作物杂种优势遗传基础的研究进展

杂种优势是指两个遗传基础有差异的亲本杂交生成的杂合子在生长势和生物量等方面优于两个亲本的现象。虽然杂种优势在农业生产中已经得到很好的利用,但对于其形成的遗传机理仍没有统一的解释。目前,解释杂种优势遗传基础的模型主要有显性、超显性和上位性。分子数量遗传学的发展加快了杂种优势的研究。该文主要综述了近期在数量性状位点(QTL)水平的杂种优势遗传基础的研究进展,对作物杂种优势的QTL定位进行了回顾和展望。     

曲霉与木霉纤维素酶系基因组的属间遗传表达相容性

选用三类典型重组子3a、3b、A7-1和双亲本菌株AspersillusnigerAMSH、TrichodermareeseiQM9414为材料,按照所设计的纤维素酶系基因的通用序列和同工酶分型方法,进行基因组DNA指纹和酶系同工酶多态性比较分析。旨在提供重组子中基因重组的分子证据,阐明远缘双亲本基因组间的遗传表达相容性,并讨论其杂种优势的分子基础。结果发现重组子中基因组DNA指纹的重组特征稳定遗传,并能够相容性增强表达重组后的羧甲基纤维素酶（CMCase）和β-葡萄糖苷酶（βGlase）同工酶组分。纤维素酶系杂种优势的分子基础多样性包括：（1）3b中来自于双亲本部分编码βGlase的基因的杂合迭加和增强表达;（2）3a和A7-1中对应继承双亲本部分编码CMCase和βGlase的基因间协调性增强表达,并导致相应酶组分蛋白合成量的显著增加。由此综合提出了一个由βGlase介导的纤维素酶系活性调节和诱导合成调控的“双重协同增效”模型。此外还建立了考察重组子中杂种优势分子基础及其遗传稳定性的可行方法。     

利用重组自交系和SSR标记进行陆地棉株型QTL的鉴定和定位

通过中棉所12与8891的杂交及多代自交,获得由180个家系构成的重组自交系F8、F9群体。重组自交系群体、两亲本及F1于2002、2003两年种植;对株型性状进行了研究,两年共调查了10个株型形状。利用该重组自交系群体,采用SSR为主体的分子标记构建了遗传连锁图,并对株型性状进行了单位点和双位点水平的QTL定位。结果表明,QTL加性效应和上位性互作效应作为棉花重组自交系株型性状的遗传基础起着重要作用;中棉所12与8891间多态性位点偏少,而表型差异较大且其杂交种湘杂棉二号有很强的杂种优势,QTL互作可部分解释这一现象：结合对产量品质性状的研究结果,认为上位性可能是湘杂棉二号杂种优势的重要遗传基础。     

杂种优势形成的表观遗传学研究进展

杂种优势是一种复杂的生物学现象,在农业生产上得到了广泛的应用,但对其形成的遗传机理和分子基础尚不清楚。随着表观遗传学的深入研究,尤其是DNA甲基化、小分子RNA和组蛋白修饰等技术的发展,为杂种优势形成的分子基础提供了新的研究策略和技术手段。DNA甲基化、小分子RNA、组蛋白三者在杂交种中水平的改变与杂种优势有着一定关系,同时,三者之间相互作用调节基因表达影响杂种优势。本文简述了近年来表观遗传学在杂种优势形成中的作用和遗传机制等方面的研究进展,并且提出了目前存在的问题和下一步的研究方向。本综述将有助于从表观遗传学的角度认识杂种优势的形成机理,从而促进对杂种优势的表观遗传学基础的理解及其在植物杂交育种上的应用研究。     

鱼类经济性状遗传解析及分子育种应用研究

人类需要不断改良养殖鱼类的生产性状以提供更多优质的动物蛋白.鱼类的经济性状由多基因的数量性状位点所控制,其中大部分基因是微效的,但是少数基因可能具有决定性的影响.基于近10年来遗传学和基因组学研究中的主要进展,本文简要介绍和评述一些重要养殖鱼类在生长、抗病(逆)、性别等经济性状开展分子育种基础和应用研究的状况,探讨组学和下一代测序技术在鱼类经济性状遗传解析和分子设计育种中的应用潜力.这些研究有助于最终揭示鱼类经济性状的遗传调控机制并将相关研究成果应用于养殖鱼类目标性状的遗传改良.     

