大麦加倍单倍体(DH群体)的建立及其在遗传育种中的应用

大麦加倍单倍体 (DH群体 )建立的方法很多 ,目前在大麦遗传育种中运用较多的主要有球茎大麦法、花药培养法和小孢子培养法等三种。大麦DH群体不仅为遗传学、形态发生学和分子生物学等基础研究提供了丰富的背景和遗传稳定的材料 ,而且对于单倍体的育种实践也有重要意义。本文简要综述大麦DH群体的建立方法及其在遗传育种中的应用 。

玉米单倍体加倍(DH)系籽粒性状表现的研究

玉米单倍体育种是快速选育纯合自交系的方法。研究利用单倍体诱导系,对来自BSSS杂种优势群的两个自交系BX08和BX19的杂交F1进行诱导获得单倍体,又经加倍获得33个加倍纯合系(DH),分析单倍体加倍纯合系与两个亲本及F1杂交种的果穗及籽粒性状表现。结果表明,单倍体加倍系的籽粒容积和质量比亲本籽粒都有所提高,子代的农艺性状获得显著改善,说明发生单倍体不是基因随机分离的结果,单倍体育种存在选择压力,有利于优良基因的累积,淘汰不良基因。

六棱大麦加倍单倍体群体网斑病抗性基因的QTL图谱分析

由Pyrenoph Orateres f．teres引起的网斑病是全世界大麦生产的一种毁灭性叶病害。鉴定抗性种质和研究其遗传性是非常重要的。采用1个六棱大麦品种‘Chevron’作亲本来构建1个加倍单倍体（DH）群体，该群体用于绘制赤霉丝疫病（FHB）抗性的分子图谱。研究发现这个六棱大麦品种‘Chevron’也抗网斑病。

单倍体诱导系在玉米育种研究中的初探

利用3个单倍体诱导系与8个不同基因型母本(普通玉米、甜玉米、糯玉米和甜糯玉米)杂交诱导,根据籽粒颜色、根尖染色体压片、气孔密度并结合田间植株表现鉴定单倍体,并利用秋水仙素处理加倍。结果表明,不同诱导系间诱导率存在差异,MT041平均单倍体诱导率显著高于其他2个诱导系,诱导率为4.17%;不同基因型母本间也存在显著差异,糯玉米和普通玉米材料单倍体率显著高于甜玉米,甜糯玉米杂交种对甜玉米单倍体提高有利。0.06%秋水仙素溶液浸根加倍效果显著高于0.02%浓度,但高浓度的秋水仙素处理成苗率不高,结果表明加倍技术仍然是制约DH育种技术广泛应用的瓶颈。

玉米单倍体高效加倍技术规范

根据多年来玉米单倍体育种研究的理论和实践,结合国内外单倍体育种的成功经验,组装集成了"玉米单倍体高效加倍技术规范"(仅供参照试用)。本规范是玉米单倍体人工(化学)加倍的基本操作程序,适用于利用杂交诱导单倍体快速选育玉米自交系技术,主要包括单倍体种植、单倍体植株确认、高效加倍技术、单倍体植株的授粉与收获、获得DH系等5个技术环节。按此技术规程操作,可显著提高单倍体的加倍率和育种成效。

二甲基亚砜(DMSO)对烟草单倍体植株的染色体加倍效应

为提高烟草单倍体技术中的染色体加倍率,本文研究了运用二甲基亚砜(Dimethylsurfoxide,DMSO)混合秋水仙碱对烟草花培单倍体苗进行加倍的方法。结果表明:20g/L DMSO混合4g/L的秋水仙碱溶液对烟草花培单倍体苗的加倍率较单独使用秋水仙碱的加倍率提高2倍以上;运用该方法,作者在两年内成功构建烟草DH群体。

大麦苗期根系和茎叶性状的QTL定位分析

以耐湿大麦品种泰兴9425与湿害敏感品种Franklin构建的DH系及亲本为材料,在湿害胁迫条件下,考察了大麦苗期与耐湿性相关的根长、根鲜质量、根干质量、茎叶鲜质量和茎叶干质量,各性状均表现为连续分布,且都存在一定数量的双向超亲遗传类型,为多基因控制的数量性状。结合已构建的分子连锁图谱,采用Windows QTL Cartog-rapher 2.5软件中的复合区间作图法进行QTL定位分析。5个根系及茎叶性状共检测到13个QTL,除第2、5染色体外,其他染色体上均有分布,LOD值为2.59-3.83,对表型变异的解释率为10.99%-20.7%。其中最大根长检测到2个QTL,控制根系鲜质量和干质量的QTL分别为2,3个,与茎叶鲜质量和干质量相关的均为3个。在第6、7染色体存在QTL成簇分布的现象,表明可能存在一因多效或QTL紧密连锁的情况。为大麦苗期耐湿相关根系性状的分子标记辅助选择育种奠定了基础。

