基于形态特性的豌豆(Pisum sativum)F_1,F_2和F_3代遗传研究和高产抗白粉病品系的选育(英文)

本研究的目的是确定豌豆F1和F2代的6个相对性状的遗传和连锁关系,并在F3代中选择高产抗白粉病株系.选择两个近等基因系Falloner和11760-3ER进行杂交,得到的F2代的性状分离比均为3:1,这符合X2(p＞0.07)适合度检测,表明是单基因遗传.花色和种子颜色与花青素关联的似然比分别为44.31和34.91,每个叶片中小叶数目和卷须类型关联的似然比为33.21.这三个关联的质量性状在P＜0.00具有非常显著的相关性,但与白粉病性状均不相关联.选择F3代的4个与产量密切相关的数量性状进行研究,发现总荚重和种荚比分别具有49.77%和20.01%的最高变异系数.相关性研究发现,总荚重与籽粒重量、荚宽、荚长和种荚比呈显著正相关.荚长与种荚比呈显著正相关.根据数量性状值和白粉病抗性表现,选择GN070140-2,GN070143-1和GN070140-0三个株系作为以后的栽培品种.     

干旱胁迫对小麦叶片叶绿素和类胡萝卜素含量的影响及染色体调控

以中国春-Synthetic 6x小麦染色体代换系及其亲本为材料,在不同生育时期对其叶片叶绿素、类胡萝卜素含量进行测定.结果表明,正常水分条件下(对照),5A、5B代换系叶片的叶绿素含量与5B代换系叶片的类胡萝卜素含量在孕穗期、开花期和灌浆期均显著或极显著高于中国春.干旱胁迫下,叶绿素和类胡萝卜素含量低于对照,3A、4D代换系叶片的叶绿素含量与2A、4D代换系的类胡萝卜素含量始终显著或极显著高于中国春.由此表明,正常水分条件下,Synthetic 6x的5A、5B染色体上可能存在诱导叶绿素含量增高的有利基因,5B染色体上可能存在诱导类胡萝卜素含量增高的有利基因.干旱胁迫下,Synthetic 6x的3A、4D染色体上可能存在诱导叶绿素含量增高的有利基因,2A、4D染色体上可能存在诱导类胡萝卜素含量增高的有利基因.     

水稻双组分系统基因干旱胁迫表达谱分析

利用全基因组表达芯片,系统分析干旱胁迫条件下水稻双组分信号系统(two component system,TCS)相关基因在其不同发育阶段、不同组织以及抗旱能力不同的株系中的表达谱变化特征.结果表明,双组分信号系统基因在干旱胁迫环境下的表达具明显的时空特异性,表现为不同组织的TCS基因干旱胁迫表达谱差异较大,而同一组织内表达谱相似,其中生殖生长期(幼穗分化期和孕穗期)两个叶片材料中TCS基因表达谱最为接近;与细胞分裂素信号传导负向调控相关的A型应答调控器在旱胁迫下表达下调,而与CK信号传导正向调控相关的B型应答调控器呈现明显上调趋势,推测与干旱胁迫下CK信号传导增强有关,同时乙烯受体基因在干旱胁迫环境下的表达下调,从激素间相互关系的角度更好地印证了上述推测;与拟南芥细胞分裂素受体基因(AHK2、AHK3和AHK5)序列相似的磷酸感应激酶基因HK5和HK3在干旱胁迫下表达上调,与拟南芥中不依赖细胞分裂素的AHK5序列接近的HK6则表达下调,进一步验证上述推测;干旱胁迫下抗旱能力不同的水稻株系其TCS基因表达谱没有明显差异,推测TCS基因差异表达可能源于对干旱胁迫反应,而其表达对抗旱能力的增强还有待进一步研究.     

