分子标记辅助选择改良武运粳8号的条纹叶枯病抗性

本研究旨在改良武运粳8号的条纹叶枯病抗性。2004年,在扬州对江苏省1981—2002年间审定的25个迟熟中粳品种进行产量鉴定,从中筛选出直立穗高产品种武运粳8号作为条纹叶枯病抗性改良的受体亲本。利用抗条纹叶枯病品种葵风为供体亲本,通过杂交和回交,同时利用4个与条纹叶枯病抗性基因紧密连锁的分子标记STS11-31、STS11-71、STS11-19和STS11-43进行辅助选择,至2008年正季,共计获得 70个BC₃F₅以及115个BC₄F₄抗条纹叶枯病的稳定株系。经回交后代农艺性状、产量性状、品质性状和抗性的系统鉴定,从中筛选出10个BC₄F₅株系和2个BC₃F₆株系,这些株系综合性状与武运粳8号已十分相近,保持了武运粳8号的丰产性和优质,明显提高了条纹叶枯病的抗性。     

连续回交对消除农杆菌介导转化引起水稻体细胞变异的影响

农杆菌介导的转化引起许多体细胞变异, 影响了转基因植物的农艺性状。因此, 转基因作物的培育需要大量的T₀代再生植株。在本研究中, 我们将转基因水稻株系与原始品种连续回交, 然后评价其回交后代的表现, 消除体细胞变异, 恢复转基因亲本的农艺性状。回交的供体亲本是3个转基因水稻株系, 分别带有来自于苏云金芽胞杆菌(Bt)的抗虫基因。与原始品种连续回交至BC₃F₁代, 每代BC_nF₁单株再自交两代, 同时对各个世代进行抗虫性选择。通过发芽试验获得转基因纯合的BC_nF₃株系, 在室内抗性试验中, 所有的BC_nF₃纯合株系都能杀死100%的幼虫。在田间试验中, 这些株系的单株产量明显高于供体亲本, 大部分农艺性状与原品种没有显著的差异。这些结果说明连续回交能够在很大程度上恢复转基因水稻株系的农艺性状, 从而减少转基因育种过程中所需的工作量。     

偏凸-柱穗山羊草双二倍体与普通小麦不同杂种世代的染色体及性状分离特点

为探讨偏凸山羊草－柱穗山羊草双二倍体SDAU18在小麦遗传改良中的利用价值,以SDAU18和普通小麦品种烟农15及其9个杂种世代为材料,分析不同自交和回交世代染色体和性状分离的特点。结果表明,随自交和以烟农15为轮回亲本回交世代的增加,染色体数目逐渐减少,回交比自交能使后代的染色体数目更快趋近普通小麦的42条,至F₅和BC₃F₁代,染色体数目为42的植株已分别达93.9%和92.0%。与自交世代相比,回交后代减数第一分裂中期的花粉母细胞的染色体构型较为简单,回交次数过多不利于外源染色体与普通小麦染色体发生重组,一般应以回交2~3次为宜;随自交和回交世代的增进,杂种的育性提高,至F₃和BC₂F₁代育性基本稳定。在不同杂种世代可分离出具有矮秆、大穗、大粒、对白粉病、条锈病免疫或高抗及外观品质优良的变异类型,以F₃和BC₁F₁代的变异类型最丰富。     

棉属野生种克劳茨基棉第7染色体上马克隆值QTL的挖掘与定位

为了深入挖掘和利用棉属野生种克劳茨基棉(Gossypium klotzschianum)的优异等位基因，构建了一个(陆地棉泗棉2号×克劳茨基棉)×泗棉2号的BC₁F₂群体，对纤维品质性状初步定位，单标记相关分析表明位于第7染色体上的SSR标记NAU1362与马克隆值表现极显著相关。进一步选择在第7染色体上含有克劳茨基棉渐渗片段的BC₁F₂单株与轮回亲本泗棉2号回交，构建BC₂F₃和BC₂F₄分离群体，通过两年的田间重复试验验证该QTL的位置与效应。结果表明，该QTL (qFMIC-7-1)在BC₂F₃、BC₂F₄世代均被检测到，位于相同的标记区间，分别可以解释9.0%、8.8%的表型变异，增效基因来源于野生种克劳茨基棉，与BC₁F₂群体定位结果基本一致。同时在第7染色体上检测到另一马克隆值QTL (qFMIC-7-2)，同样在BC₂F₃、BC₂F₄两个世代均能够被检测到，分别可以解释3.7%、4.7%的表型变异，但增效基因均来源于泗棉2号。     

