不同遗传背景下杂交籼稻功能叶与产量构成因素的相关

为明确水稻功能叶与产量构成因素间的相关性,以不同遗传背景下籼稻的10个不育系和16个恢复系为亲本,按照NCII设计配制两套双列杂交组合,对水稻12个功能叶性状与8个产量性状构成因素进行了相关分析,结果表明：3片功能叶叶长与叶面积、剑叶宽、倒2叶宽等性状之间均存在极显著正相关,功能叶夹角之间也存在极显著正相关,但不同遗传背景对夹角性状与9个形态性状之间的相关性则存在明显差异,在第一套组合中,其相关系数均为负值,且相关均不显著;而第二套组合则相反。8个产量构成因素中,单株穗数与平均穗长、着粒密度、穗实粒数以及穗着粒数之间存在极显著负相关,平均穗长与穗着粒数、结实率与单株产量呈显著或极显著正相关,遗传背景对产量组成上有较大影响,在第一套组合中单株产量主要由结实率、单株穗数以及穗实粒数等性状决定,而在第二套中则主要由穗实粒数和结实率等性状决定。在功能叶与产量构成因素的相关中,功能叶叶长、叶面积、剑叶宽、倒2叶宽与着粒密度、穗实粒数以及穗着粒数等3个性状之间存在显著或极显著正相关。12个水稻功能叶性状与8个产量构成因素之间的主成分分析表明,在不同的遗传背景下,产量构成因素均主要受叶面积和叶夹角影响,两种不同遗传背景中其累积贡献率分别为69.8%和84.0%。     

不同遗传背景下杂交籼稻功能叶与产量构成因素的相关性

为明确水稻功能叶与产量构成因素间的相关性,以不同遗传背景下籼稻的10个不育系和16个恢复系为亲本,按照NCII设计配制两套双列杂交组合,对水稻12个功能叶性状与8个产量性状构成因素进行了相关分析,结果表明：3片功能叶叶长与叶面积、剑叶宽、倒2叶宽等性状之间均存在极显著正相关,功能叶夹角之间也存在极显著正相关,但不同遗传背景对夹角性状与9个形态性状之间的相关性则存在明显差异,在第1套组合中,其相关系数均为负值,且相关均不显著;而第2套组合则相反。8个产量构成因素中,单株穗数与平均穗长、着粒密度、穗实粒数以及穗着粒数之间存在极显著负相关,平均穗长与穗着粒数、结实率与单株产量呈显著或极显著正相关,遗传背景对产量组成上有较大影响,在第1套组合中单株产量主要由结实率、单株穗数以及穗实粒数等性状决定,而在第2套中则主要由穗实粒数和结实率等性状决定。在功能叶与产量构成因素的相关中,叶长、叶面积、剑叶宽、倒2叶宽与着粒密度、穗实粒数以及穗着粒教等3个性状之间存在显著或极显著正相关。12个水稻功能叶性状与8个产量构成因素之间的主成分分析表明,在不同的遗传背景下,产量构成因素均主要受叶面积和叶夹角影响,两种不同遗传背景中其累积贡献率分别为69．8％和84．0％。     

小麦-冰草衍生后代 3558-2 穗部相关性状的遗传分析和QTL定位

从普通小麦Fukuho与冰草(Agropyron cristatum,2n=4x=28,PPPP)Z559的衍生系中发现3558-2具有小穗数、小穗粒数和穗粒数多的优异性状.为了揭示衍生系3558-2优异性状的遗传特征,本研究对其与小麦品种京4841间的282个F2单株的穗长、小穗数、小穗粒数、穗粒数等穗部相关性状进行了遗传分析和QTL定位.主基因+多基因混合遗传模型分析结果显示小麦穗部相关性状都符合数量性状特征.利用单标记分析将穗部相关性状的QTL主要定位于小麦1 A染色体上,同时发现在小麦的2A、5B和5D染色体上也有QTL分布.通过加密标记重点构建了1 A染色体短臂的遗传连锁图,利用复合区间作图法解析了小麦1AS染色体上的穗部相关性状的QTL效应,发现在1A染色体上存在与穗长、小穗数、小穗粒数和穗粒数相关的重要QTL各1个,解释变异度分别为14.41%、5.15%、14.84%和10.87%.本研究发现在3558-2的1 AS染色体上成簇分布着涉及穗长、小穗教、小穗粒数和穗粒数重要性状的QTL,这一结果对指导进一步研究与利用3558-2具有重要意义.     