普通小麦(T.aestivum L.)不同作图群体抽穗期QTL分析

【目的】对小麦抽穗期进行数量性状位点(QTL)分析。【方法】以旱选10号/鲁麦14和温麦6号/山红麦两个作图群体为材料,在大田及温室条件下,观察小麦抽穗期等性状。利用混合线性模型,进行QTL分析。【结果】抽穗期在两个作图群体中均呈现连续分布,表现为多基因控制的数量性状;共检测到9个QTL位点,分别位于染色体2D、3B(2个)、3D、4A、5B、6B、6D和7D上,对抽穗期的贡献率在3.97%～22.91%之间;有15组QTL位点之间存在基因互作效应,互作的加性效应大小范围为0.77～2.16 d,互作效应对性状的贡献率在4.35%～21.44%之间。【结论】抽穗期QTL的检测受环境影响较大;抽穗期QTL位点在染色体上的分布较多;不同染色体间则存在基因互作现象。

基于自然加倍为主体的DH双轮回选择玉米育种技术体系的构思

依据相关理论和育种实践提出,在单倍体规模化育种技术基础上,应用单倍体轮选遗传修复原理,纳入主体杂优模式双向轮回选择育种理念,融入分子辅助设计、数据采集与分析处理等现代技术,构建＂基于自然加倍为主体的单倍体双轮回育种集成技术体系＂。通过对主体杂优模式的双向DH轮回循环选择改良,逐步累加农艺性状相关有益基因频率,快速聚合雄穗自然加倍基因,随育种进程逐步深入,形成两个相互对应的单倍体高自然加倍商业化核心种质群,逐步摆脱复杂苛刻的实验室或工厂化加倍技术环节,步入简捷高效的单倍体田间自然加倍技术体系。该体系能够实现育种技术全新跨越,大幅度提高育种效率,缩短育种年限,简化操作流程。

水、旱栽培条件下稻谷粒型和粒重的相关分析及其QTL定位

为了解水、旱栽培条件下水稻粒形和粒重的表型及QTL变化，以陆稻品种IRAT109和水稻品种越富构建的双单倍体群体为材料，系统分析了稻谷粒长、粒宽、粒重及长宽比在水、旱栽培条件下的相关性，并进行了数量性状基因位点的比较定位。结果表明，水、旱条件下，粒长与长宽比和粒重均呈极显著正相关；粒宽与长宽比呈极显著负相关，与粒重极显著正相关，4个性状在水、旱条件间相关性都达极显著正相关。其中粒长的相关系数最高，达0．817，粒宽的相关系数最低，为0．457。表明粒长受水分影响最小而粒宽受水分影响较大。粒重、长宽比介于二者之间。两种条件下共检测到14个QTLs，分布于水稻1、5、6、7、10和12染色体上，其中控制粒长的5个，LOD值为1．93—5．11，贡献率为5．97％-28．85％；控制粒宽的1个，LOD值为2．39，贡献率为12．76％；控制长宽比的3个，LOD值为2．08-4．60。贡献率为7．78％。21．89％；控制粒重的5个，LOD值为2．68—9．45，贡献率为4．1％-14．8％。其中控制粒长的qGL-5及控制粒重的qGWt-1a和qGWt-1b在水、旱条件下均能检测到，在抗旱育种中可用于分子标记辅助选择籽粒性状。QTL分析的结果进一步验证了表型分析结果，粒宽相对易受土壤水分影响，粒长、粒重和长宽比，受水分胁迫影响较小，遗传比较稳定。

水稻苗期耐旱性基因位点及其互作的分析

随着全球水资源的日益贫乏和旱灾的日趋严重 ,水稻耐旱性的研究越来越重要。对籼稻窄叶青 8号 (ZYQ8)和粳稻京系 17(JX17)以及由它们构建的加倍单倍体 (DH)群体 ,参照国际水稻研究所的耐旱鉴定方法 ,在苗期进行断水 ,调查其耐旱性。利用该群体的分子连锁图谱进行数量性状座位 (QTL)区间作图分析 ,共检测到 2个耐旱的QTL(qDT 5和qDT 12 ) ,分别位于第 5染色体的GA4 1～GA2 5 7之间和第 12染色体的RG4 5 7～Y12 817R之间 ,这两个QTL的加性效应均来自ZYQ8的等位基因。用Epistat软件检测到 2个单位点 ,即GA2 5 7和Y12 817R ,与区间作图分析的结果一致。Epistat还检测到与GA2 5 7互作的 3个位点 (RG5 4 1、G318和G192 ,分别位于第 1、4和 8染色体上 )和与Y12 817R互作的 1个位点 (CT2 34,位于第 3染色体上 )。

水稻柱头外露率的QTL分析

利用高柱头外露率的籼稻窄叶青 8号 (ZYQ8)和极低外露率的粳稻京系 17(JX17)以及由它们构建的加倍单倍体 (DH)群体 ,在海南对各DH株系的柱头外露率进行调查 ,并使用该群体的分子连锁图谱进行数量性状座位(QTL)分析。共检测到 2个控制水稻柱头外露率的QTL(qPES 2 ,qPES 3) ,分别位于第 2、第 3染色体 ;并发现控制柱头单边外露率的QTL与柱头外露率完全一致 ,而控制柱头双边外露率的QTL只在第 2染色体上检测到 ;其增效基因均来源于ZYQ8。同时定位的控制穗粒数的QTL位于第 6染色体和第 8染色体上 ,与柱头外露率之间没有连锁关系。

