分子标记辅助选择Pigm基因改良水稻不育系桃农1A的苗瘟抗性

为了改良桃农1B和桃农1A的苗瘟抗性,以携带广谱持久抗稻瘟病基因Pigm的中国地方水稻品种谷梅4号为供体亲本,先后以三系保持系桃农1B及其不育系桃农1A为受体亲本,利用与Pigm紧密连锁共显性DNA标记T9E3开展辅助选择育种。T9E3在桃农1B或桃农1A基因组中的PCR扩增条带约为2 000 bp,而对谷梅4号基因组的扩增产物大小为926 bp,多态性稳定;采用来自国内外不同稻区的32份稻瘟菌菌株室内接种苗瘟,桃农1B和桃农1A抗性频率均为9.38%,谷梅4号与改良系抗性频率均为90.63%;田间天然病圃鉴定桃农1B和桃农1A苗瘟8级,而改良系和供体亲本谷梅4号苗瘟均为0级。通过T9E3辅助选择、田间病圃筛选和室内接种鉴定,初步获得了3份高抗稻瘟病的改良不育系(桃农1A-Pigm-1—桃农1A-Pigm-3)及其保持系(桃农1B-Pigm-1—桃农1B-Pigm-3),进一步通过不育特性、农艺性状与产量结构调查分析,从中遴选出1个高抗稻瘟病、不育性稳定、包颈率低、农艺产量性状优良的优异不育系桃农1A-Pigm-2及其配套保持系桃农1B-Pigm-2。桃农1A-Pigm-2不育度和不育株率均为100%,典败花粉约占60%、圆败花粉约占40%,柱头外露率高达71.1%,包颈粒率仅为33.6%;桃农1B-Pigm-2播始历期为69 d,株高76.2 cm,主穗穗长28.1 cm,单株有效穗数15.8穗,单穗总颖花数115.3个,千粒质量27.7 g。实现了桃农1A和桃农1B苗瘟抗性及其他性状的综合改良,为三系杂交水稻育种应用创制了新的亲本材料。

分子标记辅助选择在油菜育种中的应用现状与展望

油菜是我国主要的油料作物之一,除用来满足人们日常所需的食用油外,油菜还可以作饲料、绿肥、生物柴油等多功能用途。近年来,分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS)与传统育种手段相结合,大幅度地提高了油菜选育效率,加快了油菜产业的育种进程,使得我国油菜育种进入高速稳步发展的状态,对油菜高产、抗逆及高品质育种具有重要意义。本文以分子标记辅助选择在油菜育种中的应用现状为主要内容,比较了分子标记辅助育种和传统育种的优缺点,介绍了常见的分子标记的类型及特点,分别从油菜产量、品质、抗逆育种、适宜生育期、适应机械化收割、油菜观花推动旅游经济发展等方面阐述了分子标记辅助选择在油菜品种选育方面的应用现状及分子标记辅助选择给油菜育种提供的便利,同时分析了分子标记辅助选择在油菜育种方面的局限性,展望了分子标记辅助选择在油菜育种上的应用前景和发展趋势,进一步表明分子标记辅助选择在油菜育种中的重要性和必然性,为后续我国油菜高效育种提供理论参考。

分子标记辅助选择W_(x)^(mp)基因改良晚粳品种宁84稻米品质

为改良晚粳水稻品种宁84的稻米品质,培育低直链淀粉含量的软米粳稻新品系,利用携带软米基因W_(x)^(mp)的水稻品种南粳9108为供体亲本,以晚粳品种宁84为受体亲本,利用分子标记辅助选择将W_(x)^(mp)基因回交导入到宁84中,创制了宁84(W_(x)^(mp))改良系。结果显示:宁84(W_(x)^(mp))改良系的农艺性状与宁84差异不显著,其背景回复率达到98.7%;与宁84相比,其直链淀粉含量由17%降低到10%左右,胶稠度由70 mm增加到最高80 mm;改良系的垩白度和垩白粒率显著增高,透明度显著降低,碱消值保持不变,整精米率和精米率显著高于对照,食味品质明显提升。宁84(W_(x)^(mp))改良系的成功培育,为今后粳稻软米新品系的选育及推广打下了良好基础。