东北地区谷子地方品种和育成品种表型比较分析

我国东北地区谷子育种经历了从地方品种到育成品种的转变,但其具体表型性状等变化尚不清楚。本研究在敖汉旗对我国东北地区120个谷子地方品种和育成品种进行表型鉴定,并分析了遗传多样性,结果表明:东北地区谷子品种以绿幼苗、绿叶鞘、纺锤松散穗、黄粒、黄米型为主。育成品种晚熟、生物量大且高产,表现在出苗至抽穗、开花、成熟的时间以及播种至成熟的时间均极显著大于地方品种;主茎直径、叶片数、旗叶宽度均极显著大于地方品种;主穗重、主穗粒数极显著大于地方品种,主穗粒重和产量显著大于地方品种,但千粒重极显著小于地方品种,说明育成品种主要通过增加穗粒数来实现产量提升。遗传多样性指数分析发现,参试品种各性状遗传多样性指数大小顺序为:产量性状(2.0063)形态性状(1.9655)生育期(1.7238)质量性状(0.6370);地方品种护颖颜色、粒色、米色遗传多样性指数明显高于育成品种,说明谷子育种使粒色米色越来越趋于一致。基于30个性状的标准化数据,将参试品种聚为两类,聚类结果与品种来源地没有明显关联。类群Ⅰ为早熟、低产品种,且幼苗叶色、米色均为绿色和黄色;类群Ⅱ为晚熟、高产品种。根据10个主要表型性状,筛选出综合性状优良的红谷子、燕谷18等种质资源,可供东北地区谷子育种重点利用。     

基于水稻产量构成性状间相关性的选种标准数学模型建立

选用54个水稻杂交组合F1代,对穗粒数、有效穗数、千粒重、穗谷重等产量构成性状进行相关、回归分析及其线性方程相交分析,并建立水稻选种入选标准的数学模型.结果表明:穗粒数(X_1)分别与其它三个性状间的相关达极显著水平,这四个性状的复相关系数达到极显著水平,表现为水稻产量构成性状间是互相影响、互为矛盾,构成性状间的矛盾与统一;经标准化的有效穗数(X_2)、千粒重(X_3)和穗谷重(X_4)分别依穗粒数(X_1)回归的线性回归方程分别为,x_2=0.6797-0.5907x_1,x_3=0.7268-0.4917x_1,x_4=0.2466+0.5053x_1.根据这些方程的升降性,分别组成联立方程组,求出这四个数量性状互作的矛盾统一点为:穗粒数136.6粒、有效穗数7.72穗/丛、千粒重23.53g、穗谷重3.09g;这四个性状相互作用、相互协调的优良表现型值落在穗粒数为132.3-177.0粒范围内.以穗粒数、有效穗数、千粒重、穗谷重的线性关系,建立的水稻选种入选标准数学模型具有较好的预见性和实用性.     