利用品质性状的回交选择导入系挖掘水稻抗纹枯病QTL

将优质、抗纹枯病的高秆供体Tarom Molaii和Binam导入半矮秆IR64和特青背景,培育品质性状回交选择构建的4个导入系群体IR64/Tarom Molaii、特青/Tarom Molaii、IR64/Binam和特青/Binam,定位了影响水稻抗纹枯病病级(disease scale, DS)、相对病斑高度(relative lesion height, RH)和株高(plant height, PH)的QTL。结果表明,4个导入系群体的DS与RH高度相关,两者与PH呈显著负相关。导入系后代各性状均呈现超亲分离,出现抗性明显优于双亲的抗病个体,其中40%左右属半矮秆抗病类型。采用单向方差分析,在这4个群体中分别定位到10、8、8和6个影响3个性状的QTL,多数基因座上降低DS和RH即增强抗病性同时增加株高的等位基因均来自两个供体。未在同一供体两个不同背景下检测到影响3个性状的相同QTL,表明抗纹枯病QTL表达有明显的遗传背景效应。PH与DS及PH与RH被定位在同一个显著标记位点的QTL数分别占两个性状QTL总数的38%和52%,表明水稻纹枯病抗性与株高关系密切,两者存在许多连锁位点。与以往相同群体品质性状QTL的定位结果相比,发现品质性状QTL与抗纹枯病QTL大多分布在染色体的不同区域,彼此独立遗传。对利用目标性状选择导入系定位非目标性状QTL的效果、影响因素及育种应用进行了探讨,强调了目标性状选择导入系对非目标性状QTL发掘及育种应用的重要性。     

Development and evaluation of pyramiding lines carrying early or late heading QTLs in the indica rice cultivar ‘IR64’

The heading date is an important trait for determining regional and climatic adaptability in rice. To expand the adaptability of the indica rice cultivar ‘IR64’, we pyramided multiple early or late heading quantitative trait locus (QTLs) in the ‘IR64’ genetic background by crossing previously developed near-isogenic lines (NILs) with a single QTL for early or late heading. The effects of pyramiding QTLs were observed in three different climatic zones of the Philippines, Madagascar, and Japan. The early heading pyramiding lines (PYLs) headed 6.2 to 12.8 days earlier than ‘IR64’ while the late heading PYLs headed 18.8 to 27.1 days later than ‘IR64’. The PYLs tended to produce low grain yield compared to ‘IR64’. The low yield was not improved by combining SPIKE, which is a QTL that increases the number of spikelets per panicle. Conversely, ‘IR64-PYL(7+10)’ carrying Hd5 and Hd1 headed earlier, produced more tillers, and more panicles per m² than ‘IR64’, and mitigated the yield decrease in early heading. These results suggest that the effects of pyramided QTLs on heading date were consistent across various environments and PYLs could be used to enhance the adaptation of ‘IR64’ in other rice growing environments.     

小麦株高QTL Qph.nau-5B的效应评价

株高直接影响小麦的产量潜力,也是植株抗倒伏性的重要组成部分。目前虽有大量株高相关QTL被鉴定到,但大多QTL的遗传效应仍不清楚。本研究前期利用小麦品种群体,通过关联分析鉴定到一个小麦株高主效QTL Qph.nau-5B。为了评价该QTL的效应,通过分子标记辅助选择分别构建了以南大2419、吉春1016和郑麦9023为供体亲本,中优9507为背景的3种等位变异的近等基因系,背景回复率均高于93%。在7个独立的试验环境中,所有近等基因系的株高较轮回亲本均显著降低,平均降幅为11.1 cm(10.3%)。Qph.nau-5B不同等位变异效应强弱不同,其中来源于吉春1016和郑麦9023的等位变异平均降秆效应相似(12.4 cm),显著大于南大2419的等位变异(8.6 cm),但各等位变异相对降秆效应大小受环境影响。此外,Qph.nau-5B对单株穗数、穗长、千粒重等农艺性状无明显负效应。本研究结果表明Qph.nau-5B具有重要的育种价值,可为小麦的株型分子设计育种提供基因资源。     