利用分子标记辅助选择聚合水稻抗病基因Pi-ta、Pi-b和Stv-b^i

水稻稻瘟病和条纹叶枯病是长江中下游粳稻稻区两大主要病害,选育抗病品种是防治这两大病害最有效的方法。以同时含有稻瘟病抗病基因Pi-ta和Pi-b的武运粳8号,含有条纹叶枯病抗病基因Stv-bi的镇稻42为基因供体配置杂交组合。利用Pi-ta和Pi-b的基因标记和Stv-bi紧密连锁的分子标记对分离世代进行基因位点的检测,结合田间多代选育、抗性鉴定将3个抗病基因同时转育到高产品种中,选育出高产、优质、多抗水稻新品系74121。利用分子标记辅助选择,为选育多抗水稻新品种提供了一种简单、快捷的选择方法,同时也为水稻抗病育种提供了新的遗传资源。

利用分子标记辅助选择聚合Pi-1和Pi-2基因改良两系不育系稻瘟病抗性

以含广谱稻瘟病抗性基因Pi-1和Pi-2的BL122为供体,温敏核不育系GD-7S为受体,通过杂交、回交和自交并结合分子标记辅助选择,将Pi-1、Pi-2基因导入温敏核不育系GD-7S中,获得5个携带两个抗性基因的纯合改良不育株系。利用34个广东代表性稻瘟病菌株接种鉴定,5个改良株系的抗性频率为94.12%-97.06%,而对照GD-7S抗性频率仅为17.65%;自然病圃诱发鉴定5个改良株系的叶瘟和穗颈瘟均为0级,表现高抗。经自然条件和人工气候箱育性鉴定,改良株系与对照均为无或少花粉败育类型,自交结实率为0,说明不育起点温度与对照基本一致。统计分析表明,除剑叶长和每株穗数外,改良株系与对照在其他农艺性状方面均无显著差异。与恢复系L38杂交,改良株系的杂种F1与对照的F1大多农艺性状无显著差异,说明改良株系基本保持了GD-7S的农艺性状和配合力。

水稻抗褐飞虱基因Bph14和Bph15的分子标记辅助选择

【目的】褐飞虱是危害水稻的主要虫害之一,利用新的抗性基因和通过基因聚合培育抗性品种是目前防治褐飞虱最经济有效的方法之一。【方法】由药用野生稻衍生来的水稻品系B5对褐飞虱生物型1和2具有高度抗性,B5携带的抗性基因Bph14和Bph15分别被定位在第3和第4染色体上,本研究以B5为抗褐飞虱供体亲本,以优良杂交稻亲本9311和1826为受体亲本,通过复交和回交,分别利用与Bph14和Bph15紧密连锁的SSR标记MRG2329和MS5在分离群体中进行分子标记辅助选择,通过苗期分子标记检测和成株期农艺性状选择,【结果】最终获得一系列目标基因纯合且农艺性状优良的稳定株系。采用苗期群体鉴定技术,对其中的38份重点株系进行了抗虫鉴定,在26份Bph14单基因纯合株系中,除2份为中感外,92.31%的材料抗性水平在中抗以上,6份Bph15单基因纯合株系全为抗或高抗,聚合有Bph14和Bph15双基因的6份株系抗性都达到了高抗水平,抗性强于Bph14或Bph15单基因纯合株系。【结论】研究表明在育种进程中利用与Bph14和Bph15紧密连锁的分子标记开展抗褐飞虱分子标记辅助育种是一种有效的途径。

