根据杂种优势值划分粳型水稻杂种优势生态型

利用9个不同生态类型的50份水稻亲本材料,以生态型为单位进行双列杂交,配制杂交组合.研究杂种一代的对照优势和超亲优势.以杂种优势值作为划分优势生态型的依据.结果表明:西北粳、台湾粳、日本粳和韩国稻为优势生态类型.根据各生态型间的杂种优势值可以推测台湾粳、日本粳和韩国粳具有穗数上的优势基因,西北粳具有粒数上的优势基因,非洲IRAT粳具有粒重上的优势基因.最佳优势组配模式为韩国粳×日本粳、西北粳×美国粳和台湾粳×日本粳.杂种优势与亲本形态指数差异的相关分析表明,各生态型间形态指数差异与其F1杂种优势相关不显著.表明依据亲本形态差异不能预测杂种优势.     

利用SSR标记分析水稻亲本间遗传距离与杂种优势的关系

利用5个光温敏核不育系与40个恢复系（品种）配制了200个组合,应用SSR标记估算了这5个不育系与40个恢复系之间的遗传距离,分析了遗传距离与杂种优势的关系。结果表明：（1）不同材料、不同遗传距离范围之间,遗传距离与单株产量以及有效穗数、穗长、每穗粒敷、着粒密度、结实率、千粒重、单株产量7个性状超亲优势的相关性有很大差别,表现出很复杂的关系。（2）田丰S与父本遗传距离在0．6286～2．5257之间时,F1单株产量及其超亲优势与遗传距离极显著相关;培矮64S与父本遗传距离在0．8247～1．5315之间时,F1单株产量与遗传距离显著相关。（3）所有两系组合亲本间遗传距离在0．5333～1．5之间时,F1单株产量超亲优势与遗传距离显著相关;遗传距离在0．5333～1．0之间时,F1单株产量与遗传距离显著相关,遗传距离分别在1．0～1．5、0．5333～1．5和0．5333～2．5257之间时极显著相关。（4）另外,F1单株产量与遗传距离的相关程度普遍高于其超亲优势与遗传距离的相关程度。     

杂交水稻及其亲本光合特性的研究Ⅱ.功能叶片的希尔反应、光合磷酸化、ATP酶活性和ATP含量

研究了杂交水稻青优159（母本青A,父本R159）和广优四号（母本广A,父本青六矮）及其亲本功能叶片的希尔反应活性、光合磷酸化、ATP含量及ATP酶活性等。实验结果表明了两组杂交水稻功能叶片的希尔反应活性高于其亲本,其超亲优势分别为13．44％、13、93％,平均优势分别为26．44％、1774％;功能叶片的光合磷酸化活性亦有杂种优势,其超亲优势分别为21．35％、18．81％,平均优势分别为34．06％、22．71％;杂种F1的两种ATP酶（Cd －ATP酶和Mg －ATP酶）活性和叶组织中ATP含量均高于其亲本,亦表现出明显的杂种优势。另外从我们的试验结果中还可以见到,希尔反应活性、光合磷酸化活性、ATP酶活性及ATP含量与光合速率的大小有密切的正相关关系,说明这些生理生化特性可以作为高光合速率杂交水稻鉴别的指标。     

新型四倍体水稻创制及其杂种优势利用研究进展

新型四倍体水稻是本研究团队创制的一类高育性多倍体水稻新种质,携带有多种优异基因。该类材料与同源四倍体水稻杂交获得的杂种F₁产量优势明显,具有应用前景。本文首先概述了同源四倍体水稻的研究进展,并重点阐述了新型四倍体水稻创制过程、主要特点、杂种优势表现及其涉及的分子遗传机理,最后提出未来研究的思路及需要解决的问题,为加快新型四倍体水稻在多倍体水稻育种中的利用提供依据。     

杂交水稻幼芽呼吸和抗氰呼吸强度的研究

本文研究了13个水稻杂交组合幼芽总呼吸强度和抗氰呼吸强度,发现杂交水稻幼芽总呼吸和抗氰呼吸强度多表现为负优势。杂种幼芽总呼吸强度及抗氰呼吸强度与其亲本均值均呈极显著正相关,回归关系亦极显著。杂种幼芽抗氰呼吸和其中亲值的差值与其父母本之差值呈显著正相关,而杂种幼芽呼吸强度其中亲值的差值与其父母本之差值呈不显著负相关。认为杂种幼芽的抗氰呼吸强度和总呼吸强度均可由其双亲均值预测,抗氰呼吸强度作为杂种优势预测生理指标的潜力更大一些。     

