质量-数量性状的遗传分析 Ⅲ.受三倍体遗传控制的胚乳性状

将二倍体质量-数量性状的遗传分析方法推广应用于受三倍体遗传控制的胚乳性状.给出了加性-显性模型下有关胚乳世代的平均数和遗传方差的分量.以稻米胚乳的糊化温度(以碱扩散值表示,简记为ASV)为例演示了分析程序.结果表明被研究组合ASV的遗传涉及一个主基因和若干微基因.根据分离世代中胚乳ASV的株平均数和方差,可以毫不含糊地将该主基因划分为三种基因型.微基因造成的变异尺度约为主基因的1/4.这些结果证明了本文分析方法的实践可行性.

利用三倍体胚乳遗传模型定位玉米籽粒淀粉含量QTL

在两种环境条件下种植以普通玉米自交系丹232和爆裂玉米自交系N04为亲本构建的259个F2:3家系群体,采用SSR标记构建了包含183个标记的玉米遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组1 762．2 cM,标记间平均距离为9．6 cM。利用三倍体胚乳遗传模型和区间作图方法对籽粒淀粉含量进行了QTL定位和遗传效应分析,春、夏播条件下共检测到10个QTL,春播条件下检测到的QTL在夏播均被检测到,分别位于第1、3、4、5、7染色体上,可解释淀粉的表型总变异分别为36．84％和72．65％,单个QTL解释表型变异介于4．74％～11．26％。在检测到的QTL中,有2个QTL的遗传作用方式在春播均表现为超显性,而夏播分别为加性和部分显性;其他2个为加性,1个为部分显性,5个为超显性。3个QTL的增效基因来自丹232,其余QTL的增效基因均来自N04。

利用三倍体胚乳遗传模型定位爆裂玉米膨爆特性QTL

【目的】探讨爆裂玉米膨爆特性的分子遗传基础,为遗传改良和分子标记辅助选择提供有益信息。【方法】以普通玉米自交系丹232和爆裂玉米自交系N04为亲本构建259个F2﹕3家系群体,利用SSR标记构建分子标记遗传图谱,利用三倍体胚乳遗传模型和区间作图法对F2﹕3群体在两种环境条件下的膨爆特性进行了QTL定位和效应分析。【结果】构建的爆裂玉米SSR遗传连锁图谱包含183个标记,覆盖玉米基因组1762.2cM,标记间平均距离为9.63cM。爆裂玉米的膨爆特性是由效应不等的多基因控制的数量性状,同时受环境条件的影响。两种环境条件下共检测到18个爆花率QTL,17个膨化体积QTL和21个膨化倍数QTL。单个QTL可解释的表型变异介于4.4%～28.0%,可解释的表型总变异为65.8%～96.6%,基因的作用方式为加性、部分显性、显性和超显性的QTL数目分别为2、1、4、20和1、5、1、22,超显性在膨爆特性的遗传中起着最重要的作用。【结论】与以往膨爆特性以加性效应遗传为主的研究结果不一致的主要原因在于三倍体胚乳模型对显性效应的细分和对显性效应较小QTL的显性效应的高估。

利用三倍体胚乳遗传模型定位爆裂玉米子粒蛋白含量QTL

在两种环境条件下种植以普通玉米自交系丹232和爆裂玉米自交系N04为亲本构建的259个F23∶家系群体,采用SSR标记构建了包含183个标记的爆裂玉米遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组1762.2cM,标记间平均距离为9.6cM。利用三倍体胚乳遗传模型和区间作图方法对子粒蛋白含量进行了QTL定位和效应分析。在春、夏播条件下均检测到6个QTL,分别位于第1、3、4、6、7和第8染色体上,其中春、夏播条件下都检测到的QTL有3个,可解释的表型总变异分别为42.85%和53.19%,单个QTL可解释的表型变异为4.50%～17.70%。表现为加性、部分显性、显性和超显性的QTL数目分别为2、2、2和6。3个QTL的增效基因均来自丹232,其余QTL的增效基因均来自N04。

小麦蛋白质含量和沉淀值的遗传研究

应用胚乳性状的遗传模型,以6×6双列设计研究了小麦蛋白质含量及沉淀值的遗传。结果表明:小麦F_2代籽粒的蛋白质含量的遗传符合加性-显性模型;沉淀值的遗传符合加性-显性-上位性模型。控制蛋白质含量和沉淀值的基因作用方式为超显性,显性作用大于加性作用。F_2群体中显性等位基因的频率与隐性等位基因的频率不等。本文还比较了二倍体模型与三倍体模型的异同,讨论了小麦蛋白质含量及沉淀值的改良与选择问题。

基于株平均值的胚乳性状QTL作图的极大似然方法

根据三倍体胚乳性状的数量遗传模型,发展出一种新的专用于胚乳性状数量基因座位(QTL)区间作图的统计方法。该方法以分离群体中各植株的分子标记基因型以及植株上若干粒种子胚乳性状的平均值为数据模式,采用基于平均值混合分布理论的极大似然方法进行QTL分析。QTL效应估计通过EM算法实现。由于该方法利用标记基因型内QTL基因型的混合分布特性,因此,它比同样基于株平均值的最小平方QTL分析方法以及迭代重新加权最小平方QTL分析方法具有更高的统计功效和精确度。方法的可行性和有效性通过计算机模拟数据分析得到了进一步验证。