利用分子标记辅助选择聚合水稻Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因

近年来,优良食味粳稻品种南粳46、南粳5055和南粳9108在江苏等地大面积推广,促进了优质稻米产业的发展。但这些品种均不抗稻瘟病,且缺乏适合在淮北地区种植的中熟中粳型优良食味粳稻品种。本研究以同时携带稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b的江苏抗病、高产粳稻品种武粳15为母本,携带低直链淀粉含量基因Wx-mq的优良食味粳稻品种南粳5055为父本配置杂交组合进行聚合育种。利用Pi-ta和Pi-b基因的分子标记多重PCR体系以及Wx-mq基因的四引物扩增受阻突变体系PCR检测技术,分别在不同的分离世代对目标基因位点进行检测,结合田间多代选育、抗性鉴定和籽粒胚乳外观鉴定,成功地将Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因聚合于一体,选育出稻瘟病抗性好、食味品质优、产量高的水稻新品系"南粳0051",适合在江苏省淮北地区种植。本研究将三套自主研发的PCR检测体系成功应用于分子标记辅助选择,不仅为水稻多基因聚合育种提供了快捷、高效的选择方法,也为水稻抗病、优质育种创制了新的种质资源。

分子标记辅助选择改良特青及其杂交稻米的蒸煮与食味品质刘巧泉

特青是我国育成的一个超高产籼稻常规品种,同时也可作为两系杂交稻的重要亲本,但其直链淀粉含量较高,蒸煮与食味品质较差。采用水稻蜡质基因内的一个分子标记(称为PCR-AccⅠ)进行辅助选择育种,经回交转育向特青品种导入来自中等直链淀粉含量优质籼稻的Wx基因,选育了仍保持原有亲本主要农艺性状的3个优质品系特青TT-1、特青TT-2和特青TT-3。改良品系胚乳中Wx基因表达量较改良前明显下降,直链淀粉合成大幅减少,由改良前的28.5%成功下调至15%左右的中等偏低水平。用改良品系与培矮64S所配两系杂交组合仍能保持较高的结实率及其他优异农艺性状,而杂交稻米的直链淀粉含量明显改善。直链淀粉含量降低后对亲本及杂种稻米中胶稠度等其他蒸煮食味品质的改善也有明显作用。

通过分子标记辅助选择培育优良食味水稻新品种

为了培育食味品质优良、综合丰产性好的粳稻新品种,以高产粳稻品种武香粳14作母本,具有暗胚乳突变基因的优质粳稻品种关东194作父本配制杂交组合。利用与暗胚乳突变基因Wx-mq直接相关的单核苷酸差异,设计合成了CAPS标记,该标记能区分含或不含Wx-mq基因的纯合基因型和杂合基因型。利用该标记对武香粳14/关东194衍生的F5、F6株系进行辅助选择,筛选到含Wx-mq基因的纯合基因型,成熟后对胚乳淀粉性质的调查结果与分子检测结果完全一致,分子标记辅助选择效果达100%。最终将关东194的暗胚乳突变基因Wx-mq与高产基因聚合于一体,育成含有暗胚乳突变基因Wx-mq的优良食味粳稻新品种南粳46。

分子标记辅助选择抗稻白叶枯病基因在选育水稻广亲和恢复系上的应用

以IRBB21为Xa21 基因供体,广亲和恢复系4183为受体,进行1次杂交并回交3次,逐代用分子标记检测手段,导入广谱抗白叶枯病基因Xa21 ,在保持广亲和恢复系4183优良经济性状的基础上,增强其抗白叶枯病的能力,育成抗白叶枯病的广亲和恢复系抗4183,其抗性达到了IRBB21的抗性水平,且保持了 4183 的广亲和性、恢复性及优良的经济性状。并就杂交水稻白叶枯病的抗性改良及育种对策进行了讨论。

分子标记辅助选择聚合水稻暗胚乳突变基因Wx-mq和抗条纹叶枯病基因Stv-b^i

以江苏高产粳稻品种武运粳7号为母本,具有条纹叶枯病抗性基因Stv-bi和暗胚乳突变基因Wx-mq的日本粳稻品种关东194作父本配制杂交组合进行聚合育种。利用与Stv-bi基因共分离的SCAR标记及与暗胚乳突变基因Wx-mq紧密连锁的CAPS功能标记对其分离世代进行标记位点的检测,结合田间多代选育、抗性鉴定和籽粒胚乳外观鉴定,将条纹叶枯病抗性基因Stv-bi和暗胚乳突变基因Wx-mq同时转育到高产品种中,筛选、培育出优质、抗病、高产且农艺性状优良的水稻新品系宁9108。利用与水稻优质及抗病基因紧密连锁的分子标记,不仅初步建立了优质、抗病育种的分子标记辅助选择体系,也为水稻优质、抗病、高产育种提供了一种简单、快捷的选择方法和重要的中间材料。

