基于55K SNP芯片揭示小麦育种亲本遗传多样性

为了解不同省份小麦亲本材料间的遗传多样性,以150份分布于安徽、江苏、河南、四川及山东等省份小麦种质资源为试验材料,利用小麦55K SNP芯片对其进行遗传多样性分析、聚类分析、主成分分析及群体结构分析。结果表明,在150份小麦材料中共检测到52,537个SNP位点,质控后共获得39,422个有效标记,其中多态性标记为38,135个,占有效标记数96.74%。多态性标记在亚基因组间分布呈现D(10,450)<A(12,365)<B(15,290);平均多态信息含量(PIC)为0.315,变幅为0.068~0.375。各省供试材料平均遗传距离呈现:河南省>四川省>山东省>江苏省>安徽省;聚类分析、主成分分析和群体结构分析结果高度一致,分群结果与血缘关系、区域来源及育成单位均较为吻合。本研究表明各省份平均多态性信息含量处于中度多态水平,但材料平均遗传距离较为接近,仍需引入优质种质资源,缓解材料同质化情况,增加小麦应对逆境胁迫能力,减轻小麦实际生产中的脆弱性及风险性。

101份中国甘蔗主要育种亲本褐锈病抗性鉴定及Bru1基因的分子检测

由黑顶柄锈菌引起的甘蔗褐锈病是一种重要的世界性甘蔗病害,Bru1是甘蔗抗褐锈病主效基因,该基因对不同地区的褐锈病分离物具有广谱抗性。为明确中国甘蔗主要育种亲本对黑顶柄锈菌的抗性水平,了解Bru1基因在这些亲本中的分布情况,本研究于2014年对中国国家甘蔗种质资源圃保存的101份甘蔗主要育种亲本进行苗期抗褐锈病鉴定和抗褐锈病基因Bru1的分子检测。结果显示,供试亲本中,共48份抗病材料含有抗褐锈病基因Bru1,频率为47.5%,表明中国甘蔗主要育种亲本中褐锈病抗性主要由Bru1控制;其余29份抗病材料和24份感病材料均不含抗褐锈病基因Bru1,暗示除了Bru1外,可能还有其他抗褐锈病基因存在。研究结果为深入开展甘蔗抗褐锈病育种,选育和推广优良抗病品种,有效防控甘蔗褐锈病提供了科学依据和优良抗性亲本。

甘蓝型油菜育种亲本单株产量与农艺性状相关性分析

油菜是我国重要的油料作物,提高油菜产量是油菜育种的首要目标之一。油菜育种中,考察和分析油菜种质的主要农艺性状是筛选育种亲本材料配制优良组合的前提基础,可以为高效开展重要性状的改良提供有效的科学依据。以213份长江流域油菜主产区育种单位提供的甘蓝型油菜育种亲本为材料,采用相关分析、通径分析、多元回归分析及主成分分析等方法,探讨在成都平原气候条件下,油菜单株产量与10个相关农艺性状之间的关系,明确甘蓝型油菜产量形成的主要决定因子。结果表明,不同地区油菜资源农艺性状存在较大差异;单株产量与株高、主序有效长度、一次有效分枝数、主序有效角果数、角果长度、每角果粒数和千粒重呈极显著正相关,与营养生长天数呈显著负相关;对单株产量直接影响最大的是株高,其次是每角果粒数和一次有效分枝数,间接作用最大为主序有效长度,其次是主序有效角果数和一次有效分枝高度。逐步回归分析表明,株高、每角果粒数、一次有效分枝高度和一次有效分枝数是决定单株产量的主要因子;通过主成分分析,可将相关性状综合为4大类:株高控制因子、生育期控制因子、产量性状控制因子和株型控制因子。本生态区域内决定产量形成的关键性状为株高、每角果粒数、一次有效分枝高度和一次有效分枝数,本研究得出的结果对于充分利用各育种单位亲本材料优良性状提供了有价值的参考。

小麦育种亲本材料遗传多样性的SSR分析

为了明确目前中国小麦育种亲本材料间的遗传关系，为育种工作提供有益信息，利用74对SSR引物对103份小麦主要亲本材料进行了遗传多样性分析，共检测出298个等位位点，每对引物等位位点数在2～14之间，平均为4．03个。位点多态信息含量（PIC）变幅为0．020～0．899，平均为0．429。品种（系）间遗传相似系数（GS）变幅为0．369-0．948，平均值为0．636。74对SSR标记能将103份小麦品种（系）分为五大类。聚类分析结果与品种系谱来源及地域比较吻合。