不同基因型陆地棉亲本及其杂交后代的耐盐性差异

 以Bt抗虫棉选系抗96(父本)、普通陆地棉选系陆58(母本)及其杂交后代(F₁、F₂)为材料,利用不同盐分含量砂培和土培试验比较研究它们苗期的耐盐相对指标和某些耐盐理化指标变化。结果表明,随土壤盐浓度升高,棉花父、母本及其后代叶片内的K⁺含量均降低,而Na⁺含量均明显增加,K⁺/Na⁺显著变小,丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和类胡萝卜素含量均不同程度增加,而净光合速率均降低。各品系的过氧化物酶活性均以0.23％NaCl处理较高,0.46％NaCl处理次之,对照最低。耐盐理化和综合指标皆以陆58最高、抗96最低、F₁和F₂介于其间。表明耐盐性以陆58最强、抗96最弱,F₁和F₂介于父母本之间,杂交后代的耐盐性受其亲本的限制。     

抗水稻纹枯病qSB-9Tq基因效应及作用方式分析

水稻第9染色体上存在1个抗纹枯病QTL,被命名为qSB-9,水稻品种特青在该QTL上携带抗性等位基因qSB-9^Tq,而Lemont携带相对感病等位基因qSB-9^Le。为精确地评价qSB-9^Tq的抗病效应,分析其作用方式,利用分子标记进行前景选择和背景选择,从轮回亲本Lemont与特青回交后代群体中筛选到1个目标单株。连续3年对该单株的扩繁后代(BC₆F₂)及随后获得的近等基因系采用嵌入法进行接种鉴定试验。田间试验采取2种不同的设计。第一种是完全随机试验,即从BC₆F₂分离群体中筛选出目标区间为qSB-9^TqTq纯合型、qSB-9^LeLe纯合型和qSB-9^TqLe杂合型个体,并对3种基因型个体间的病级平均数差异进行统计分析。第二种设计为随机区组设计,即在BC₆F₃和BC₆F₄代,分别对上述3种基因型的近等基因系群体,按3次重复的随机区组设计进行移栽和接种鉴定试验。结果表明,3年的试验结果表现出一致的趋势,即qSB-9^Tq存在于分子标记RM242~Y92.5之间,可减轻病级1.0级(0~9级病情分级系统)左右,且其抗性表现为几乎完全的显性特征。本研究的结果为qSB-9^Tq的精细定位和育种利用奠定了基础。     

杂交粳稻亲本米质性状优异配合力的标记基因型鉴定

杂交粳稻米质整体水平不如常规粳稻也是限制杂交粳稻广泛种植的原因之一。本研究选用115个SSR引物扩增6个粳稻BT型不育系和12个恢复系的标记基因型,并分析72个F₁组合谷粒长、谷粒宽、糙米率、精米率、整精米率、垩白米率、垩白度、糊化温度、胶稠度和直链淀粉含量10个米质性状的配合力,结合亲本SSR分子标记数据和性状配合力数据筛选了10个米质性状优异配合力的标记基因型。结果共鉴定出30个SSR标记基因型与亲本10个米质性状配合力显著相关,其中25个与亲本米质性状不良配合力相关,5个与优异配合力相关。标记基因型RM263-175/180和RM444-230/240可以使F₁整精米率分别提高3.2%和2.5%。RM3-120/150可以使F₁谷粒长缩短2.4%,RM444-180/240可以使F₁谷粒宽增加2.1%。RM428-273/294可以使F₁植株上的杂交稻米直链淀粉含量减少7.0%。有8个标记基因型同时也影响产量性状配合力。RM3-120/150同时可以使F₁的每穗总粒数和每穗实粒数分别增加15.9%和10.9%。RM1211-150/160可使F₁的糙米率和精米率分别减少0.9%和1.1%,同时使F₁的每穗总粒数和每穗实粒数分别增加21.8.%和20.4%。RM23-150/160可使F₁的垩白米粒率和垩白度分别增加44.1%和45.7%,同时使F₁的单株日产量和每穗总粒数分别增加11.2%和11.6%。这些结果可用于指导亲本米质性状和产量性状配合力的分子标记辅助改良以及未来杂交粳稻组合配置中的亲本选配。     