西番莲胚乳愈伤组织诱导和三倍体植株再生

用紫果西番莲种子的胚乳作外植体离体培养 ,在MS +BA 0 .2mg/L +NAA 2 .0mg/L培养基上诱导获得乳白色或淡黄色结构致密的愈伤组织 ,诱导频率达到 84.7%。愈伤组织在MS +BA 2mg/L +NAA 0 .2mg/L上分化不定芽的频率最高 ,达 6 5 % ,增殖系数达到 5 .2。再生的不定芽在 1/ 2MS+IBA 1mg/L上诱导生根的效果好 ,生根率达 6 3%。再生植株经根尖染色体计数有 95 .3%的细胞染色体数目为 2n =3x =2 7,证明再生植株为三倍体。

基于单粒观察值的胚乳性状QTL图的构建方法

谷物胚乳性状是决定谷物品质的一类重要性状。由于胚乳是由雌性的两个极核和雄性的一个精核受精发育而形成的三倍体组织,因此胚乳性状的遗传基础要比通常的二倍体农艺性状复杂得多。本文根据三倍体胚乳性状的数量遗传模型,提出利用分布于染色体上的所有分子标记对胚乳性状数量基因座位(QTL)进行区间作图的极大似然估计方法。该方法以分离群体中各植株的分子标记基因型以及植株上若干粒种子胚乳性状的单粒观测值为数据模式进行QTL分析。由于该方法充分利用标记基因型内QTL基因型的混合分布特性,因此,它不仅可以精确定位控制胚乳性状的多个QTL,同时还可估计各QTL的两个显性效应。通过计算机模拟数据分析进一步验证了方法的可行性和有效性。

红江橙胚乳愈伤组织诱导和三倍体植株再生

以'红江橙'(Citrus sinensis (L.) Osb.)自然授粉12-16周的幼果为材料、剥取细胞形成中后期的胚乳进行培养。结果表明:低温处理的幼果的胚乳形成愈伤组织的频率有所提高;来自预培养在 MT 分别附加 NAA、GA、BA 的三种培养基中2-6天的胚乳,愈伤组织诱导率明显提高,其中以含 NAA 条件下预培养2天的诱导效果最好,诱导率达22.9%。 2,4-D 是诱导胚乳愈伤组织的主要因素,它与 BA、CH 配合效果更好,诱导率高达33.3%。胚乳愈伤组织先培养于 MT+BA 或 GA_3中30天后,转至不同氮源或激素条件下 20天左右再转回相应的 MT+BA 或 GA_3中,形成胚状体和芽原基。芽原基在单独 BA 或与 GA_3配合条件下形成芽,胚状体在单独 GA_3或再加 BA 的条件下发育成植株。胚乳植株有79.4%的细胞染色体数目2n=26-27,证明再生植株为三倍体。胚乳植株通过嫁接,首次成功地移植于土壤中生长。

胚乳性状的遗传模型和世代平均数

谷类作物的胚乳是三倍体组织,胚乳性状受3N遗传控制。本文分析了胚乳性状的遗传特征,建立了相应的遗传模型,推导了世代群体的平均数分量,并提出了研究胚乳性状基因效应的一些简单的交配设计。

巴戟天胚乳诱导愈伤组织及三倍体再生

目的：利用巴戟天种子内胚乳为外植体进行离体培养获得三倍体。方法：选取未成熟巴戟天种子内胚乳,置于不同培养基上诱导愈伤组织和分化再生植株,并对植株倍性进行根尖染色体鉴定。结果：在MS＋2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸）2.0 mg/L＋6-BA（6-苄基嘌呤）1.0 mg/L培养基上诱导获得愈伤组织,诱导频率达58.9%。愈伤组织在MS＋6-BA1.0-2.0 mg/L＋IBA 0.1-0.5 mg/L分化培养基上分化出不定芽。不定芽在1/2 MS＋IBA 0.5 mg/L上诱导生根,生根率100%。再生植株根尖细胞染色体数目为2 n=3 x=33。结论：利用巴戟天胚乳培养获得三倍体是创造多倍体新种质的有效途径。

玉米籽粒性状的遗传效应分析

采用三倍体胚乳遗传模型，对一组５×４不完全双列杂交设计及其衍生世代的粒长、粒宽、粒厚和粒重４个籽粒性状进行了遗传分析。结果表明，多数性状同时受胚乳、母体和细胞质３套不同遗传体系的控制，且以母体遗传效应的控制为主；母体杂合显性效应对粒长、粒宽和粒重有较强的增值作用，母体杂种优势的利用是提高其基因型值得有效方法；现有的亲本中，多数细胞质效应与母体效应的作用方向相反，核质重组在遗传改良上有一定的应用潜力。