水稻杂种一代与亲本幼苗基因表达差异的分析

杂种优势是一种普遍存在的生物学现象,其形成的原因十分复杂。本世纪初,Bruce和Shull相继提出的杂种优势形成的显性互补假设和超亲优势假设至今仍作为一种理论模型而缺乏实验证实。水稻杂种优势的利用自70年代三系配套技术建立得到了广泛的应用,但水稻杂种优势形成的遗传学基础目前还知之甚少。在水稻杂种优势形成机理研究中,分别从生理生化代谢、同工酶分析、DNA限制性片段多态性和DNA含量差异进行了分析,但杂种优势形成的分子机理仍未得到阐明。杂种优势的形成是与异质化相关的过程,它涉及到两个遗传背景不同的体系的相互作用。因此,在相互作用过程中,亲本基因的表达与调控就决定了杂种一代的基因表达类型和特性。因此,我们从分析基因表达与调控入手,运用mRNA差异展示技术分析了玉米杂种一代与亲本基因表达的差异,揭示了不少有意义的现象。本研究以水稻籼型杂交组合(汕优63:珍汕97A×明恢63)为材料,探讨水稻杂种一代与亲本基因表达的差异,揭示了杂种优势形成过程中的一些重要现象。     

几个优良籼稻亲本品质性状的配合力和杂种优势分析

以3个不育系和10个恢复系为材料,采用NCII交配设计研究10个米质性状的配合力和杂种优势。结果表明：①大多数品质性状的量值介于双亲之间,除粒重表现一定的超亲优势、垩白度和粒宽表现一定的正向平均优势外,其他品质性状优势不明显。②杂种稻米的品质性状主要受不育系或恢复系的影响,其中粒长、粒宽和直链淀粉含量3个性状,不育系的影响要高于恢复系;而对于整精米率、粒重、垩白率、垩白度和糊化温度,则恢复系的影响要高于不育系。③就优质育种的利用价值而言,不育系以广占63-4S为好,恢复系以扬稻6号为好,R527、镇恢084次之,用上述亲本选配的杂交组合米质较好;恢复系特青、盐恢559表现为一般配合力效应低,特殊配合力方差小,优质育种利用价值不大。     

杂交稻特殊配合力与杂种优势、亲本间遗传距离的相 关性

杂交水稻育种的实质是配合力育种, 筛选高特殊配合力的杂交水稻组合才能选育出在生产上有实用价值的强优势组合。文章利用SSR标记检测了9个三系杂交稻亲本(5个不育系和4个恢复系)之间的遗传距离, 结合20个杂交稻组合(5×4 NCII)的产量表现, 分析了杂交水稻特殊配合力(Special combining ability, SCA)效应与产量杂种优势、亲本间遗传距离的相关性。结果表明, 特殊配合力效应与对照优势(相关系数r₁=0.5609)、平均优势(相关系数_r2=0.541)之间均呈显著正相关, 而与亲本遗传距离之间相关不显著, 相关系数(r=0.2143)较小。说明本研究所配组合的特殊配合力效应能充分反映杂种优势, 选用的杂交亲本能组配出强优势组合; 而杂交亲本遗传距离的大小并不能反映特殊配合力效应, 分子标记遗传距离与特殊配合力的相关性还有待于进一步的探讨。     

“匀浆互补法”测试杂种优势的研究（Ⅳ）：对水稻杂种优势的测试

前曾报道,应用“匀浆互补法”替代“线粒体互补法”可以作为测试谷子、玉米和棉花杂种优势的一个生化方法。本文报道应用“匀浆互补法”测试八个水稻组合的杂种优势也获得理想的结果,准确率达85％。     

谷氨酰胺合成酶活性与水稻杂种优势预测

从杂种优势预测生理指标需具备的３个基本条件入手,对杂交水稻及其亲本生长发育过程中的谷氨酰胺合成酶活性进行研究,结果表明：水稻ＧＳ活性在整个生育期中的变化呈现一定的规律性,并且杂种酶活性是由其双亲遗传性所决定的;同时,ＧＳ活性与多个生理性状及产量性状具有一定的相关性;在孕穗期和抽穗期与产量性状的关系尤为密切,因此,在生死生长期ＧＳ活性在一定程度上可以反映产量性状的优势水平,可望作为水稻杂种优势预测的     

谷氨酰胺合成酶活性与水稻杂种优势预测

从杂种优势预测生理指标需具备的３个基本条件入手,对杂交水稻及其亲本生长发育过程中的谷氨酰胺合成酶（ＧＳ,ＥＣ６、３、１、２）活性进行研究,结果表明：水稻ＧＳ活性在整个生育期中的变化呈现一定的规律性,并且杂种酶活性是由其双亲遗传性所决定的;同时,ＧＳ活性与多个生理性状及产量性状具有一定的相关性;在孕穗期和抽穗期与产量性状的关系尤为密切,因此,在生殖生长期ＧＳ活性在一定程度上可以反映产量性状的优势水平,可望作为水稻杂种优势预测的一个辅助指标。     

两系杂交水稻杂种优势研究：I.主要经济性状表现

本研究观察了１８个两系杂交水稻组合在华南地区种植时杂种优势表现。结果表明：三种类型两系杂交组合主要农艺性状优势强弱呈现出籼粳交〉籼爪交〉籼籼交〉三系杂交组合（对照）;同一杂交组合早晚季种植表现差异较大;亚种间杂种优势利用的主要问题是结实率和谷草比比较低。     