杂交籼稻子粒QTL标记遗传距离与粒重、粒重杂种优势的相关性

利用与子粒性状相关的QTL标记分析了10个杂交水稻亲本间(5个不育系和5个恢复系)的遗传差异,结合10个亲本所配25个组合的F1表现,研究了基于子粒QTL分子标记遗传距离与粒重及粒重杂种优势的相关性。结果表明分子标记遗传距离与粒重呈显著正相关(r=0.26*),与对照优势呈显著正相关(r=0.28*),与母本优势呈极显著正相关(r=0.41**)。为分子标记预测杂交水稻杂种优势研究奠定了基础。     

栗属杂交F1代生长与枝条性状遗传变异及杂种优势分析

为探索栗属杂交F₁代幼林期生长、枝条性状遗传变异规律及杂种优势,并为栗属育种亲本选配及早期选择指标筛选奠定理论基础,该研究以锥栗、板栗种内和种间9个杂交组合子代及其亲本为材料,在分析F₁代幼林期生长、枝条性状遗传变异规律及杂种优势的基础上,利用SSR分子标记检测7个亲本的遗传距离,进而分析栗属杂交子代生长、枝条性状杂种优势与亲本遗传距离间的关系。结果显示：(1)栗属杂交F₁代生长、枝条性状均存在较高的遗传变异,各性状组合间F值的变动范围为5.08~22.03,组合内的变异系数范围为6.60%~27.69%;各性状广义遗传力均在0.5以上,性状受遗传影响较大;除地径外,其他性状遗传传递力均大于100%,性状遗传稳定性较高;各性状中亲优势率为-6.01%~44.40%,且F₁代生长、枝条性状存在普遍的超亲分离现象。(2)28对引物在7个亲本中共检测出115个多态性等位位点,每对引物的等位基因数3~5个不等,平均每对引物等位基因数为4.1个,多态性程度较高;Shannons 指数(I)、多态性信息含量(PIC)的平均值分别为1.25、0.674,亲本遗传多样性较为丰富。(3)相关分析表明,杂交子代一年生枝长、一年生枝粗及节间距的杂种优势与亲本遗传距离均存在显著的线性关系,并随遗传距离增大杂种优势增强。     

玉米自交系间遗传距离与产量杂种优势,杂种产量的关系

以13个玉米自交系及其按双列杂交配制的78个单交种为材料,研究性状选择、亲本选择对遗传距离与产量杂种优势、杂种产量关系的影响,结果表明:(1)当性状数较少时,遗传距离与产量杂种优势、杂种产量的关系因性状的不同而异;当性状数较多时,遗传距离与产量杂种优势、杂种产量的关系为抛物线,受性状影响较小;(2)当所选亲本材料的遗传差异较大时,遗传距离与产量杂种优势的关系为抛物线;当所选亲本材料的遗传差异较小时,遗传距离与产量杂种优势的关系为直线或不相关。     

小麦杂种及其亲本苗期叶片家族基因差异表达及其与杂种优势关系的初步研究

为探讨小麦杂种优势形成的分子机理,以一套双列杂交组合的苗期叶片为材料,利用mRNA差异显示技术分析了杂种及其亲本间MADS－box、G－ box、Ser/Thr蛋白激酶、EIF－4A、ARF1基因家族共5类家族基因在杂交种和亲本之间的表达差异。并与杂种性状表现和杂种优势进行了相关分析。结果发现,除ARF1家族基因外,其余家族基因在杂种和亲本间存在显著的表达差异,差异表达类型可概括为4种：（1）双亲共沉默;（20单亲表达沉默;（3）杂种特异表达;（4）单亲表达一致。分析发现,MADS－box、G－box和EIF－4A家族基因在杂种和亲本间的差异表达模式相似,均以单亲特异表达和种特异表达类型所占比例最高。相关分析结果表明,以上所有家族基因的总体差异表达程度与所有性状的杂种表现均不相关,MADS－box家族基因中杂种特异表达类型与小穗数、单株产量和单穗产量杂种优势呈显著正相关,双亲共沉默类型与小穗数、千粒重和单穗产量杂种优势呈显著负相关,另外,EIF－4A家族基因中单亲表达一致型与单穗产量杂种优势呈显著正相,但双亲共沉默类型与小穗数和单穗产量杂种优势呈显著负相关,对于G－box基因家族而言,仅小穗数杂种优势和双亲共沉默类型成显著负相关,而蛋白激酶家族基因的各种差异类型与性状杂种优势的相关分析均不显著。这些研究表明,调控基因的差异表达与杂种优势形成有密切关系。     