小麦Wx基因近等基因系的创制及其对直链淀粉含量、面条感官品质的影响

为明确不同Wx基因对小麦直链淀粉含量的影响以及筛选面条品质优异的基因型,以糯小麦品系Caiwx (aabbdd)为3个Wx基因隐性突变供体亲本,以扬麦01-2 (AABBDD)为轮回亲本,利用连续回交结合花粉碘染、STS标记和同工酶标记检测方法,创制了8种Wx基因纯合基因型的近等基因系,其基因型分别为AABBDD、AABBdd、AAbbDD、AAbbdd、aaBBDD、aaBBdd、aabbDD和aabbdd。利用这些基因型探讨了不同Wx基因对直链淀粉含量及面条感官品质的影响。结果表明,各系的直链淀粉含量为0.9%~24.8%,系间差异显著;糯小麦型(aabbdd)直链淀粉含量最低,双缺失型和单缺失型其次,双缺失型中aaBBdd型含量最高,单缺失型中AAbbDD型含量最低,表明Wx-B1对直链淀粉的合成作用最大。糯小麦型面条的色泽、表观、软硬度、黏性、韧性得分以及总分显著低于其他类型及轮回亲本扬麦01-2;单缺失型面条的色泽、表观得分、总分显著高于轮回亲本扬麦01-2,其中aaBBDD型面条品质表现突出,与市售优质面条粉“雪花粉”制作的面条得分相当,而其他7种基因型及轮回亲本扬麦01-2的面条评分均显著低于雪花粉。说明可以通过遗传操作Wx基因培育优质面条小麦品种。     

利用单片段代换系测交群体定位玉米产量相关性状的杂种优势位点

杂种优势利用是提高农作物产量与品质的一种重要途径, 而明确杂种优势的遗传机制将促进优良玉米新品种的选育, 但是截至目前其遗传机制仍然不清楚。本研究以玉米自交系lx9801背景的昌7-2的单片段代换系为基础材料, 利用与自交系T7296的测交群体, 对昌7-2和lx9801对应染色体片段与T7296之间存在差异的杂种优势位点进行了分析, 共检测出64个不同穗部性状和产量的杂种优势位点(HL), 其中23个在2个环境中同时被检测到, 包括4个穗长的HL, 4个穗粗的HL, 4个穗行数的HL, 7个行粒数的HL和4个产量的HL, 并在多个染色体片段上鉴定出同时包含产量及其构成因子的杂种优势位点, 该研究为进一步解析玉米产量杂种优势形成的遗传机制奠定了材料基础。     

2015年5月山西中南部一次飑线天气过程分析

为了研究飑线带来的强对流天气发生发展的特点,为日后此类天气的预报工作提取可利用的预报指标,利用稠密气象观测资料,对山西中南部一次飑线造成的雷雨大风和冰雹天气过程进行了分析。结果发现：这次飑线过程发生在高空冷涡与地面倒槽相配合的不稳定大气环境下。飑线的发生、发展与地面中尺度辐合线密切相关,强对流天气区有地面中尺度辐合线配合,并表现出了气压陡增、温度骤降、风速变大的飑线天气特征,垂直结构表现为高层冷平流叠加在低层暖平流之上,垂直风切变很大,湿度层结下湿上干,低层湿空气很薄,中高层干燥,这种层结特征决定了这次飑线过程以雷雨大风和冰雹天气为主。在雷达拼图上也表现出了明显的飑线弓形回波特征。     

Application of marker‐assisted backcross to introgress Bph3, Bph14 and Bph15 into an elite indica rice variety for improving its resistance to brown planthopper

To improve brown planthopper (Nilaparvata lugens Stål; BPH) resistance of an elite indica cultivar of South China, Hemeizhan (HMZ), we applied marker‐assisted backcross (MABC) to incorporate three BPH‐resistance genes (Bph3, Bph14 and Bph15) into the genetic background of HMZ. In the third backcross (BC₃) generation, we obtained near‐isogenic lines (Bph3‐NIL, Bph14‐NIL, Bph15‐NIL and Bph14 + Bph15‐NIL) with more than 96% recovery of recurrent parent genome, and pyramided lines (Bph3 + Bph14‐PYL, Bph3 + Bph15‐PYL and Bph3 + Bph14 + Bph15‐PYL) with more than 89% recovery of recurrent parent genome. These lines showed stronger resistance against BPH than HMZ at seedling and booting stages. The rank of resistance gene effect was Bph3 + Bph14 + Bph15 ≥ Bph3 + Bph15 ≥ Bph3 +Bph14 ≥ Bph14 + Bph15 ≥ Bph3 ≥ Bph15 ≥ Bph14 > none. Compared with HMZ, only Bph3 + Bph14 + Bph15‐PYL had a significant difference in yield per plant, and the lines carrying Bph3 had higher amylose contents, indicating that Bph3 was tightly linked to Wx^a allele. These improved lines are good intermediate sources of broad‐spectrum and durable BPH resistance to improve other indica cultivars. Our results demonstrate that MABC is a very efficient approach to improve BPH resistance of elite rice cultivar.