构建全基因组导入系中BC1F1群体大小的影响因素研究

全基因组导入系是遗传和育种研究的重要材料。导入系经受体亲本和供体亲本间连续杂交、回交构建而成, BC₁F₁群体大小是获得理想导入系群体的关键参数。然而, 各物种所需要的最小群体尚不清楚, 并且难以通过试验确定。本研究通过编写程序, 模拟减数分裂时的重组过程研究适宜的群体大小, 并通过数学运算和试验验证程序的可靠性。结果表明, 编程模拟与数学计算和试验结果一致。BC₁F₁群体大小与连锁群数目、连锁群长度和基因密度之间均为正相关。当模拟连锁群从5个增加到40个时, 群体大小需要由6.06增加到9.49; 当模拟连锁群长度从80 cM增加到200 cM时, 需要的群体大小从7.14增加到8.64; 当模拟基因密度从每基因20 cM缩小到每基因5 cM时, 群体大小从7.65增加到8.22。为测试该程序的应用范围, 对水稻、小麦、玉米、大豆等主要作物进行了BC₁F₁群体大小模拟,在保证95%的概率覆盖全基因组条件下, 水稻需要的群体最少, 为12个个体, 小麦和大豆均需13个个体, 玉米需要的个体数最多, 为14~15个。     

水稻抗纹枯病导入系的构建及抗病位点的初步定位

以我国目前生产中广泛应用的杂交稻恢复系蜀恢527和明恢86为轮回亲本, 以江西丝苗为供体亲本配制BC₂F₂混合群体。通过逐代人工接种筛选, 获得49个BC₂F₄抗病导入系。对抗病选择导入系进行基因型分析, 利用基于遗传搭车原理的卡方检验对等位基因导入频率的偏离进行检测, 共检测到12个显著位点, 2个群体定位的QTL各有1个在以往不同群体中也能被检测到。主要农艺性状分析表明, 非接种条件下, 选择导入系群体的抽穗期、株高和千粒重等与轮回亲本无显著差异;在接种的条件下, 在2个试验地点中, 分别有6个和2个蜀恢527和明恢86背景的株系抗病性显著高于轮回亲本, 产量与轮回亲本无显著差异。上述结果为水稻抗纹枯病分子育种提供了有用的信息和中间材料。     

接种不同致病力黄萎病菌的F1代棉花的基因型抗性研究

 在乌兹别克斯坦,棉黄萎病对棉花造成严重损失。为了选育能抗强致病力菌系的棉花品种,需确定棉花对不同地域的强致病力菌系的基因型抗性和F₁代的抗性遗传度。研究发现,品种Omad和品系L-44,L-408,L-155,L-1708对所选菌系的抗性最好。当受到侵染时,它们表现出超敏感性,但不表现黄萎病症状。F₁代的黄萎病抗性为超显性和显性遗传,且与鉴定方法无关。同时,存在中间性遗传。遗传优势度取决于其亲本的配合力、F₁代受侵染时的基因反应型和不同地域菌系的致病力。其中,Omad,С-5621,L-44,L-1708的表型抗性高;在F₁代中,组合L-155×С-5621和L1708×С-5621的表型抗性较高,在50％～80％。黄萎病抗性遗传控制的特点是趋向于最好或最差亲本的负或正的超显性、显性遗传以及中间型遗传。对所选菌系,杂交组合L-155×С-5621 和 L-155×L-44的综合抗性最好。     

利用Wx基因微卫星标记快速育成中等直链淀粉含量的籼型优质不育系

本研究利用Wx基因微卫星特异性分子标记"484/485"对13份国内常用保持系进行PCR检测,筛选出具有中等AC含量、Ⅰ型带型的优质保持系"宜香1B"作为优质供体.配制"协青早B/宜香1B",对其F_1、F_2代单株用"484/485"PCR分子检测,证明其带型符合一对基因分离模式.在此基础上,对‘协青早B/宜香1B"的杂交、回交和自交的低世代群体(BE_1F_1、BC_1F_2)进行"484/485"分子标记辅助选择,再结合优质不育系其它性状选择,快速育成了中等AC含量、垩白率低、透明度高、不育特性和农艺性状稳定的籼型优质三系小育系"浙农3A",并于2009年9月顺利通过了浙江省品种审定委员会组织的专家现场鉴定.本文还就利用"484/485"分子标记有效改良稻米AC含量等问题进行了讨论.     