超甜玉米种子发芽性状的遗传效应分析

以５个超甜玉米自交系和４个普通玉米自交系为亲本，ＮＣⅡ设计采用三倍体胚乳遗传模型，分析ｓｈ２基因及微效多基因对玉米种子发芽性状的遗传效应。结果表明：发芽势的遗传以直接显性效应。细胞质效应及母体加性效应的控制为主；发芽率以直接显性效应、母体效应为主；粒重以直接加性效应、细胞质效应及母体显性效应为主；α－淀粉酶活力，主要受直接显性效应、细胞质效应、母体显性效应控制。对各性状的遗传率分析表明，发芽势的遗传率由直接遗传率、细胞遗传率、母体遗传率组成，总遗传率为７８．４％。发芽率和α－淀粉酶活力的遗传率以直接遗传率和母体遗传率为主，分别达７３．５％和９５．７％。粒重遗传率由直接遗传率、母体遗传率和细胞质遗传率三者组成，高达９４．２％。细胞质效应只在发芽前期５天内有作用。超甜玉米种子发芽性状属于具有主基因效应的数量—质量性状，它们受到主基因和微效多基因的共同控制。本研究表明，利用超甜玉米中存在的微效多基因，可以克服ｓｈ２基因对玉米发芽性状的负效应。

五种枸杞植物胚乳培养三倍体的诱导研究

选取宁夏农林科学院枸杞研究中心培育的5种优质枸杞品种(系),研究了不同激素配比的培养基以及胚因子对不同基因枸杞胚乳诱导及分化的影响,以选择适合不同品种枸杞胚乳植株再生的最佳条件,从而进行三倍体育种。结果表明:5种材料都诱导出了愈伤组织,在不去胚情况下,最高诱导效率达到80.0%;将愈伤组织分别转入5种激素配比的分化培养基中,MS+0.2 mg/L 6-BA+0.01 mg/L NAA+3%蔗糖+0.4%琼脂为最适分化培养基,且宁杞3号分化率最高达10.7%;将分化出的绿色小芽转入1/2MS+0.01 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA生根培养基中诱导生根,15 d后形成再生植株。

作物数量遗传研究回顾与展望

数量遗传学是遗传学的重要分支,是进化研究和动植物育种的重要理论基础。扬州大学数量遗传研究室长期从事作物数量性状遗传分析方法和应用研究工作。系统综述了该团队30余年来在三倍体胚乳性状数量遗传模型和分析方法、作物质量-数量性状遗传分析方法、数量性状基因定位方法以及作物全基因组选择育种模型构建和分析方法等方面的研究进展,并对后基因组时代的数量遗传研究进行了展望。

植物无籽果实发生机理研究综述

无籽果实以其含糖量高、口感好、食用方便等优点一直深受人们的喜爱。但无籽果实发生的机理并不都是一样的,本文从两大方面阐述了无籽果实产生的原因,对植物无籽果实新品种的研究培育提供理论依据。

禾本科三倍体:形成、鉴定与利用

禾本科三倍体的形成途径包括2n配子融合、倍性间杂交、多精受精和胚乳培养。其中,2n配子融合和倍性间杂交分别为自然界和人工合成三倍体的主要途径。该文介绍了形态学观测、染色体分析、流式细胞术和分子标记等倍性鉴定方法在禾本科三倍体中的应用及其优缺点。目前,三倍体在禾谷类作物中无直接应用价值,但可作为通往多倍体、非整倍体和转移异源基因的遗传桥梁。多年生禾本科三倍体(特别是异源三倍体)在饲草或能源作物中已得到广泛应用,在该类型禾本科作物中均可直接尝试三倍体育种。多倍体的三倍体育种和无融合生殖三倍体育种可作为未来禾本科三倍体的研究方向。三倍性胚乳培养可以一步合成三倍体,多精受精可以实现遗传上3个不同基因组的一步融合,在三倍体研究中应予以重视。鉴于2n配子融合、多精受精的稀有特性和倍性间杂交、胚乳培养频繁的染色体变异,高通量三倍体鉴定技术的发展将是三倍体研究实现突破的关键。

盾叶薯蓣胚乳再生体系的建立及其染色体倍性鉴定

以盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis)的胚乳为外植体,研究了不同植物生长调节剂对胚乳愈伤组织诱导及植株再生的影响,并鉴定了再生植株。结果表明:愈伤组织诱导形成的适宜培养基为MS+2.0mg·L–12,4-D+0.5mg·L–16-BA,不定芽分化的适宜培养基为MS+2.0mg·L–16-BA+0.1mg·L–1NAA,生根的适宜培养基为1/2MS+0.3mg·L–1NAA;再生植株炼苗移栽后,成活率可达80%;对获得的再生植株腋芽生长点进行染色体制片观察,发现染色体数目为20的细胞占观察细胞总数的10%,染色体数目为21–29的细胞占16%,染色体数为30的细胞占74%;获得了三倍体植株。