分子标记辅助选择在水稻抗病虫基因聚合上的应用

稻瘟病、白叶枯病、褐飞虱和白背飞虱是危害水稻生产的主要病虫害。实践证明,培育抗病虫品种是控制水稻病虫害最经济和有效的途径。总结了目前已报道和定位的抗病虫基因的研究和利用情况,指出利用分子标记辅助选择聚合不同类型抗病虫基因到同一品种,可以提高品种抗性、拓宽抗谱,是水稻抗病虫品种培育的发展方向。

应用分子标记辅助选择培育抗稻白叶枯病光敏核不育系3418S

分子标记辅助选择 (MAS)因其对目标基因的快速准确选择为回交育种提供有效工具。本研究以回交转育为基础 ,逐代用分子标记检测导入广谱抗白叶枯病基因 X a2 1,在保持光敏核不育系 3418S原有优良性状和稳定育性的基础上 ,增强其抗白叶枯病的能力。育成抗白叶枯病的籼型光敏核不育系 3418S。其抗性达到了 IRBB2 1的抗性水平 ,且保持了 3418S的优良经济性状和明显的光敏核不育特性。

利用分子标记辅助选择改良温敏核不育系GD-8S的稻瘟病抗性

以含有广谱稻瘟病抗性基因Pi-1的籼稻材料BL122为供体,优质感病温敏核不育系GD-8S为受体,通过杂交、多次回交和自交结合分子标记辅助选择技术,将Pi-1基因导入GD-8S中。综合目标基因的分子检测、育性镜检、田间农艺性状表现以及遗传背景的回复率,筛选获得5个改良株系RGD8S-1、RGD8S-2、RGD8S-3、RGD8S-4和RGD8S-5。采用广东省具有代表性的33个菌株进行人工接种抗性鉴定,5个改良株系的抗性频率为75.76%～100.00%,而对照仅为9.09%。农艺性状分析表明,除剑叶长和每株穗数外,其余性状改良株系与对照无显著差异。这些改良株系可用于进一步测配选育高抗稻瘟病杂交稻新组合。

分子标记辅助选择Xa23基因培育杂交稻抗白叶枯病恢复系

水稻抗白叶枯病新基因Xa23抗谱广、抗性强,被定位在第11染色体上。以携带抗白叶枯病基因Xa23的抗病品系CBB23为抗源,以优良杂交稻亲本9311和1826为受体材料,采用杂交和复交,在分离群体中利用与Xa23紧密连锁的EST标记C189进行分子标记辅助选择,通过苗期分子标记检测和成株期农艺性状选择,获得160份目标基因纯合且农艺性状稳定的株系。使用鉴别菌系P6,采用人工剪叶接种法,在苗期和孕穗期对21份重点株系进行了抗性鉴定,所有株系在苗期和孕穗期都表现抗病。同时对3个不育系与其中5个株系配制的15个杂交组合进行了抗性鉴定,所有组合在苗期表现抗或中抗,在孕穗期表现抗。对其中6个杂交组合进行了品比试验,2个组合产量略低于对照两优培九,其余4个组合的产量均高于两优培九,用于测配的3个株系C6201、C6271和C6351有望作为杂交稻恢复系在生产中应用。研究表明在育种进程中利用与Xa23基因紧密连锁的分子标记C189开展抗白叶枯病分子标记辅助育种是一种有效的途径。

通过分子标记辅助选择技术选育携有水稻白叶枯病抗性基因Xa23的水稻株系

通过杂交和分子标记辅助选择技术,将亲本材料18113携有的水稻白叶枯病抗病基因Xa23导入亚种间恢复系H705和优质恢复系H706。利用EST标记C189检测目的基因,在18113/H705F3和18113/H706F3株系中,分别获得71和52份携有Xa23纯合基因型恢复系。采用水稻白叶枯病Ⅳ型小种代表菌株浙173进行剪叶接种,分别鉴定出61和44份抗病株系,它们的分子标记辅助选择准确率分别为85.92%和84.61%。研究结果表明,C189是检测Xa23基因的有效分子标记之一,不过,其假阳性的几率高于理论交换率的现象还有待于进一步研究。