8个小麦育种亲本抗叶锈基因分析

选取19个小麦叶锈菌生理小种对8个小麦育种亲本进行成株期和苗期抗叶锈病鉴定及基因推导,同时利用与24个抗叶锈基因紧密连锁或共分离的31个分子标记进行分子检测。推测出L83#-5与L83#-6含有Lr1,可能含有Lr2c和Lr42;L/PL2003-1含有Lr1,可能含有Lr2c、Lr28和Lr42;贵农13号可能含有Lr28;92R137可能含有Lr2c和Lr28;L201含有Lr1,可能含有Lr2c、Lr16和Lr28;TM可能含有Lr41和其他抗叶锈基因。研究结果表明,测试的8个小麦育种亲本中TM的抗叶锈性最好,具有很好的抗叶锈病应用潜力,可作为小麦抗叶锈病育种的重要抗源。

7种水稻育种亲本对福建省稻瘟病菌的抗病性分析

【目的】评价12S、M76A、闽香A、明兴A、延源A、福丰5A和福香1A7种水稻育种亲本对福建省稻瘟病的抗病性,为水稻抗病育种及抗病品种合理布局提供参考。【方法】采用田间自然诱发的方法,测定7种供试水稻育种亲本对水稻叶瘟和穗颈瘟的抗病性;并采用室内人工接种法,测定7种供试水稻育种亲本对水稻苗瘟的抗病性及对福建省稻瘟病菌4个主要致病型的抗性频率。【结果】M76A、明兴A、延源A、福丰5A及福香1A对苗瘟的抗性频率均大于75%,其中M76A、福丰5A、福香1A对叶瘟、穗颈瘟也均表现出较高的抗病性,而明兴A、延源A较感叶瘟和穗颈瘟,12S、闽香A较感苗瘟、叶瘟和穗颈瘟;明兴A、延源A、福丰5A对福建省稻瘟病菌4个主要致病型I34.1、I24.1、I36.1和I35.1菌株的抗性频率均较高,而M76A、福香1A分别对I24.1和I36.1菌株的抗性频率较低,12S对I34.1和I36.1 2个致病型菌株的抗性频率均较低,闽香A对I34.1、I36.1和I35.1 3个致病型菌株的抗性频率均较低。【结论】M76A、福丰5A和福香1A对福建省稻瘟病的抗病性较强,可作为抗瘟育种的候选亲本;明兴A、延源A、12S和闽香A则应与抗病性较强的恢复系杂交育种。

以种子贮藏蛋白多样性辅助筛选苜蓿育种亲本的研究

对田间表现较好的42份苜蓿种质材料(品种)进行了种子贮藏蛋白水平的遗传多样性分析,并以此为辅助依据筛选到特异苜蓿育种材料2份,可在苜蓿综合品种培育研究中作为优选亲本利用,为我国苜蓿种质资源的收集、保存、亲缘关系分析以及苜蓿品种鉴定等提供了重要依据.

94份小麦育种亲本的功能基因分子检测

为了掌握小麦育种亲本重要性状功能基因的等位基因变异情况,利用42个功能基因KASP标记对94份育种亲本进行了分子检测。结果表明,1B/1R易位系占比30%;Rht-D1是主要的矮秆基因,占比80%;与产量相关的TaCwi-A1-1、GW2-6B、TaSus1-7B优异等位变异占比均大于85%,TaGS2-B1、TaGS5-A1、TaGW2-6A、TEF-7A在30%左右,TaGASR7-A1和TaMoc-A1小于10%;与品质相关的Glu-A1、Lox-B1、Pinb-D1优异等位变异占比70%左右,而Zds-D1高达99%,Glu-D1、Zds-A1、TaPds-B1在25%左右;与抗性相关的Lr46优异等位变异占比93%,1-feh-w3为66%,Vp1B1和Lr14a在50%左右,TaSdr-B1为21%,Lr68为15%,而Fhb1、Sbm1、Lr34、Sr2、Pm21在5%以下;光周期、春化和开花期相关基因的优异等位变异占比均较高。本研究明确了优异等位变异占比均较低的功能基因,为下一步育种亲本的有效利用奠定了基础,也为利用KASP标记开展分子标记辅助选择提供了参考。

