水稻群体育种理论与实践

水稻群体育种是以光温敏核不育水稻为遗传载体,借助它的生态不育特性,建立多亲本天然授粉的杂交群体。在F2、F3……进行生态育种和常规育种的双向选择,即选择优良不育株,育成新的光温敏核不育系。选择可育株,育成新的常规水稻品种。在F2、F3……代收取不育株的天然杂交种,构建新一轮杂交群体。作者利用群体育种技术已育成通过辽宁省审定的粳型水稻光敏核不育系GB028S和常规水稻品种盐丰47。

唐山玉米群体育种发展战略及研究进展

唐山市农业科学研究所自20世纪70年代建立了玉米群体育种的发展战略后,根据杂种优势组建了A、B、C、D4个综合种选系群体集团。通过对这4个种系集团的不断维护和发展,在以后的20多年里育种理论和杂优玉米选育上都取得了重大突破,相继育成以D729、18C212、D黄212、BM等为代表的一批优良自交系,和以唐玉1号、唐玉2号、唐玉3号、唐玉10号及唐单6号、唐单9号为代表的一批主栽品种,为我国的玉米育种研究和农业的可持续性发展做出了突出贡献。

水稻群体育种的技术集成

论述了水稻群体育种法对效益型基因的累加作用、对高光效株型育种的实践过程,塑造了超高产水稻的植株模型。群体育种法育成品种遗传背景的厚重与复杂性,使品种对生态环境具有广谱适应性。论述品种内杂交的重要意义以及对未来品种提纯复壮和良种繁育体系的影响。

杉木育种群体遗传多样性评价及核心种质构建

【目的】评价湖南省杉木不同世代育种群体遗传多样性及其变化动态,构建核心种质,旨在为湖南省杉木下一轮遗传改良及种质利用提供理论依据和材料支撑。【方法】利用21对能获得多态性SSR引物对3个不同世代杉木育种群体中的137份样本进行PCR扩增,采用Gene Marker软件进行基因分型,利用GenAlex软件估算群体遗传参数、检测Hardy-Weinberg平衡并进行分子方差分析,利用GENEPOP软件估算无效等位基因频率,利用FSTAT软件评估成对育种群体间的遗传距离,利用STRUCTURE软件分析群体遗传结构,利用Darwin软件构建邻接系统发育树,利用Core-hunter软件构建核心种质,采用t检验和主坐标分析法验证核心种质的有效性和代表性。【结果】湖南省杉木整个育种群体(HO=0.541,HE=0.630)遗传多样性丰富,3个不同世代的育种群体均表现为杂合体缺失,显著或极显著偏离Hardy-Weinberg平衡;整个育种群体中的种质可聚为2大类群,种质间普遍存在亲缘关系;不同世代育种群体间遗传分化较小(FST为0.010~0.014);以40%的抽样比例构建核心种质,同源性为14.55%,等位基因覆盖度为100%,群体遗传参数与整个育种群体差异不显著,核心种质在所有种质的主坐标中均匀分布。【结论】湖南省杉木多世代遗传改良策略科学合理,各世代育种群体遗传多样性较高,育种群体遗传多样性并没有因遗传改良进程而下降。构建的55份核心种质保留了整个育种群体全部等位基因,有效地限制了同源性,符合生物核心种质的构建要求,可为湖南省杉木种质创新、资源高效利用及高世代种子园建设提供优异的种质材料。

翘嘴鲌两个育种群体与常规群体的生长性能比较

笔者长期以来致力于翘嘴鲌良种选育工作,现已构建了两个翘嘴鲌育种基础群体。本文通过比较此两个育种基础群体与未经选育的常规群体的生长性能,为进一步开展选育工作提供理论依据和数据支持。一、材料与方法1.试验材料与方法试验鱼为翘嘴鲌南方群体。