水稻抗纹枯病QTL qSB-9TQ和抗条纹叶枯病基因Stv-bi的聚合育种

以携带抗纹枯病QTL qSB-9^TQ的籼稻品种特青和携带抗条纹叶枯病基因Stv-bⁱ的粳稻品种镇稻88为优良等位基因供体亲本,江苏省推广的粳稻品种武育粳3号和武粳15为受体亲本,分别杂交并连续回交。在回交及自交分离世代,利用开发的覆盖目标基因区间的双侧分子标记对目标基因进行辅助选择。至回交BC₄F₁世代,同一遗传背景2个回交方向的中选单株间聚合杂交,获得2个目标基因位点均纯合的聚合F₃株系。条纹叶枯病抗性鉴定和纹枯病抗性接种鉴定结果表明,聚合株系对条纹叶枯病均表现抗病;以0~9级评级标准评价,聚合株系的纹枯病较相应的轮回亲本分别低1.1~1.6级和0.8~1.4级。结合回交低世代抗性鉴定结果分析,自行开发的分子标记对目标基因的辅助选择是有效的。讨论了抗纹枯病育种及分子标记辅助选择聚合育种的相关问题。     

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。     

利用MAS手段改良恢复系R838稻瘟病抗性研究

为了提高杂交水稻恢复系R838稻瘟病的抗性水平,利用MAS手段将抗稻瘟病基因pigm导入目标受体,通过连续多代回交并对其回交后代进行分子标记检测或稻瘟病抗性表型鉴定。筛选回交高世代群体自交,并用三系不育系进行测配。结果表明：F1目标基因占有率为52.4%,随着回交世代的增加,其所含目标基因的占有率稳定在50%左右,通过回交高世代群体苗瘟表型鉴定,苗叶瘟抗性3~9级,株系间差异明显;用三系不育系配组,F1苗叶瘟抗性随入选父本抗性提高而提高,且农艺性状与R838基本保持一致。因此,通过分子标记辅助育种技术,用pigm稻瘟病抗性基因改良目标受体的稻瘟病抗性是一个有效途径。     

利用国际水稻品种资源改良粳稻恢复系研究初探

以优良粳稻恢复系K1863为主体亲本，以国际水稻分子育种品种资源为供体亲本通过杂交并回交，获得了100多个K1863回交改造后代群体。对其中部分K1863回交改造后代进行了表型性状鉴定，初步表明被鉴定的多数K1863回交后代获得了主体亲本K1863对粳稻不育系的恢复能力，在回交后代中产生了稻瘟病抗性、耐盐性优于主体亲本K1863的材料，而且部分K1863回交改造后代的综合经济性状也优于主体亲本K1863。从而说明，利用国际水稻分子育种品种资源，通过大量回交，不仅可以在保留主体亲本的重要性状、保持与主体亲本性状相似性的同时，获得一些主体亲本本身不具有的有利性状，并选育出综合经济性状优于主体亲本的回交后代，因此通过本方法获得的回交后代材料具有重要的育种利用价值。本文还探讨了对这些K1863回交改造后代进行进一步利用改造的途径。     

大豆荚粒相关性状的QTL分析

利用Harosoy和Clark导入到红丰11为背景的初级回交导入系定位了大豆荚粒相关性状的QTL。在两套导入系群体中,对13个荚粒性状共检测到37个相关的QTL位点,分布在18个连锁群上。根据不同群体QTL检测情况,可将其分为3类：第1类为在两套群体同时检测到的QTL,共有23个,分布在13个连锁群上;第2类为只在Clark为供体亲本的群体中检测到的QTL,共有7个,分布在4个连锁群上;第3类为只在Harosoy为供体亲本的群体中被检测到的QTL,共有7个,分布在7个连锁群上。两套群体均检测到的23个QTL,并且有7个QTL与前人研究结果较一致,这些QTL位点为稳定主效的QTL,对荚粒性状贡献较大。本研究所构建的两套大豆回交导入系群体都是以红丰11作为轮回亲本,由于遗传背景较为一致,减小了其对QTL定位的干扰,排除了由于基因累赘所造成的偏差。因此QTL一致性较高,为标记辅助选择培育高产品种奠定了基础。     

10份先锋改良玉米自交系配合力分析与抗病评价

以10份先锋改良父本玉米自交系为供试材料,以2份先锋骨干母本自交系(PH 6 WC、PHHJC)和2份课题组改良先锋母本系(丹L 658、丹5866)为测验种,采用NCⅡ不完全双列杂交设计,对7个玉米主要性状进行配合力测定,并在自然发病的条件下对10份自选系进行了抗3种叶斑病(大斑病、灰斑病、弯孢菌叶斑病)病害评价.结...     