水稻轮回选择群体XTBG-HP1表型遗传多样性分析

该研究基于4个陆稻群体及172个水稻品种或杂交组合,构建了水稻多亲本隐性核不育轮回选择群体XTBG-HP1,并经过4次轮回重组,采用16个表型性状对其进行了遗传多样性分析。结果表明:(1)该群体14个数量性状符合正态分布,各表型均存在极端性状个体。(2)数量性状变异系数范围为0.08～0.41,均值为0.20; Shannon-Wiener多样性指数范围为0.72～1.92,均值为1.50。(3)群体在株型与产量构成因子性状方面有显著的相关性,对株型的选择可以实现产量性状的改良。(4)剑叶长、每穗粒总数、千粒重、穗长、粒长、一次枝梗数、有效穗数、剑叶宽、二次枝梗数、抽穗期10个性状可作为群体综合评价指标。(5)剑叶长、二次枝梗数、每穗粒总数3个表型性状具有较高的遗传变异、丰富的遗传多样性及与综合得分F值相关系数较高。综合以上结果发现,后期群体进行基因挖掘、品种改良以及优良育种材料的选育可以基于剑叶长、二次枝梗数及每穗粒总数3个表型性状,同时要充分利用群体株型与产量构成因子性状间的显著相关性。此外,该研究群体中极端单性状或综合得分F值较高的个体,可进一步用于品种选育。     

高粱穗部主要性状的配合力分析

以4个高粱不育系13163A、1358A、128A和407A,以及6个恢复系9.1R、213R、272R、381R、矮182R和早21R为试验材料,按照不完全双列杂交设计(NCII),对其F1的穗部主要性状进行配合力分析。结果表明:亲本穗部主要性状存在显著的遗传差异,主要表现为加性基因效应遗传的性状有:穗长、一级枝梗数、二级枝梗数、穗粒数;狭义遗传力大小顺序分别为:二级枝梗数一级枝梗数穗长穗粒数穗粒重千粒重。不同亲本的一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)在不同穗部性状间存在较大差异。不育系407A和恢复系早21R、9.1R是综合性状较好的亲本材料,利用它们可组配出产量较高的杂交组合。恢复系272R组配的杂交种具有穗粒数较多、千粒重较小的特点,能满足市场上对小粒高粱的需求。深入分析高粱杂交亲本穗部主要性状表现,有利于对亲本材料的进一步了解和利用。     

1E~e染色体对小麦农艺和品质性状的影响研究

二倍体长穗偃麦草含有抗条锈病、抗赤霉病和耐盐碱等优异基因,是小麦遗传改良的重要基因源之一。为明确1E~e染色体片段对小麦农艺和品质性状的影响,利用1E~e(1A)代换系和中国春为试验材料,多年多点鉴定,农艺性状分析结果表明,1E~e取代1A染色体,不仅降低了旗叶长度和旗叶宽度等农艺性状,而且降低了粒长、粒宽、穗粒数、小穗数和千粒重等产量相关性状,但显著增加了穗长。品质相关性状分析结果表明,1E~e染色体可以显著增加面团最大峰值高度和8分钟带宽,但对蛋白质含量、SDS沉降值、湿面筋含量、面筋指数和峰值高度时间等5个指标上没有显著影响。另外,本研究开发了17个1E~e染色体特异分子标记。总之,1E~e染色体可提高小麦品质,但对产量相关性状有不利影响,本研究开发的分子标记对于进一步打破连锁累赘,创制小麦-长穗偃麦草Glu-Ee1短片段易位系具有重要意义。     

冀中北小麦品种抗旱性筛选研究

干旱是华北地区小麦生产的重要限制因素,从推广小麦品种中鉴定和筛选抗旱品种,对稳定小麦产量、降低区域水分消耗具有重要意义。本研究以近年来在河北省中北部审定、推广的13个小麦品种为材料,设置冬后浇2水(D2处理)、浇1水(D1处理)和不浇水(D0处理)3种处理方式,进行了大田条件下的抗旱品种筛选试验。结果表明,在D0处理时,各供试品种的株高、千粒重、穗粒数、亩穗数等农艺性状以及叶绿素含量、叶片离体失水速率等生理性状均显著下降,籽粒产量也极显著下降。在D1处理时,各小麦品种的农艺、生理和产量性状也发生不同程度下降。当分别以抗旱指数、加权抗旱指数和抗旱性综合度量值等指标度量品种抗旱性时,品种之间的抗旱性排序虽有差异,但仍能看出中麦1062、河农825等品种抗旱性较好。以节水指数对品种进行节水性评价时,发现河农130等3个品种节水性较好。在所测定的农艺、生理性状中,叶绿素含量、小穗数、株高、叶片离体失水速率、旗叶长和穗粒数等与抗旱性存在较高程度的相关性,本研究初步认为叶绿素含量、小穗数可作为抗旱性评价指标。     