杉木育种群体SSR分子标记遗传多样性分析

杉木的育种群体中,维持合理的遗传多样性和清晰的遗传背景,是长周期、多世代遗传改良采用的核心策略之一。基于基因组分子标记,利用自主开发的52对杉木SSR引物,对国家级杉木种质资源库保存的遗传材料——杉木第1代遗传改良收集的93份种质资源进行了遗传多样性分析。结果表明:52对SSR引物在93份材料中共检测到254个等位变异,等位变异范围为2~8个,平均等位基因数为4.88个,平均有效等位基因数为2.32个,平均观察杂合度为0.43,平均Nei's多样性指数为0.50,平均Shannon信息指数为0.98,这5个评价遗传多样性水平的指标具有较大程度的一致性。不同引物的等位基因数、有效等位基因数、观察杂合度、多样性指数和Shannon信息指数等均表明杉木育种群体中存在较大的遗传差异,其变异系数分别为24.88%、44.75%、34.20%、34.89%和33.59%。93份种质资源间遗传相似系数的平均值为0.693 3,变化范围为0.490 0~0.9193;遗传距离的平均值0.370 3,变化范围为0.086 3~0.713 4。当距离阀值为20时,可将杉木第1代育种群体中的93份种质资源划分为5大类;当距离阀值为15时,第5大类的77份种质资源可细分为16个亚类。SSR分子标记聚类的结果可为种质资源的管理及提高育种效率提供重要依据。

广西马尾松第2代育种群体的组建

【目的】基于广西马尾松第1代育种群体的8片20年生及以上的子代测定林测定试验,在综合评价育种目标性状与遗传多样性的基础上,选择建立马尾松第2代育种群体,为马尾松高世代育种研究提供重要材料。【方法】采用SAS分析软件依据线性模型对子代生长量数据进行统计分析,并据此进行第2代优树选择。采用SSR分子标记对第2代优树进行遗传多样性分析、亲本分析及遗传距离估算,根据优树间遗传距离对第2代育种群体进行结构划分。【结果】在参试的子代测定林中,参试家系间在生长性状上均达到极显著差异;多数子代林的材积指标家系遗传力处于中等以上水平(h^2≥0.2),适于开展优良家系选择。基于此,采用配合选择与单株选择相结合的方法选择出第2代育种群体材料163株,平均遗传增益为21.95%。采用16对SSR引物对该第2代育种材料进行遗传多样性研究,16个位点共检测到45个等位变异。每个位点平均观察等位基因数(NA)为2.7,多态率为100%;平均有效等位基因数(Ne)为1.54;Shannon多样性指数(I)平均为0.49;平均观测杂合度(H_o)为0.32。采用Coancestry Version 1.0软件计算出第2代育种群体的平均共祖系数为0.042,育种群体状态数为11.9;根据16对SSR引物的扩增结果,采用CERVUS2.0软件对构建的第2代育种群体材料进行父本分析,发现在包含163个优树的第2代群体中,有57个个体在置信度95%的情况下可以确定父本,另有102个个体在置信度80%的情况下能够确定父本。为了有效避免高世代杂交育种过程中发生近交,以遗传距离为指标对第2代育种群体材料进行聚类,根据距离聚类结果将163个体划分为10个亚系,编号为桂GC2-A—桂GC2-J。在建立马尾松第2代种子园时,拟采用以下策略:从每个亚系中选择一定数量的最佳无性系作为精选群体建园;在进行下一代杂交育种时,进行亚系间的交配,使育种群体整体的近交程度保持在一个相对较低的水平。【结论】根据研究结果初步建立了由163株优树组成的广西马尾松第2代育种群体。该群体具有较高的遗传多样性,个体间的近交程度较低。根据遗传距离对第2代育种群体进行亚系划分,设计出"系间杂交、系内慎交"的高世代杂交育种策略,可有效避免近交,为有计划地开展马尾松高世代杂交育种奠定基础。

火炬松核心育种群体子代生长变异与选择

广东省火炬松第1代核心育种群体68个全同胞组合的子代,组成了第2代核心群体的基本群体,在8,10,15年时分别对其树高、胸径和材积生长性状进行研究。结果表明:8,10,15年时,各生长性状在组合间都存在极显著差异。根据15年时各亲本子代的生长表现,选择8个优良母本和4个优良父本,可用于营建精选种子园或控制授粉种子园,生产遗传改良度高的种子。以15年全同胞家系平均材积作为选择指标,共选出10个组合,材积平均增益为18.94%,通过重复制种获得的种子可以用于营建插穗圃,通过扦插繁殖生产优良的全同胞家系苗木;采用配合选择共选出55个优良个体参与构建第2代育种群体,其中30个进入第2代核心群体,其余25个进入第2代主群体。

