粳稻杂种劣势的遗传及表型特性分析

杂种优势是自然界的一种普遍现象,但在杂交水稻育种实践中也时常发现杂种劣势现象,为了更好地阐明杂交育种理论和揭示品种本质有必要对杂种劣势的遗传机理进行更深层次的研究。本研究旨在通过两个韩国粳稻品种(Aranghyangchalbyeo和Sanghaehyangheolua)及其正反交后代(F1,F2)特性的比较,解析水稻杂种劣势的表型、类别及其遗传模式。形态学分析表明,正反交F1植株的劣势表现均明显、稳定且不受环境影响,主要农艺性状的中亲劣势值均为负值,其中F1的株高、分蘖数和结实率与亲本相比显著降低(P<0.01);F1劣势表现从发芽后第5d开始,地下部的劣势表现比地上部更为明显。细胞组织结构观察表明,分蘖盛期F1劣势植株叶片发育正常,而其根部气腔发育较亲本迟缓,从而阻碍了地上部与地下部的通气情况,因此也影响了整个植株的正常生长。遗传学分析发现,该劣势组合成熟期F2群体中正常与劣势植株呈现7:9的分离,结合分蘖盛期该F2群体株高的分离模式,推断该杂种劣势的表型是由两个互补的显性基因控制。该研究结果为揭示杂种劣势的多样性及分子遗传机制提供了新思路。

濒危红树杂交种海南海桑的杂种劣势与其根际微生物的关联分析

【目的】研究杂交物种与亲本的形态生理特征差异,有助于理解物种的形成和进化机制。【方法】植物学研究发现红树植物杯萼海桑(Sonneratia alba)和卵叶海桑(Sonneratia ovata)的自然杂交后代海南海桑(Sonneratia×hainanensis)表现出明显的生长劣势,本研究通过Illumina高通量测序技术,分析杂交后代与亲本根际微生物细菌与真菌群落差异,解析子代杂种劣势原因。【结果】主坐标分析表明,虽然3种植物根际细菌和真菌群落不存在显著差异,但子代海南海桑根际群落结构和组成与生存力较强的母本差异较大,与父本更为相似。物种组成分析表明,细菌分布于76门320科388属,优势的假单胞菌门(Pseudomonadota)在3种植物根际相对丰度都超过41.00%,其中子代丰度为55.33%,高于其亲本。属水平上,脱硫球菌属(Desulfococcus,3.23%)和红游动菌属(Rhodoplanes,0.94%)等18个共有属占据测序总量15.77%,但在子代中,8个耐盐菌属的丰度明显降低,如深海弯曲杆菌属(Mariprofundus),可能影响到子代的盐耐受性。真菌群落中的子囊菌门(41.89%)与担子菌门(4.53%)为优势菌门,但在子代中的丰度均显著低于亲本,并且特征优势属也不同。原核生物分类单元功能注释(functional annotation of prokaryotic taxa,FAPROTAX)功能预测发现,红树林的原核微生物参与了硫代谢和氮代谢过程,但在细菌群落中,虽然子代的Shannon指数和Simpson指数均显著高于母本,但母本中一些与氮循环相关的高丰度类群并未在子代中得到继承,如B-42(unclassified Trueperaceae)、Mariprofundus和氧化硫单胞菌属(Sulfurimonas)。土壤理化性质也显示,子代全氮和全磷的含量均显著低于其母本,一些与氮含量呈显著正相关的类群,如细菌中的Mariprofundus和B-42,真菌中的曲霉属(Aspergillus)和红酵母属(Rhodotorula),在子代中均有所减少。【结论】本研究有助于从土壤根际微生物视角进一步了解海南海桑的杂种劣势原因。

水稻杂种劣势相关亲本的全基因组重测序及其遗传变异分析

杂种劣势是在产量、生物量以及其它一些农艺性状表现与杂种优势相反的一种现象,而在杂种劣势的相关分子机理研究方面很少受到关注。为了解析杂种劣势的相关分子机理,本研究旨在利用杂种劣势相关的3个粳稻品种‘Aranghyangchalbyeo’(CH7)、‘Sanghaehyangheolua’(CH8)和‘Shinseonchalbyeo’(CH9)进行全基因组重测序,分析全基因组序列变异,解析杂种劣势的遗传基础。通过与粳稻品种‘日本晴’参考基因组的比对分析,在CH7、CH8和CH9基因组中分别获得了574551个、1026428个和792465个变异位点,包括SNPs和InDels变异位点。同时,基于基因组的拷贝数变异(CNVs)检测,在CH7、CH8和CH9基因组中分别获得了5698个、6872个和6133个拷贝数变异位点。此外,本研究也发现CH7、CH8和CH9基因组的变异位点在水稻的12条染色体上的分布是不均匀的。这些结果明确了相关基因组中的变异位点信息,为进一步研究杂种劣势的遗传机理提供了基础。

粳稻亚种内杂种劣势遗传特性分析及其相关基因的克隆

杂种劣势是存在于自然种群之间的一种合子后生殖障碍,水稻杂种劣势的研究有利于探讨种间、亚种间和亚种内杂交不亲和原因,对建立新的杂种优势利用模式具有重要的理论及实践意义。本研究旨在通过对三个韩国粳稻劣势亲本"Aranghyangchalbyeo"(CH7)、"Sanghaehyangheolua"(CH8)和"Shinseonchalbyeo"(CH9)及其杂交后代(F1, F2)的生物学特征、特性进行比较,解析水稻粳稻亚种内杂种劣势的遗传模式;同时利用单倍型分析和图位克隆比对,探明CH8和CH9两个劣势亲本中所携带的劣势相关基因序列差异。结果表明,携带劣势基因的亲本自身生长正常,但正反交后F1表现稳定且明显的杂种劣势,F2群体中劣势植株与正常植株呈现9:7的分离,推断该杂种劣势的表型由两个互补的显性基因控制;劣势亲本CH8第1号染色体携带了稀有的劣势基因Hwc1;劣势亲本CH9不携带Hwc1和Hwc2基因,可能携带了其他劣势基因。该结果为揭示杂种劣势的基因多样性及分子遗传机制提供了科学依据。

家畜杂种优势利用的意义及其前景展望

介绍了家畜杂种优势现象及其在生产上的意义,阐述了家畜杂种优势利用的概念与理论基础,展望了家畜杂种优势利用的前景。