒性强,平均冬季存活率达73.3%。具有光周期不敏感基因(Ppd-D1a)的衡观35与携带光周期不敏感基因(Ppd-D1a)的春小麦杂交F1成熟期比春小麦亲本平均提前11 d。这一结果可作为冬春杂交小麦强优势组合亲本选取的分子参考依据,为定向培育广适、高产、节水的杂种小麦提供理论基础。     

棉花种间杂交渐渗系抗黄萎病性状遗传分析

利用抗黄萎病棉花种间渐渗系冀79作父本,高感病陆地棉品系1096作母本,配制杂交组合。感病对照、亲本及F1、F2在田间混生病圃鉴定。对亲本、F1及F2分离群体的抗性表现进行调查、统计,分析该抗源抗黄萎病性状的遗传方式,结果表明,该抗源抗性是由1个显性抗(耐)病基因和2个加性基因共同起作用,其中加性基因起主要作用。并且2个加性基因是独立遗传的,当2个加性基因同时存在并且纯合时,植株表现为高抗;当2个加性基因同时存在并且杂合时,植株表现为抗病;当只有1个加性基因存在时,不论纯合还是杂合,植株都表现为耐病;当2个加性基因不存在时,植株表现为感病。     

36个水稻骨干系的分子聚类及其遗传育种学意义：I分子标记多态性与杂交亲和

对３６个水稻骨干系进行了ＲＦＬＰ分析，并对这些水稻材料的１６２个杂交组合育性进行了分组分类研究。杂种育性的遗传基础研究表明，亚种内杂交组合育性显著高于亚种间杂交组合育性。亚种间杂交不育性是由籼粳两个亚种间深刻的遗传分化引起的。     

Chromosomal location of Hwc2, one of the complementary hybrid weakness genes, in rice

A hybrid weakness phenomenon is controlled by a set of complementary genes, Hwc1 (hybrid weakness c) and Hwc2, in rice. The Hwc2 gene is prevalent among temperate Japonica but not among tropical Japonica or Indica. In this study, the chromosomal location of the Hwc2 locus was determined from the segregation in the F₁ hybrids made between 127 recombinant inbred lines and the cultivar ‘Jamaica’. Hwc2 was located between the two restriction fragment length polymorphism loci, XNpb264 and XNpb197 on chromosome 4. Further analysis indicated that Hwc2 was closely linked to Ph (phenol staining). The genetic and phylogenetic significance of the Hwc2 locus and the surrounding chromosomal region is discussed.     

北方杂交粳稻发展的思考与展望

回顾了“籼粳架桥”育成粳型恢复系Ｃ５７以来我国北方杂交粳稻的发展历程。通过总结经验,进一步认识到“籼粳架桥”对亚种间杂种优势利用的的指导意义,以及广亲和基因单一位点的局限性难以解决籼粳杂种复杂的生理障碍问题。提出了籼粳亚种有利基因集团的构建一配组,偏高秆偏长穗抗倒株型改良以及高产性与抗逆性,适应性相结合的超高产育种思路等问题。     

籼粳稻区重组近交系孕穗期耐冷性研究

以昆明小白谷和大理早籼杂交培育的孕穗期耐冷性重组近交系（RIL）为材料进行籼粳稻区水稻耐冷性研究。结果表明：(1)籼粳稻区株高、穗下节长、穗长和总粒数均呈数量性状的分布特征.(2)籼粳稻区一些性状间的相关性存在一定的差异,冷凉粳稻区株高与结实率等性状密切关性;相反高温粳稻区穗颈长与穗部4个性状达极显著或显著相关。（3）遗传研究表明对低温和高温均敏感的穗颈长和结实率受主效基因控制,多数弱耐冷单株的耐热性相对较强。     

水稻超高产育种的实践与思考

20世纪50年代末广东的籼稻矮化育种，60年代IRRI的“绿色革命”和70年代我国三系杂交籼稻的培育成功，都使水稻每公顷产量成吨增加。前两者高产育种的成功主要是利用了矮秆基因，后者则是利用了杂种优势。在尔后的10～20年里，有利基因的发掘利用和育种途径没有很大的突破，单产徘徊不前。笔者认为，利用籼粳亚种间有利性状的     

水稻籼粳亚种间杂种优势利用研究进展

本文从水稻育种进步的宏观观点，回顾与展望了我国水稻杂种优势利用的历史进程，由早期追求以强大生物优势为主要育种目标的启蒙阶段进入三系法生态远缘优势与理想株型相结合的籼梗杂种优势间接利用阶段，实现了水稻杂种优势利用的第一次飞跃。现在又进入三系法、两系法籼粳有利基因交换与自由配组的籼梗杂种优势直接利用阶段，预期将产生水稻杂种优势利用的第二次飞跃，近年研究表明，双亲遗传距离与经济优势呈二次多项式关系，杂种     

两用核不育系广占63S和籼粳型父本配组其F1 产量性状与产量的关系

利用光温敏两用核不育系广占63S分别和籼粳型父本测交配组，通过对两种类型F1代的产量性状表现的比较，对两种组配方式32个F1组合的单株产量与产量性状的关系进行相关分析，并对产量性状对单株产量进行了通径分析。结果表明，广占63S与籼型父本配制的组合在结实率和千粒重上优势明显，其单株穗数和单株产量呈极显著正相关，结实率和单株产量呈显著正相关；粳型父本配制组合的结实率和单株产量呈极显著正相关，每穗粒数和单株产量呈显著正相关。两种组配方式后代组合产量性状对单株产量的直接作用也不相同，进而提出了利用广占63S与籼型材料配组比直接利用粳型材料配组更有利于选育出强优势实用型杂交组合。     

水稻穗颈维管束性状的类型间差异及其遗传的研究

１９８７￣１９９０年以包括典型粳型、典型籼型、通过籼粳稻杂交育成的偏梗型和偏籼型４种类型共６８个品种为试材，研究了穗颈维管束性状的类型间差异及其遗传。结果表明：无论亚种间还是不同亚种的类型间，穗颈大维管束数均存在显著差异，而亚种内类型间的差异则未达到显著水平；穗颈小维管束数亚种间差异不显著，但亚种内类型间有一定差异；第２节间与穗颈大维管束数之比和穗颈大小维管束数之比的变异趋势与穗颈大维管束数相似，