羽衣甘蓝裂叶相关性状遗传分析

以羽衣甘蓝圆叶自交系‘0835’和裂叶自交系‘0819’为亲本,调查P1、P2、F1、F2群体莲座期4个裂叶相关性状表型数据,运用‘四世代主基因+多基因’遗传模型,对叶长、叶宽、叶形指数、叶缘缺刻数4个叶形相关性状进行遗传分析,探讨羽衣甘蓝裂叶相关性状的遗传规律,为羽衣甘蓝裂叶性状遗传、QTL定位及新品种选育奠定基础。结果表明:(1)4个性状均存在一定的杂种优势,其中叶缘缺刻数中亲优势达显著水平,4个性状均存在负向超亲优势。(2)叶长和叶宽均符合E-4模型,即由2对等加性主基因+加性-显性多基因共同控制;叶长主基因遗传率为83.80%,多基因遗传率为1.05%;叶宽主基因遗传率为22.28%,多基因遗传率为61.92%。(3)叶形指数和叶缘缺刻数均符合E-1模型,即由2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制;叶形指数主基因遗传率为93.73%,多基因遗传率为2.59%;叶缘缺刻数主基因决定了表型变异的91.18%。     

水稻亚种间杂交粒重及加工品质性状的遗传效应分析

用4个广亲和粳型品种和5个籼型品种为材料,按NCⅡ设计配制杂交组合,获得同一环境下的亲本及F_1植株上的籽粒群体(F_2),对其稻谷千粒重、糙米千粒重、出糙率、总精米率以及整精米率等粒重和加工品质性状进行测定,并按胚乳性状遗传模型和混合线性模型的分析方法对籼粳亚种间杂交稻粒重及加工品质性状的遗传效应进行了研究,结果表明:籼粳交籽粒的粒重及各加工品质性状同时受到胚乳直接基因效应、母体基因效应以及微弱的细胞质效应的影响,但其主要受制于母体加性效应,并且存在一定的胚乳杂种优势和母体杂种优势;不同亲本品种对于粒重及加工品质性状的遗传改良具有不同的作用.     

作物柱头外露性状研究进展

柱头外露作为一个能提高作物杂交制种产量的重要性状,被广泛应用于杂种优势利用育种中。柱头外露性状多数是数量性状,遗传规律因作物种类和基因型的不同表现出多样性,是近年来作物领域的研究热点。深入解析作物柱头外露的遗传控制机制和调控机理,对于提高作物杂种优势利用效率具有重要意义。本文从柱头外露性状的经典遗传学解析、相关基因的克隆与分析、育种利用及研究存在的问题与展望等几个方面,综述了作物柱头外露性状的研究进展。     

作物杂种优势的遗传学基础

作物杂种优势是很重要的生物学现象,有很大的商业应用价值,但杂种一代的性状表现比较复杂,不同的性状及同一性状在不同的杂交组合的表现也不一致,为了更有效地利用杂种优势现象为人类服务,必须从理论上揭示杂种优势形成的遗传基础,围绕杂种优势的形成原因,国内外学者作了大量的理论探讨,取得一些积极进展。1显性假说（DominanceHyoothesis）显性假说首先由Bruce（1910）提出,后来Jones（1917）又进一步补充为显性连锁基因假说,简称显性假说（李竟雄1993）[1]．该假说认为：多数显性基因有利于个体的生长和发育,相对的隐性基因…     

西瓜甜瓜质量性状的分子标记与定位研究进展

分子标记在作物育种、资源遗传多样性分析、遗传图谱构建等方面有着广泛的应用,常见的分子标记方法主要有RFLP、RAPD、SSR、AFLP、SCAR、CAPS、SNP等.迄今为止,国内外学者已经利用分子标记技术对西瓜和甜瓜的20多个质量性状进行了标记和定位.本文主要对西瓜和甜瓜质量性状的分子标记和定位研究进展进行了综述,发现RAPD标记使用最多,而更具优势的SSR标记使用较少;对抗病虫等育种相关的基因研究较多,且多数标记遗传距离偏大,达不到图位克隆的要求,而对西瓜和甜瓜遗传基础相关的基因研究较少.     