黑龙江粳稻育种亲本主要农艺及品质性状的筛选及类群划分

基于16个农艺和品质性状,选取36份黑龙江2017年主导推广的粳稻品种,采用主成分分析、聚类分析和判别分析方法,确定了活动积温、产量、胶稠度等9个主成分性状因子、判别函数,并成功划分了4个类群。在此基础上,对19份亲本进行类群划分分析,明确了今后育种实践中,组配亲本选择顺序依次是相邻类群间、间隔一个类群间和同一类群间;对黑龙江近12年审定的170份粳稻品种进行类群划分,为育种家和研究者在亲本选配方面提供直观、便捷、量化的参考依据,提高育种准确性,减少盲目性。通过本研究,初步构建了基于农艺和品质性状的黑龙江粳稻育种亲本类群体系,以期为寒地粳稻育种亲本选配及品种资源类群划分提供科学有效的理论参考。

基于电子鼻的蓝莓重要亲本及杂交后代香气物质研究

作者以6个蓝莓重要亲本和70份遗传后代(包括正反交及半同胞系后代)为试材,利用电子鼻技术对果实香气物质进行检测,采用主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)和负荷加载分析法(LO)评价蓝莓果实香气。结果表明,蓝莓果实中香气物质W1W(硫化物、萜烯类)响应值最高,其次是W1S(甲烷类)、W5S(氮氧化合物)、W2S(乙醇)。这4种传感器对应的香气物质对蓝莓香气贡献大。北高丛与南高丛蓝莓亲本香气物质存在较大差异,南高丛香气物质高于北高丛。两两亲本杂交的遗传后代香气物质存在广泛分离,LDA可解释近85%以上的变异,能区分出不同亲本的遗传后代,各杂交组合存在差异。其中‘布里吉塔’与N5的杂交组合Hi平均总响应值、超高亲率及优选率均最高,而‘伯克利’与N6的杂交组合Cj最低。说明Hi组合杂交后代果实香气明显浓于Cj组合,且易受低值亲本影响;Hi、Ai等同父异母半同胞系杂交后代与母本紧密聚类。初步判断香气物质遗传受母本影响大。筛选出Hi-1、Hi-2、Hi-5、Ad-5、Ja-3和Jc-126个香气浓郁的备选优系。

不同产地南方红豆杉育种亲本叶绿素含量及荧光参数差异分析

【目的】准确选配南方红豆杉优良杂交育种亲本,高效地开展杂交育种试验。【方法】以30个不同产地南方红豆杉雌雄育种亲本为材料,测定了树高和胸径等生长性状以及叶绿素含量,并通过IMAGING-PAM荧光成像系统测定了PSⅡ叶绿素荧光参数,分析了亲本间生长性状、叶绿素含量和叶绿素荧光参数差异。【结果】南方红豆杉育种亲本树高、叶绿素含量和叶绿素荧光参数在产地间具有显著差异,而在性别间仅实际量子产量Y(Ⅱ)、调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)、q_P和F_v/F_m存在显著差异。从变异系数来看,亲本个体间表型性状变异超过15%。对比南方红豆杉雌雄株PSⅡ反应中心的光能利用效率发现,雌株的Y(Ⅱ)、q_P和F_v/F_m参数分别显著高出雄株的11.30%、4.28%和4.11%,雄株的Y(NPQ)较雌株则显著高出12.95%。光能分配模式方面,雌株吸收的光能41%用于光化学反应,而雄株仅37%。在欧氏距离为8处,表型聚类将南方红豆杉育种亲本划分为4个类群。其中第Ⅰ类表型性状表现一般,但PSⅡ光合效率优良;第Ⅱ类表型性状和PSⅡ光合效率均最差;第Ⅲ类表型性状和PSⅡ光合效率均较好;第IV类表型性状和PSⅡ光合效率均最优。【结论】南方红豆杉雌株表型生长不如雄株,但PSⅡ反应中心光合效率高于雄株,可能与其具更大的生殖成本有关。南方红豆杉亲本类群中表型生长越优良,其PSⅡ指示光合效率的荧光参数越高,说明叶绿素荧光参数在一定程度上可以反映该亲本的生长状况,能为优良杂交育种亲本选配提供辅助参考。