盛花期抗虫杂交棉及其亲本叶片基因表达差异与杂种优势

采用DDRT-PCR技术,以棉花盛花期项尖叶片cDNA为材料,对上海生物工程公司合成的专用于基因差异显示分析的3个锚定引物和全套26个随机引物进行筛选,最后选择了15个扩增差异带丰富的随机引物。采用3个锚定引物和这15个随机引物组成的45对引物组合对24个抗虫棉杂交组合及其10亲本盛花期叶片cDNA进行扩增和差显,2次扩增重复率达70．1％,表明在扩增过程中存在较高的假阳性,通过重复PCR扩增,统计稳定扩增的条带,可减少假阳性干扰。根据基因表达方式,将其划分5种模式：MI为双亲表达沉默,双亲出现条带而杂种没有条带;M2为单亲表达沉默,带仅出现在亲本之一,包括仅母本有带而父本和杂种无带和仅父本有带而母本和杂种无带2种表达方式：M3为杂种特异表达,带仅出现在杂种,双亲无带;M4为单亲表达一致,带在双亲之一和杂种中出现,而在另一亲本中不出现,包括母本、杂种中有带而父本无带和父本、杂种中有带而母本无带2种方式;M5为基因表达一致,带在双亲和杂种中均出现。差显表达模式比例与产量性状和杂种优势分析表明：M4与所有产量性状均呈正相关,并且与单位面积铃数相关达显著水平,其他各种模式与杂种产量性状表型值均未达到显著水平;M2与单位面积铃数杂种优势呈显著负相关,M3与皮棉产量杂种优势呈显著正相关。上述结果表明,盛花期叶片中的基因显性表达和杂种特异表达有利于产量形成和杂种优势发挥。     

转bar基因水稻在杂种优势育种中的利用

以3个美国转bar基因水稻抗除草剂品种Bengal Hu-10、Cypress PB-6和Gulfmont为父本,分别与三系、两系不育系及人工去雄恢复系杂交。考种结果发现：这3个抗性亲本所配组合杂种优势不明显。通过杂交将抗除草剂亲本中的bar基因转移到常规恢复系,已经培育出3个抗除草剂恢复系明恢63－B、测64－B和特青－B;且已选配出5个抗性杂交组合,它们能保持原组合的产量水平。还讨论了水稻杂种优势利用面临的问题和转bar基因水稻抗性亲本在杂种优势上的应用前景。     

小麦亲本遗传距离与产量杂种优势间的相关性研究

本文以10个小麦品种和按双列杂交配制的45个组合为材料,对遗传距离与产量杂种优势的关系进行了研究,结果表明:亲本遗传距离与产量杂种优势有极显著的非线性回归关系.遗传距离等于零时,杂种优势等于零;随着遗传距离的增大,杂种优势迅速达到最大值,然后缓慢下降,为通过原点的不对称抛物线.并对玉米、棉花的遗传距离与杂种优势的关系重新进行了探讨,一致表明,非线性回归关系优于抛物线回归关系.     

“匀浆互补法”测试杂种优势的研究(Ⅳ)——对水稻杂种优势的测试

前曾报道,应用“匀浆互补法”替代“线粒体互补法”可以作为测试谷子、玉米和棉花杂种优势的一个生化方法。本文报道应用“匀浆互补法”测试八个水稻组合的杂种优势也获得理想的结果,准确率达85％。     

水稻杂种两优培9与亲本苗期基因表达比较分析

利用包含9198条非重复cDNA序列芯片研究了水稻两系杂交组合两优培9及其亲本培矮64s和93-11发芽后72 h的幼苗和根中基因表达变化. 结果显示: 8587条序列在3个基因型的幼苗和根中同时检测到表达信号; 1571条(18.3%)序列在幼苗或根中3个基因型间检测到显著表达差异(P<0.01), 亦即表达多态性, 其中121条(1.4%)序列在幼苗和根中同时检测到表达多态性; 870条(10.1%)序列在杂种与双亲或与亲本之一有显著表达差异. 基因功能预测分析表明: 多态性表达序列的分布与基因功能有关, 碳水化合物、能量和脂类代谢以及逆境应答等功能类型出现多态性表达基因的数量明显高于期望值, 而氨基酸代谢、转录翻译调节以及信号转导等功能类多态性表达基因的数量明显低于期望值. 214条(2.5%)序列在表达水平上存在显著杂种优势(P<0.05), 其中117条(54.7%)与已知基因存在同源性, 涉及基础代谢、遗传信息传递、细胞生长和死亡、信号转导、物质转运和逆境应答等功能. 研究结果为理解基因表达多态性与性状表型变异的关系以及水稻苗期发育和杂种优势的分子机制提供了有用信息.