小麦抗倒性状的基因效应及杂种优势分析

采用Ｈａｙｍａｎ双列分析较为系统地研究了抗倒性状的基因效应,并进行了杂种优势分析。结果表明,小麦抗倒性状的遗传以效应和显微效应为主,且以显著性效较为重要。     

分子标记在油菜杂种优势利用中的研究进展

杂种优势是一种普遍存在的生物学现象,是提高作物产量的重要途径,因而受到越来越广泛的重视。分子标记是近年兴起的一种新型的生物技术,国内外已利用RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR和SRAP等多种分子标记技术对油菜的杂种优势进行了广泛的研究,取得了很多有价值的研究成果。本文综述了分子标记在油菜授粉控制系统中关键基因标记、亲本遗传多样性分析、杂种优势群划分、杂种纯度鉴定和杂种优势预测中的研究进展。通过对不同作物间的比较,探讨了分子标记在油菜杂种优势利用中的研究深度,并对分子标记在油菜杂种优势预测中应注意的问题进行了讨论。     

甘蓝型油菜主要农艺性状的遗传模型和基因效应分析

本文以甘蓝型优质油菜(81008×Tower)正反交各12个世代的资料,按照4种不同的遗传模型,对包括单株产量在内的8个农艺性状的遗传方式进行了详尽地分析。结果表明:所有性状的遗传皆不符合简单的加性-显性模型,上位性效应普遍存在,且对世代平均数有较大影响;单株产量及几个产量性状的遗传均受重复型互作基因的控制,杂种优势需利用三基因或多基因间的互作效应。     

对生玉米产量性状的杂种优势和配合力分析

本文利用对生基因转育获得的对生与互生自交系及其杂交组合,研究了对生性状对产量性状杂种优势和配合力的遗传效应的影响。结果表明:对生玉米同互生玉米一样具有普遍的杂种优势,在产量性状上F1对生株优势互×互组合大于对×对组合和对×互(互×对)组合;对生性状的转育对产量性状的一般配合力有降低效应,而含有对生基因的互生玉米具有较高的一般配合力效应,因此,在对生玉米育种中可以利用含有不同对生基因的互生自交系作亲本来组配杂交组合(互×互),从而获得较高的制种产量和高产的对生杂交种。     

上位性效应是水稻杂种优势的重要遗传基础

利用生产上广泛应用的优良杂交组合汕优 6 3的分离群体 ,对 1 5 1个分子标记位点构建覆盖整个水稻基因组的遗传连锁图谱 .在此基础上 ,用 2 40个F_2∶3 家系的 2年田间试验数据定位分析了影响产量及其构成因子的数量性状位点 (QTLs)和上位性效应 . 2年共定位了 32个QTLs控制产量及其构成性状 ,其中 1 2个QTLs在2年均被检测到 .同时 ,发现大量显著上位性效应广泛存在于基因组中影响着这些性状 .分析表明 ,上位性效应是影响产量性状表现和杂种优势形成的重要遗传基础     

猪血浆蛋白酶多态性与杂种优势的关系

湖南农业大学动物科技学院王忠华、柳小春、施启顺三先生对猪遗传育种作了深入研究 ,他们探讨了血浆蛋白酶多态性与杂种优势的关系 ,测定了杜洛克、长白、大白、杜×长大、大×长大、长×大、大×长等 7个品种组合的 8个血浆蛋白酶位点的多态性及部分生长性能与胴体性状 ,计算了平均基因杂合度 ,部分经济性状实测值和杂种优势率的相关关系 ,结果表明 :平均基因杂合度与遗传距离呈正相关 ,与日增重、屠宰率、背膘厚、后腿、腿臀比的实测值或杂交优势率呈正相关 ,与腿肌面积的实测值和杂交优势率呈负相关 ,平均基因杂合度和亲本间遗传距离可为…