广西马尾松第一代育种群体遗传多样性

利用SSR分子标记技术构建了广西马尾松第一代育种群体464个无性系的指纹图谱,并分析了该育种群体的遗传多样性。研究结果表明,广西马尾松第一代群体的平均等位基因数为3.19,多态率为100%;平均有效等位基因数为1.79;Shannon多样性指数平均为0.65,平均观测杂合度为0.40,表明该育种群体具有较高的遗传多样性。同时发现,来源于人工林优树无性系的平均等位基因数高于来源于天然林优树无性系,而天然林优树无性系的近交系数低于人工林优树无性系。

中华绒螯蟹3个育种基础群体遗传特征的微卫星分析

为进行长江水系中华绒螯蟹优良品系的选育,本研究利用16对微卫星引物对长江水系中华绒螯蟹3个育种基础群体(第一群体采自长江口崇明团结沙,第二群体采自长江扬中江段,第三群体采自长江靖江、六合、江浦江段)共计89个个体的遗传特征进行分析.结果表明:3个中华绒螯蟹基础群体均具有较高的遗传多样性(其总体平均期望杂合度He为0.701 4).各群体在16个微卫星位点上的观察杂合度(Ho)均高于期望杂合度(He),第一群体、第二群体和第三群体的平均观察杂合度分别为0.775 0、0.745 7、0.791 7,平均期望杂合度分别为0.705 0、0.702 9、0.696 4.第一群体的平均期望杂合度最高,第三群体最低,各群体间无显著性差异(P>0.05).3个基础群体在16个微卫星位点上的固定指数Fis多为负值,其中第三群体的Fis最小(-0.156 1),第二群体的Fis最大(-0.079 6),提示本研究中各群体内部存在着较为明显的远缘繁殖现象.3个群体的Hardy-Weinberg平衡偏离指数(D)在-0.379 4～0.966 6,每个群体均有5个微卫星位点存在杂合子缺失现象.本研究中各群体间遗传距离介于0.032 1～0.038 4,其中第一群体与第二群体间的遗传距离最小(0.032 1),第二群体与第三群体间的遗传距离最大(0.038 4).总体而言,本次研究所选的3个基础群体遗传多样性指数均较高,适合作为选育的材料.

兴安落叶松基本群体与育种群体RAPD多样性分析

利用随机扩增多态性DNA(RAPD)分子标记并结合表型性状对来自乌伊岭、甘河、库都尔、嫩江、莫尔道嘎、阿尔山等6个兴安落叶松Larix gmelinii基本群体的270个样本进行遗传多样性分析。从450个RAPD引物中筛选出23个条带清晰、多态性高的引物,共检测出186个条带,其中182个为多态性条带,多态位点百分率为97.85%,各群体多态位点百分率(PPB)为87.10%～94.09%,所有群体的基因多样度指数(Ht)为0.374 3,群体内基因多样性(Hs)为0.322 6,群体间遗传多样性为0.051 7,86.19%的遗传变异存在于群体内,13.81%的遗传变异存在于群体之间,Shannon指数平均值为0.482 1,Nei′s指数平均值为0.322 6;通过对6个群体聚类分析,以0.09的遗传距离可将6个群体聚为3个类群,为小兴安岭分布区、大兴安岭西北部分布区、大兴安岭南部分布区,遗传距离与地理距离存在显著正相关;兴安落叶松4个群体的生长性状表明,树高、胸径、材积遗传变异系数分别为10.25%～20.78%,14.93%～28.37%,35.03%～74.36%,存在着丰富的变异。同兴安落叶松育种群体的遗传变异比较,多态位点百分率、等位变异标记数、Nei′s指数、Shannon指数分别高出5.32%,1.13%,4.94%,5.68%,群体总遗传变异高出8.78%,表明兴安落叶松基本群体的遗传变异水平、遗传多样性均高于育种群体,基本群体在群体间的遗传分化要高于育种群体,两者都证实遗传变异主要存在于群体内。