籼粳杂交稻穗部性状的遗传效应及其与环境互作

采用包括基因型与环境互作效应的加性显性加性×加性上位性遗传模型,分析了不同环境下籼粳杂交稻穗部性状的遗传特点.结果表明,除了主穗粒数的加性与环境互作和二次枝梗数的显性与环境互作不显著外,其他性状均存在显著和极显著的加性、显性、加性×加性上位性遗传效应及其与环境的互作效应,其中均以显性效应为主,显性与环境互作效应对枝梗性状的影响较为明显.遗传率分析表明,各性状的普通广义遗传率最大,互作遗传率也有一定作用.杂种优势预测表明,除了一次、二次枝梗数外,其他性状均表现正向的杂种优势,基因型与环境互作只影响杂种优势表达的程度,而不改变其方向.遗传效应预测值结果表明,IR6615837、IR6560085、明恢63和R6694个亲本可以明显改良杂交后代多数穗部性状,且环境影响程度较小,可作为优良亲本列于育种计划中.     

冬小麦产量性状的遗传效应分析

以农大139等7个冬小麦品种进行4×3不完全双列杂交,采用加性-显性及其与环境互作的遗传模型对亲本、F_1和F_2的株高、主穗穗长、单株穗数、主穗小穗数、千粒重和单株粒重6个性状进行遗传分析．结果表明,株高和主穗长主要受加性效应控制,而单株穗数、主穗小穗数、千粒重和单株粒重主要受显性×环境互作效应影响．矮2杂交后代易选到矮株,奥里生杂交后代易得到大穗材料,农林10号和奥里生的杂交后代分蘖力将加强,814的杂交后代小穗数增多,814杂交后代千粒重增高．所有产量性状未表现明显的杂种优势．     

杂交后代中转基因小麦外源1Ax1基因的遗传

高分子量麦谷蛋白亚基1Ax1基因是决定小麦加工品质的主效基因之一,在小麦胚乳中增加1Ax1基因的表达量可以提高其加工品质,这对于小麦的品质改良具有重要意义。采用外源1Ax1基因超量表达的转基因小麦‘B102-1-2’为父本,常规小麦品种‘鄂麦12’和‘川89-107’为母本进行杂交试验。采用SDS-PAGE技术检测并分析各组合亲本、F1代、F2代的HMW-GS组成,从而研究转基因小麦‘B102-1-2’中外源品质基因1Ax1表达的遗传规律。研究结果表明:外源基因有效地整合进入主栽小麦的基因组中,并且正确表达,在F2代中表现出15∶1的分离比,遵循孟德尔遗传模式,这对于杂交育种策略的选择制订具有指导意义。     

二角山羊草细胞质小麦雄性不育系的育性特异性分析

利用大量小麦亲本材料和优良品种(系)与具有粘果、易变、偏凸和二角山羊草细胞质的小麦雄性不育系杂交,并对其杂交F1过氧化物同工酶进行了分析,结果表明：(1)二角山羊草细胞质与小麦核内的遗传物质组成两个不同的核质互作不育系统,粘、易、偏型不育系育性基本表现一致,而二角型不育系除了与前三种不育系具有相同的1BL／1RS保持系以外,对某些小麦近缘植物的杂交后代材料还表现出育性特异性。(2)粘、易、偏和二角型同核异质不育系5-1及其与V9125杂交F1过氧化物同工酶分析表明,粘、易、偏和二角型不育系5-1过氧化物同工酶带型基本表现一致,粘、易、偏不育系5-1与V9125杂交F1过氧化物同工酶带型基本表现一致,而二角型不育系5-1杂交F1过氧化物同工酶则表现出酶带减少变弱。     