水稻育种骨干亲本材料稻曲病抗性评价

绿核菌属绿核菌Ustilaginoidea virens(Cooke)Takahashi.引发的稻曲病是水稻生产中的重要病害之一,抗病种质资源稀少成为限制水稻抗病性育种的重要因素。本研究以117份生产上广泛应用的水稻育种亲本为试验材料,在稻曲病自然发病重病区进行抗病性鉴定。鉴定结果表明,鉴定品种中抗病品种2份;中抗品种17份,占鉴定材料的14.53%;中感品种56份,占鉴定材料的47.86%;感病品种42份,占鉴定材料的35.90%。研究分析表明,品种的孕穗期-抽穗期气候条件及穗部特征对病害的发生和流行有重要影响,籼粳亚种间品种整体抗病性水平也存在一定的差异。本研究结果为水稻抗稻曲病新品种的培育提供了丰富的基础材料。

基于SCoT的18份辣木育种亲本的亲缘关系分析

为了分析18份辣木育种亲本间的亲缘关系,以期为辣木杂交育种、分子标记辅助育种提供理论支持,本研究从40条SCoT引物中筛选条带清晰、多态性好、杂带少的引物,应用SCoT分子标记对18份辣木育种亲本进行PCR扩增,统计分析电泳图谱,利用NTSYS 2.1软件计算遗传相似系数,通过SHAN程序进行UPGMA聚类分析,并绘制出树状聚类图。研究结果表明,从40条SCoT引物中筛选出了14条多态性丰富的引物,并扩增出清晰条带114个,其中具有多态性的条带有78个,平均每条引物获得多态性条带5.57个,多态性比例达68.42%;基因多样性指数(H)为0.266 1,有效等位基因数(Ne)为1.470 9,Shannon信息指数(I)为0.388 5;UPGMA聚类分析结果表明,18份辣木育种亲本的遗传相似系数为0.61~0.96;在遗传相似性系数0.61水平上,18份辣木可分为两大类群,来源于非洲卢旺达的狭瓣辣木自成一类;系数为0.732处,其余种质资源又聚为两大类群。SCoT标记能较好地反映辣木育种亲本间的遗传关系,辣木育种亲本种质资源间具有较丰富的遗传多样性。

花生亲本材料的创新和育种新技术应用研究Ⅱ．花生抗锈亲本材料的创新

从花生７个杂交组合的１３份高世代杂交后代，通过１９９２年春季和１９９２年秋季田间诱发鉴定及１９９２年秋季温室人工接种鉴定锈病抗性，筛选出３个经重复鉴定均为高抗杂交后代，其中又以９１秋／１１９保存较多青叶数，可以作为抗锈创新亲本材料，供花生抗锈育种工作应用。

中国甘薯主要亲本遗传多样性的ISSR分析

用ISSR标记分析了中国62份甘薯主要亲本的遗传多样性,明确了其遗传差异。结果表明,17个ISSR引物共检测出490条多态性谱带,平均每条引物检测出28.8条多态性谱带,说明ISSR标记是评价甘薯遗传多样性的有效途径之一。62份中国甘薯主要亲本遗传距离为0.158-0.924,平均为0.574,通过UPGMA法,可以聚为2大类,一类为国内自育亲本,一类为外引亲本,说明中国甘薯主要亲本遗传多样性较丰富,其中自育亲本与外引亲本之间遗传距离较远;亚洲亲本遗传多样性高于非洲和美洲亲本,并且与其他亲本间遗传距离较远;亚洲品种中,中国大陆亲本遗传距离最小,为0.419,与来自中国台湾的亲本差异较小,但与外引亚洲亲本遗传距离较远。因此,中国在未来甘薯育种中,可以国内自育亲本与外引亲本以及外引亚洲亲本与外引其他亲本配制组合,拓宽中国甘薯品种的遗传背景。