岑溪软枝油茶2代育种群体遗传变异及早期选择

通过研究4年生岑溪软枝油茶(Cenxi soft-branch Camellia oleifera)2代育种群体主要生长发育性状,进行遗传变异分析和早期遗传型选择。结果表明:家系平均地径、株高、冠幅、单株花芽数和结果数分别为39.16 cm、169.04 cm、1.93 m2、389.27个和9.99个,单株结果数在不同家系水平上差异显著(P<0.05),其他4个指标则为极显著差异(P<0.01)。地径、株高、冠幅和单株花芽数均受到很强的遗传控制,遗传力在0.90~0.96之间,单株结果数遗传力仅为0.15。通过有效的遗传型选择,筛选出以岑溪2为代表的优良家系13个,地径、株高、冠幅和单株花芽数的遗传增益分别为10.41%、7.17%、19.21%和54.06%;筛选出优良单株23个,地径、株高和冠幅的遗传增益分别为29.80%、22.27%和86.71%,遗传增益显著。

湖南马尾松二代育种群体构建研究

为实现区域条件与育种目标的高效组合,将湖南马尾松划分为长衡盆地、南岭北坡地区、雪峰山区、武陵山区四个育种区,并对各区育种目标进行规划。为构建马尾松二代育种群体,提出在一代育种群体优良子代中选择马尾松二代优树的标准和方法,并构建湖南省马尾松二代育种群体。二代育种群体遗传参数分析表明:二代优株树高、胸径、材积遗传力分别为32%,24%,26%,优树性状高度遗传。

基于生长性状育种值和遗传多样性构建福建柏第1代核心育种群体

福建柏是优良的用材树种,遗传改良和发展利用很有必要,但其育种群体尚未建立。该研究利用127株福建柏优树开展20 a自由授粉子代测定估算生长性状育种值,结合群体遗传多样性构建福建柏第1代核心育种群体,以期为交配创新种质提供亲本材料,提高优良品种选育效率。结果表明,优树生长性状具有丰富的遗传变异,树高、胸径和单株立木材积的狭义遗传力介于0.2147~0.3085,分别有19.75%、32.38%和28.56%的遗传变异源自家系间。狭义遗传力与广义遗传力比值介于0.4641~0.5875,后向选择优树能获得稳定的生长遗传增益。依据单株立木材积育种值和EST-SSR分子标记特征值迭代筛选出41株优树构成第1代核心育种群体,观察杂合度0.3598,Shannon信息指数1.3228,等位基因数6.5455,有效等位基因数3.3069。核心育种群体的单株立木材积育种值是第1代育种群体的1.63倍,并保留了第1代育种群体73.58%的遗传多样性。

棉花综合育种的群体改良法研究

在棉花综合育种中,将多抗选择、相互交配、分裂交配和轮回选择法融为一体,能同时获得对主要病害及虫害的稳定抗(耐)性;能够较为有效地打破丰产性、抗性和纤维品质之间的不利连锁,从而释放出许多有利的潜在变异,扩大育种群体的遗传变异幅度,产生出超越亲本的新类型;能强化优良性状的重组,提高育种效率,实现育成品种的多抗、优质、丰产等综合效应。

分裂交配对棉花育种群体的改良效应研究

从陆地棉育种材料中选择４个组合进行分裂交配。每个组合分别按开花早晚、纤维强度和纤维长度３个指标选择极端类型并杂交，经２轮分裂交配后每个组合产生７个群体。１９９５年对２８个群体进行随机区组比较试验。结果表明，４个组合的平均小区皮棉产量没有显著差异，而不同组合的纤维品质显著不同。１轮长×短、２轮长×短和２轮强×弱的交配方式产量明显高于基础群体和１轮早×晚群体。不同交配方式纤维品质不存在显著差异。分裂交配导致群体内植株若干性状变异程度增加，但降低另一些性状的变异。分裂交配对性状间相关系数变化的影响同样因组合和群体而异。４个基础群体均表现正相关的性状有单株皮棉与麦克隆值、整齐度与纤维长度、整齐度与麦克隆值及纤维强度与麦克隆值；均表现负相关的性状是纤维长度与整齐度。这些相关性不易通过分裂交配改变。