花期玉米(Zea mays)穗三叶叶形结构的遗传效应及配合力分析

为了剖析玉米叶形结构的遗传规律,进而拓宽优良株型自交系的遗传基础。本研究以12份不同叶形结构玉米自交系组配的32份F1杂交种为试材,在2个生态环境下,花期采用加性-显性-母体遗传模型(ADM)对其穗三叶叶长、叶宽、叶夹角、叶向值及叶面积进行遗传效应和配合力分析。结果表明:(1)玉米穗三叶叶长、叶宽及叶向值主要受基因的加性效应调控,其次是显性效应,同时还兼受加性×环境互作效应或母体×环境互作效应等遗传体系的调控,育种改良中宜在早代对其进行选择;叶夹角主要受基因的母体效应调控,其次是加性效应,另外还受加性×环境互作效应及母体×环境互作效应影响,育种中宜选择叶夹角较小的材料作为母本进行改良;叶面积只受基因的显性效应及显性×环境互作效应的调控,其应从较晚世代中进行遗传选择。(2)除父本叶长的一般配合力差异不显著外,父本其余性状的一般配合力和母本全部性状的一般配合力间差异均显著或极显著,且这5个叶形相关性状的全部特殊配合力间差异极显著。(3)从相应自交系各性状的一般配合力相对效应值分析发现,‘锋1999马’和‘锋1913硬’的综合性状表现优良,有利于组配出叶片大小适中及株型紧凑的优良耐密高产F1杂交组合。研究结果表明,玉米穗三叶5个叶形结构的遗传效应不尽相同,相应亲本5个叶形结构的一般配合和特殊配合力间存在明显差异,因此在玉米叶形结构遗传改良上应按照相应性状的遗传特征选择对应改良策略进行改良,并根据综合性状表现优良的亲本有目的地组配杂交组合,提高玉米理想株型育种效率。本研究为进一步剖析玉米叶形结构的遗传机理及玉米理想株型育种提供参考。     

棉花Bt转基因品系的配合力和杂种优势表现

五个转基因品系和受体冀棉321配制成双列杂交,通过对产量性状和纤维品质的两年试验分析,结果发现:与受体品种相比,转基因品系的农艺性状有显著变化,说明转基因过程也会使部分农艺性状得到改善。转基因品系间的一般配合力有显著差异,其中有两个品系表现显著的正向一般配合力。杂交种F1的表现也呈现显著差异;两个不同转基因品系间的杂种优势,低于转基因品系与受体品种间的杂种优势。这些变异可能是Bt插入引起的,不同插入位点的相互作用可能会降低杂种优势。     

Backcross breeding for improved resistance to common bacterial blight in pinto bean (Phaseolus vulgaris L.)

Common bacterial blight (CBB) caused by Xanthomonas campestris pv. phaseoli reduces common bean (Phaseolus vulgaris L.) yield and quality worldwide. Genetic resistance provides effective disease control; however. a high level of resistance is difficult to attain and does not exist in pinto bean, the most important dry bean market class in North America. Our objective was to determine if a backcross breeding approach with the aid of molecular markers linked to quantitative trait loci (QTL) for resistance to CBB in a donor parent could be used to attain higher levels of resistance to CBB in pinto bean. QTL conditioning CBB resistance from the donor parent XAN 159 were introgressed into the recurrent parent‘Chase’using classical backcross breeding and intermittent marker‐assisted selection.‘Chase’pinto bean is moderately resistant and the breeding line XAN 159 is highly resistant to Xanthomonas campestris. Marker assays confirmed the presence of independent QTL from GN no. 1 Sel 27 and XAN 159 in advanced backcross‐derived pinto bean lines with improved CBB resistance. Agronomic characteristics of‘Chase’were fully recovered in the backcross‐derived lines. An important QTL for CBB resistance from XAN 159 on linkage group B6 was not introgressed because tight linkage between this QTL and the dominant V allele that causes an unacceptable black‐mottled seed coat colour pattern in pinto bean could not be broken.