硬粒小麦-节节麦人工合成种HMW-GS组成及1.5+10亚基的遗传分析

对C IMM YT的99份硬粒小麦—节节麦人工合成种(简称合成种)的HMW-G S组成分析发现,G lu-B 1和G lu-D 1位点的变异类型比普通小麦丰富,分别有9种和12种亚基类型;筛选出含有比5 10亚基更优质的1.5 10和5 12亚基的合成种分别有8份和1份;含有优质亚基1.5 10的合成种与普通小麦杂交结实正常;对2个合成种与2个普通小麦品种的8个正反交组合F1种子电泳发现,优质亚基1.5 10在F1代能正常表达,双亲所有亚基在F1代都得到表达,表现共显性遗传.本研究为优质亚基1.5 10和5 12转育到普通小麦中奠定了基础.     

小麦高分子量谷蛋白亚基效应的比较研究

采用SDS-PAGE方法,通过对5个亲本间杂交获得的F2群体每一单株的F3籽粒样本及其亲本进行小麦高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）组成分析,并对每一F2单株上F3籽粒群体的高分子量谷蛋白亚基组成与其籽粒蛋白质含量、SDS-沉降值的关系进行研究,分析比较黄淮麦区出现频率较高的7个亚基或亚基对的品质效应。结果表明：小麦高分子量谷蛋白亚基组成不同群体间籽粒的蛋白质含量和SDS-沉降值基本达到显著或极显著水平。优质亚基表现为：1、7＋8、14＋15和5＋10亚基。因此,黄淮麦区小麦育种应加强对这些优质亚基的引入和利用,特别是对14＋15和5＋10亚基的引入和利用。     

利用回交法与Wx基因分子标记辅助选择培育糯性小麦

以中国春糯性位点全套近等基因系为研究材料,对小麦Wx基因的6个STS标记和1个CAPS标记进行了筛选。改良PCR扩增条件以及产物检测方式后,从这些标记中筛选出3个标记,包括鉴定Wx-A1、Wx-D1位点的2个共显性STS标记和Wx-B1位点的1个显性STS标记,用于本研究中糯性小麦的分子标记辅助育种。在育种过程中,首先配制全糯材料“98Y1441”与推广品种“川育12”的杂交组合,采用籽粒碘染法从其F2种子中选择全糯基因型个体与回交亲本川育12杂交,如此反复自交、回交,历经数代异地加代繁殖得到BC5F2代回交改良群体。利用上述3个分子标记从该群体中筛选出了8种Wx基因型,经卡方检验,其分离比符合3对基因的分离比例,其中基因型为aabbdd的植株有2株,直链淀粉含量分别为1.81%和0.82%,为全糯小麦;基因型为AAbbdd, aabbDD的部分糯性植株各有1株,直链淀粉含量分别为15.24%和17.57%。研究中获得的BC5 F2代群体的农艺性状接近回交亲本,并明显优于全糯材料“98Y1441”,表明采用回交法与Wx基因分子标记辅助选择相结合,有助于培育高产、优质的全糯和部分糯小麦。     

普通小麦远缘杂交F1代表现型研究

小麦远缘杂交试验采用常规杂交方法,不进行胚培养,在自然条件下,实现了普通小麦与小黑麦(6X,AABBRR)、柱穗山羊草(2X,DD)、人工合成六倍体小麦(6X,AABBDD)、CIMMYT人工合成小麦(6X,AABBDD)的杂交.发现在F1代中,出现了2～7种植株表现型、7种性状分离现象;小麦颖壳颜色变化可能受多个加性基因控制;杂交F2代结实率较F1代有数倍或十余倍的增长.     