小群体并行育种的遗传算法

本文对传统遗传算法进行分析，改进其实施过程和操作方法，提出一种小群体并行育种的遗传算法，并在 ＶＣ＋＋ ４．２环境下编程实现．经对 ＴＳＰ问题ＣＨＮ１４４实例的模拟实验，结果表明：该算法可望在相对短的时间内获得更好的近似最优解．

杉木不同世代育种群体的遗传多样性

【目的】解析杉木不同世代育种群体的遗传多样性及其变化规律,检测育种群体的遗传结构及其基因流,为我国杉木长期育种和人工林可持续高效经营提供科学依据。【方法】利用核基因组和叶绿体基因组微卫星标记方法,对湖南攸县和广东乐昌2个国家级杉木良种基地的不同世代育种群体,共520份育种材料进行检测分析,比较2个基地育种群体的遗传多样性水平和群体遗传结构特征,分析不同世代育种群体的遗传多样性变化规律。【结果】核基因组SSR检测结果表明,杉木育种材料的总体遗传多样性为0.687,攸县和乐昌良种基地的育种群体都具有较高的遗传多样性,期望杂合度分别达到了0.678和0.667。随着育种进程的推进,2个基地高世代育种群体的遗传多样性均逐步降低,平均等位基因数从9.612(F 1)减少到8.750(F 2),乐昌组群F 3具有最小的等位基因数6.833;世代间期望杂合度的减少幅度小于6.46%。叶绿体基因组SSR检测结果显示,2个基地不同世代育种群体的遗传多样性变化趋势略有差异,随着育种进程的推进,攸县组群的遗传多样性逐渐增大,而乐昌组群呈先降后升的趋势。核基因组和叶绿体基因组SSR检测结果的差异既与不同基因组的进化模式有关,也与2个基地育种群体的数量和来源有较大关系。【结论】2个杉木良种基地育种群体保持了较高的遗传多样性水平。随着育种进程的推进,高世代育种群体的遗传多样性有逐步降低的趋势,世代间遗传多样性的减少幅度小于6.46%,表明我国杉木高世代育种策略和方法是科学有效的。

杉木高世代育种群体和一代群体遗传基础的比较研究及早期初选

以杉木(Cunninghamia lanceolata)一代育种园中的自由授粉子代为对照,研究杉木第3代育种园中生长性状遗传变异性大小,了解经高强度与多世代选择后,杉木第3代育种园的群体遗传基础是否变窄,为高世代遗传改良提供科学依据。在此基础上,根据第3代亲本的自由授粉试验林的分析结果,逆向选择了若干亲本家系,同时还估计了前向选择的单株遗传力,为杉木第四代改良做准备。结果表明:(1)相对于一代育种群体,经多世代选择,树高性状在三代育种园的遗传基础没有窄化,高世代育种具有良好的前景;(2)遂昌杉木三代试验林的树高性状,有较高的遗传变异性,家系遗传力在0.8以上,单株遗传力在0.3以上;树高的遗传变异性超过一代育种园的遗传变异性:GCV在10%左右变动;(3)遂昌东丈试点的1年生树高超过群体平均值的共有18个家系,1年生树高超过群体半倍的标准差(68.1939cm)的家系有两个:b105-3;b42-3;郑岗岭试点的两年生树高超过群体平均值的共有13个家系,1年生树高超过群体半倍的标准差(2.9049m)的家系有两个:龙2代混,b03-3;(4)两个试点的杉木造林成活率较高,说明参试杉木对试验环境适应性较好。其中,东丈试点成活率最高的家系亦有两个:B109-3,b13-3;郑岗岭试点成活率最高的家系有龙2代混,a09-3,1339双,a76-3,b145-3,b03-3等六个家系。