马尾松二代育种群体生长和开花结实性状

对马尾松二代核心育种群体内亲本无性系的树高、胸径等生长性状及开花量、结实量等生殖性状进行了全面调查和分析。51个马尾松二代亲本无性系7年生时平均树高、胸径和材积分别为5.53 m、9.05 cm和0.021 m3,各生长性状在无性系之间的差异显著,各性状的无性系重复力较高。对进入开花结实盛期的39个无性系调查发现,开花量、结实量等生殖性状在不同亲本无性系之间的变异程度比生长性状的高。基于主要生长性状、生殖性状,将39个亲本无性系聚在4个类群内,不同类群存在显著性状差异:类群1生长性状总体较优,雌球花、球果量也较多;类群2生长性状总体较差,开花、球果量也较少;类群3生长性状较优、雄球花数量较多,但雌球花、球果数量较少;类群4生长性状总体较差,但雌球花、球果数多。无性系的雌球花、球果数与生长量呈弱度负相关,因而在选择杂交亲本或种子园建园亲本时,有必要在开展亲本配合力测评的同时,开展亲本的多性状选择,选出28个生长、生殖性状较为均衡(生长量、开花结实量均在中等或中等以上)的无性系,其单株雄球花数、球果数和单株材积分别比参试群体均值高18.2%,8.0%和9.6%。可将这些无性系作为候选优良亲本,结合亲本配合力的测评,从中选择优良的杂交亲本及二代种子园的建园材料。

木荷1代育种群体遗传多样性分析

木荷为我国亚热带地区主要的珍贵优质阔叶用材树种和生态防护树种。利用筛选的14对多态性强的SSR引物,对木荷1代育种群体中来自15个产地133个亲本进行遗传多样性分析,为其优异种质资源保存、杂交亲本选配及新种质创制提供科学依据。结果表明:14对引物共扩增86个位点,每对引物检测到的等位基因数(Na)变异范围为2 11个,平均等位基因数(Na)为6.14个,平均有效等位基因数(Ne)为3.23个,平均观察杂合度(Ho)为0.572 0,平均Shannon信息指数(I)和平均Nei’s基因多样性指数(Nei)分别为1.224 7和0.599 0,说明木荷1代育种群体具有丰富的遗传多样性,其中,福建建瓯产地遗传多样性最高,浙江遂昌产地遗传多样性最低。木荷1代育种群体中成对亲本间遗传距离为0.023 3 1.633 8,平均为0.606 7。不同产地遗传多样性与纬度呈显著的负相关关系(r=-0.516 2,p=0.048 9)。通过UPGMA聚类,可将133个育种亲本分成3个类群,其中,类群3又分为4个亚类群。木荷亲本选配时,应充分考虑优树的产地来源。

关于林木无性系育种策略的思考

林木无性系育种随着森林工业的兴起而诞生并取得快速发展,在世界林业产业中占具越来越重要的地位。其始终围绕高产、优质的育种目标,通过选择和利用天然群体或人工创制的育种后代群体中遗传增益最为突出的个体,经无性繁殖实现规模生产并适时采收,以满足社会对木材、果实、药物等林产品的巨大需求。由于受树体高大、多为异花授粉,性成熟较晚,生长周期和测试时间长且占地多等限制,决定大多数林木必然在相当长的时期内选择与作物不同的育种策略。现代生物科学和育种技术进步为突破基于传统交配设计杂交育种的遗传改良策略提供了可能。基于种间杂交或异花授粉树种的种内杂交育种时,可采取在毛白杨中成功应用的综合SSR遗传距离和优良单株父本鉴定构建育种亲本群体,并与配子染色体加倍选育三倍体相结合的育种策略,即首先通过SSR分子标记分析林木种质资源库亲本遗传距离,同时采用SSR分子标记对种质资源库自由授粉半同胞家系优株进行父本鉴定,在此基础上通过亲本遗传距离以及半同胞家系优株父本鉴定双重筛选构建育种亲本群体,进而利用高配合力育种亲本开展基于有性多倍化的多倍体育种,并通过无性繁殖实现倍性优势和杂交优势最大限度的利用,经济而高效地推进林木无性系育种进程。

31份小麦材料中抗旱基因的KASP检测

为明确小麦材料中抗旱相关基因的组成,利用已报道的29个标记(11个新转化的KASP标记以及已报道的18个KASP标记),对16份抗旱小麦品种和15份高产小麦品种进行KASP检测。结果表明,多数基因位点在抗旱小麦品种和高产小麦品种间的优异等位基因数目无明显差别;TaPYL1-1B、Wcor14-2B、TaSRL1-4A、TaSnRK2.3-1A、QTDW.caas-6BL位点的优异等位基因在旱地品种中占比较高,而TaWRKY51-2B和TaSnRK2.4-3A位点的优异等位基因仅存在于抗旱品种中,前者的供体材料为晋麦47、晋麦92和晋麦101,后者的供体材料为济麦379。