Bt抗虫杂交棉叶片营养元素含量变化及其与产量的关系

为了比较杂交棉不同品种、不同世代棉花叶片营养元素含量的差异,于2003、2004年以Bt抗虫杂交棉NZ62、H64、H16的杂交种一代、二代和三代为材料,在湖南长沙进行了研究。田间试验在湖南农业大学试验基地进行,采用随机区组试验,设4次重复,4行区,小区面积13．4m^2。分别于棉花盛花期、吐絮期两个时期,在每个试验小区连续取10株棉株的倒数第4叶和倒数第2叶,测定棉叶的全量N、P、K、B、Cu、Zn、Fe、和Mn的含量。研究结果表明：不同品种花铃期养分含量除P以外均存在显著差异,且变化趋势基本一致,均以NZ62含量最高,H16次之,H64最低,差异达显著水平（P〈5％）。吐絮期不同品种叶片的N、P、K和B含量均不存在显著差异,而Cu、Zn、Mn营养含量均存在显著差异,NZ62比H16和H64高;不同世代花铃期F1棉株叶片的N、K、Cu、Zn、Fe、Mn和B的含量显著高于F2、F3（P〈5％）,而F2、B的含量变化基本一致,F1代棉株对营养元素的吸收与F2、F3代棉株相比具有显著的杂种优势。F2、F3代优势衰退与其叶片营养元素含量减少相符合。但吐絮期不同世代之间没有显著差异。相关分析表明,花铃期棉花叶片含N量、含K量与子棉产量和皮棉产量有显著相关（P〈5％）,而吐絮期的这两个元素的含量与棉花产量无显著相关（P〉5％）。无论是花铃期还是吐絮期,B元素的含量与子棉、皮棉产量的相关均达到极显著水平（P〈1％）。     

偃麦草与小偃麦染色体组构成的细胞遗传学研究在Ⅴ.硬粒小麦与中间偃麦草杂交及回交的细胞遗传学研究

获得了硬粒小麦(2n=6x=28、AABB)与中间偃麦草(2n=6x=42、NNE_1E_1E_2E_2)杂种F_1及回交后代材料。统计分析杂种F_1及回交一代PMC MI染色体配对构型,认为中间偃麦草具较远缘的同亲关系(distant homologous)染色体组。由三价体出现频率分析,中间偃麦草不含小麦的B染色体组,建议用NE_1E_2为其染色体组公式。根据回交一代及其自交后代染色体数目,分析了六倍体小偃麦这一人工新物种的形成过程。     

利用杀配子染色体2C诱导中国春-黑麦二体附加系染色体畸变的研究

将中国春-黑麦(1R-7R)二体附加系与中国春-2C(Aegilops cylindrica)二体附加系杂交,获得F1,对F1体细胞染色体进行C分带鉴定和花粉母细胞减数分裂行为的观察与分析,发现减数分裂行为异常。对自交获得的430株F2进行单株染色体C分带和荧光原位分子杂交鉴定,检测到易位、缺失、等臂染色体、双着丝点染色体等染色体畸变类型。此外还检测到2C与小麦2A、2B、2D染色体的二体或单体自发代换系。杂交F。染色体畸变的规律与频率如下：研究共得到含黑麦染色体的变异22株,变异频率为5,1％。其中含黑麦染色体的易位系为10株,占2,3％;缺失12株,占2．79％;黑麦的等臂染色体3株,占O．7％。易位染色体既有含小麦着丝点的(大部分),也含有黑麦着丝点的(仅1例)。黑麦的染色体畸变中,发生于不同同祖群的频率不同,1R为5个,2R为3个;3R为1个;4R为3个;5R为6个;6R为4个。易位多为端部易位。共鉴定出小麦的缺失系54株,其中A基因组有27个,占6.27％;B基因组有20个,占4,65％;D基因组有7个,占1.66％。对杀配子染色体对小麦及黑麦不同同祖群染色体作用的差异性及作用特点进行了探讨。