利用高代回交和分子标记辅助选择建立水稻单片段代换系

以水稻品种华粳籼74为受体,以6个水稻品种为供体,通过高代回交和微卫星标记辅助选择相结合的方法,建立了水稻的一个单片段代换系群体。该群体由86个单片段代换系组成,其中52个在BC3F2中获得,34个在BC3F3中获得。每个单片段代换系只含有来自一个供体的一个染色体代换片段,而遗传背景与华粳籼74相同。这些单片段代换系的代换片段分布于水稻的12条染色体,代换片段的长度为1.5～56.3cM,平均长度为23.0cM。全部代换片段在水稻基因组上的覆盖率为57.1%。

分子标记辅助选择改良蜀恢527对白叶枯病的抗性

以含抗性基因Xa2 1和Xa4的抗白叶枯病近等基因系IRBB6 0为供体亲本 ,以不抗白叶枯病强恢复系蜀恢5 2 7为轮回受体亲本 ,连续回交 3代 ,自交 1代 ,在分离世代用分别与Xa2 1和Xa4紧密连锁的标记pTA2 48和MP12对目标基因Xa2 1和Xa4进行辅助选择 ,直至BC3F2 。在BC3F2 中选出株型、粒型、播抽期等农艺性状与蜀恢 5 2 7相似且pTA2 48和MP12的扩增带型纯合的 10个单株 ,用 10 0个RAPD和 12 0对SSR引物进行背景选择 ,决选出 5个单株 ,作为改良的蜀恢 5 2 7。抗性分析表明 ,这些改良的蜀恢 5 2 7株系对我国菌系CⅠ CⅦ和来自菲律宾的P1 和P6 均表现抗性 ,说明抗性基因已成功导入蜀恢 5 2 7中并表达。同时对pTA2 48和MP12在亲本间的多态性和选择的准确性也进行了分析 ,结果显示这两个标记在亲本间的多态性明显 ,共显性 ;选择的准确率分别在 97%和 83%以上 ,可以用其进行标记辅助选择。

优质蛋白玉米的分子标记辅助选择

综述了应用于优质蛋白玉米种质辅助选择的分子标记,提出了优质蛋白玉米的分子标记辅助选择策略;通过对回交家系赖氨酸分析和SSR分子标记检测结果,对该技术的可靠性进行了验证;考虑到成本核算和可操作性,认为该分子标记辅助选择技术,应用于育种实践是非常经济有效的。

高分子量谷蛋白5+10亚基和1B/1R易位分子标记辅助选择在小麦品质育种中的应用

谷蛋白亚基组成对小麦加工品质具有重要作用。以豫麦34、藁城8901和中优9507为优质亲本,以轮选987、石4185和周麦16为农艺回交亲本, 采用5+10亚基和1B/1R易位分子标记结合田间农艺性状选择, 育成4个BC2F4群体共 125个高代品系。2008—2009 年度, 将这些高代品系分别种植于北京和河南安阳, 分析了 5+10 亚基和 1B/1R易位对蛋白质含量、和面时间和峰值曲线面积等品质参数的影响。4个群体中蛋白质含量与和面时间、峰值曲线面积等参数变幅较大, 后代品系间品质差异明显, 5+10亚基可显著增加和面时间和峰值曲线面积,1B/1R易位对和面时间和峰值曲线面积的作用则受遗传背景的影响。和面时间和峰值曲线面积等主要品质参数还受亚基表达量的影响, 和面时间和峰值曲线面积与低分子量谷蛋白亚基含量呈显著正相关(r=0.38～0.74, P<0.05), 导入5+10亚基可显著增加高分子量和低分子量谷蛋白亚基含量; Glu-B3位点等位基因的变化对高分子量谷蛋白亚基含量的影响不显著, 对低分子量谷蛋白亚基含量的影响则因组合而异。通过有限回交, 育种早代在室内采用5+10优质亚基和1B/1R易位分子标记辅助选择, 结合田间农艺性状选择, 可以加速培育优质新品种。