水稻苗期耐淹相关性状QTL分析

以相同淹水条件下存活率差异较大的籼稻TN1与粳稻春江06（CJ06）为亲本构建的DH群体为试材，考察了DH群体及其双亲与苗期耐淹相关的5个性状，各性状均表现为连续分布，且都存在一定数量的双向超亲遗传类型，受多基因控制。使用分子连锁图谱进行QTL分析，共检测到16个与苗期耐淹有关的QTL，包括4个中胚轴长度QTL、3个株高QTL、3个存活率QTL、3个干重相对受害率QTL和3个叶绿素受损指数QTL，分别位于第1、2、3、4、6、8、9和12染色体。所有QTL的LOD值介于2．26～4．64；存活率qL-4、qL-8和qL-9的LOD值分别为3．10、3．02和3．78，对表型变异的贡献率分别为17．2％、14．3％和41．1％。在第一染色体上的RM3412～RM6716区间同时检测到控制株高和干重相对受害率的QTL，说明株高与干重相对受害率在水稻苗期淹水条件下存在密切的遗传关系。揭示水稻的耐淹特性是一个多基因控制的复杂性状。

水稻分蘖角度的QTLs分析

分蘖角度是水稻株型构成的重要性状之一，在育种上具有极其重要的意义。利用分率角度差异显著的１对舢粳亲本，将其杂交Ｆ１代花培加倍，构建了１个ＤＨ群体，考察了１１５个ＤＨ株系的分蘖角度，并使用该群体构建的分子图谱进行数量性状座位（ＱＴＬｓ）分析。分别在第９和１２染色体上检测３个ＱＴ Ｌｓ （ｑＴＡ－ ９ａ、ｑＴＡ－ ９ｂ和ｑＴＡ－ ２），贡献率分别为２２．７％、１１．９％和２０．９％，其加性效应均为负，表明由分蘖角度较大的窄叶青８号的基因控制，并讨论了这种由主效和微效基因控制的分蘖性状在育种学上的应用。

栽培稻旱胁迫叶片相关性状的遗传解析(英文)

利用籼稻窄叶青 8号 (ZYQ8)和粳稻京系 17(JX17)衍生的加倍单倍体 (DH)群体 12 7个株系 ,2 0 0 2年在杭州采用田间断水法栽培 ,在水分胁迫下 ,对叶片的卷叶、相对含水量和电导率 3个性状进行了评价和QTL分析。结果表明 ,3个性状在DH群体中均存在双向超亲分离 ,接近正态分布 ,受数量性状基因的控制 ;检测到影响这些性状的6个QTL ,其中卷叶 3个 (qLR 1,qLR 5和qLR 11)、相对含水量 2个 (qRWC 1和qRWC 6)和电导率 1个 (qREC 6)。旱胁迫时 ,目测卷叶方便易行 ,适于对大批品种或资源筛选 。

水稻米粒延伸性的遗传剖析

以籼稻ZYQ8与粳稻JX17为亲本的DH群体作为研究材料 ,考察DH群体及双亲的米粒延伸率相关性状 ,并使用该群体的分子连锁图谱进行QTL分析。共检测到 14个与稻米延伸性有关的QTL ,包括 2个粒长QTL、7个饭粒长QTL和 5个米粒延伸率QTL ,分别位于第 1、2、3、5、6、7、10、11和 12染色体。所有QTL的LOD值介于2 2 6～ 9 2 5 ,分别解释性状变异的 5 31%～ 17 2 1%。在第 3染色体上的G2 4 9～G16 4、第 6染色体上的G30～RZ5 16和第 10染色体上的G10 82～GA2 2 3区间同时检测到控制饭粒长和米粒延伸率的QTL。米粒延伸性受多基因控制 ,Wx基因与位于第 6染色体上的 qCRE 6的G30～RZ5 16区间相近 。

水稻苗期耐旱性基因位点及其互作的分析

滕胜等对籼稻窄叶青8号（ZYQ8）和粳稻京系17（JX17）以及由它们构建的加倍单倍体（DH）群体，参照国际水稻研究所的耐旱鉴定方法，在苗期进行断水，调查其耐旱性。利用该群体的分子连锁图谱进行数量性状位点（QTL）区间作图分析，共检测到2个耐旱的QTL（qDT25和qDT212），分别位于第5染色体的GA41～GA257之间和第12染色体的RG457-Y12817R之间，这两个QTL的加性效应均来自ZYQ8的等位基因。用Epistat软件检测到2个位点，即GA257和Y12817R，与区间作图分析的结果一致。Epistat还检测到与GA257互作的3个位点（RG541、G318和G192，分别位于第1、4和8染色体上）和与Y12817R互作的1个位点（CT234，位于第3染色体上）。