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…     

玉米杂种优势分子基础研究进展

当今作物改良中杂种优势的广泛应用得益于杂交玉米的首先培育成功,对其分子基础的探讨已历经近一个世纪却尚未达成共识。关于杂种优势的经典解释曾聚焦于显性和超显性假说,现在看来似乎是借喻遗传学分子概念而无实际分子基础的实用性概念,籍此导致了一些研究结果的不一致是可以理解的。随着基因组时代的到来和相关分子技术的出现,文章回顾了过去的研究结果,分析了杂种优势分子机制研究的现状和问题,针对两亲本及其后代杂交后基因组构架和基因表达变化的研究趋势及方向进行了评价,并提出了由此资讯引发的SNPs单倍型用于玉米杂种优势分子基础研究的新策略。     

禾本科作物芒遗传研究进展

芒是许多禾本科作物穗部的重要结构, 不仅可以作为区分不同品种以及基因定位的重要形态标记, 而且在禾谷类作物的种子传播、籽粒灌浆、蒸腾作用及产量形成等方面起重要作用。该文综述了小麦(Triticum aestivum)、大麦(Hordeum vulgare)和水稻(Oryza sativa)芒的结构、功能与遗传调控机制研究进展, 以期为芒性状遗传机理的进一步研究及其在育种中的应用提供参考。     

应用分子标记差异性预测作物杂种优势的研究进展

应用分子标记差异性预测作物杂种优势的研究进展李春丽①（中国水稻研究所生物工程系,杭州３１０００６）ＴｈｅＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆＰｌａｎｔＨｅｔｅｒｏｓｉｓＵｓｉｎｇＭｏｌｅｃｕｌａｒＭａｒｋｅｒＬｉＣｈｕｎｌｉ②（Ｄｅｐａｒｔｍ...     

作物氮肥利用效率遗传改良研究进展

氮素是植物生长发育所需的大量元素之一,施用氮肥是农业生产中提高农作物产量的重要手段.自20世纪60年代以来,"绿色革命"半矮秆农作物品种的育成和大面积推广有效地解决了"高产与倒伏"之间的矛盾,提高了农作物的收获指数和产量.然而半矮秆水稻和小麦品种也表现出生长发育对氮肥响应减弱、根系对铵态氮和硝态氮的吸收能力下降以及氮肥...     

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     

杂种优势的研究进展

杂种优势是自然界中普遍存在的一种现象,在水稻、玉米和家蚕中已广泛应用,成为提高社会经济效益必不可少的工具。然而,目前对杂种优势理论的探索却远远落后于实践的应用。为此,通过杂种优势利用简史、杂种优势遗传机理研究进展及发展趋势的概述,提出将转录组学和蛋白质组学共同用于杂种优势的研究,以期为杂种优势利用和遗传机理的研究提供借鉴和理论参考。     

作物品种间杂种优势遗传分析的新方法

本文提出了分析双列杂交试验资料的两个遗传模型。第一个模型包括加性、显性和母体效应;第二个模型只包括简单的加性和显性效应。还介绍了分析杂种优势、估算遗传方差分量以及预测遗传效应值的相应统计分析方法。用所介绍的遗传模型和分析方法以及常用的Griffing配合力分析方法,分析了棉花6个品种双列杂交的产量性状,并进一步比较了不同方法的分析结果。采用本文所介绍的遗传模型和分析方法,可以克服用Griffing的配合力模型及其方法分析杂种优势和配合力遗传表现所存在的局限性。     

Additive and Over-dominant Effects Resulting from Epistatic Loci Are the Primary Genetic Basis of Heterosis in Rice

A set of 148 F9 recombinant inbred lines （RILs） was developed from the cross of an indica cultivar 93-11 and japonica cultivar DTI13, showing strong F1 heterosis. Subsequently, two backcross F1 （BCFI） populations were constructed by backcrossing these 148 RILs to two parents, 93-11 and DT713. These three related populations （281BCF1 lines, 148 RILs） were phenotyped for six yield-related traits in two locations. Significant inbreeding depression was detected in the population of RILS and a high level of heterosis was observed in the two BCF1 populations. A total of 42 main-effect quantitative trait loci （M-QTLs） and 109 epistatic effect QTL pairs （E-QTLs） were detected in the three related populations using the mixed model approach. By comparing the genetic effects of these QTLs detected in the RILs, BCF1 performance and mid-parental heterosis （HMp）, we found that, in both BCF1 populations, the QTLs detected could be classified into two predominant types： additive and over-dominant loci, which indicated that the additive and over-dominant effect were more important than complete or partially dominance for M-QTLs and E-QTLs. Further, we found that the E-QTLs detected collectively explained a larger portion of the total phenotypic variation than the M-QTLs in both RILs and BCF1 populations. All of these results suggest that additive and over-dominance resulting from epistatic loci might be the primary genetic basis of heterosis in rice.     

Dominance Is the Major Genetic Basis of Heterosis in Rice as Revealed by Qtl Analysis Using Molecular Markers

A set of 194 F(7) lines derived from a subspecific rice cross showing strong F(1) heterosis was backcrossed to the two parents. The materials (388 BC(1)F(7) lines, 194 F(8) lines, two parents, F(1)) were phenotyped for 12 quantitative traits. A total of 37 significant QTLs (LOD >/= 2.0) was detected through 141 RFLP markers in the BC(1)F(7) populations. Twenty-seven (73%) quantitative trait loci (QTLs) were detected in only one of the BC(1)F(7) populations. In 82% of these cases, the heterozygotes were superior to the respective homozygotes. The remaining 10 (27%) QTLs were detected in both BC(1)F(7) populations, and the heterozygote had a phenotype falling between those of the two homozygotes and in no instances were the heterozygotes found to be superior to both homozygotes. These results suggest that dominance complementation is the major genetic basis of heterosis in rice. This conclusion was strengthened by the finding that there was no correlation between most traits and overall genome heterozygosity and that there were some recombinant inbred lines in the F(8) population having phenotypic values superior to the F(1) for all of the traits evaluated--a result not expected if overdominance was a major contributor to heterosis. Digenic epistasis was not evident.     

麦类作物小孢子培养与遗传转化研究进展

小孢子作为单个单倍体细胞,通过诱导培养能再生成纯合的二倍体植株,不仅为分子生物学、遗传学、形态发生学研究提供稳定的材料,也对小麦等作物的转基因研究提供新方向和新思路。本文主要介绍麦类作物小孢子培养的基本步骤及关键因素,简要介绍了以小孢子为材料进行小麦基因遗传转化的方法。     

植物抗盐分子机制及作物遗传改良耐盐性的研究进展

盐胁迫是全球农业生产上的一个主要逆境因子。解析耐盐分子机制有助于培育耐盐能力提高的作物新品种。我们综述了植物对盐胁迫的感应及信号传导、主要Na^＋运输体、盐胁迫下的解毒途径以及耐盐途径中涉及到的表观遗传研究。此外,我们还讨论了利用遗传改良手段提高作物耐盐性的研究进展。     

麦类作物遗传转化

麦类作物包括小麦(Triticum aestivum L.)、硬粒小麦(Triticum turgidum con v.durum Dest.e.m)、大麦(Hordeum vulgare L.)、黑麦(Secale cereal L.)、燕麦(Avena sativa L.)及小大麦(×Tritordeum Ascherson et Graebuer.).自从基因枪被发明以来,科学家们已经利用来自麦类作物的幼胚、 盾片、成熟种子胚、花粉粒、花药、幼穗、叶基组织、发芽种子幼苗的顶端分生组织及其愈伤组织或培养物作为外植体,通过基因枪、农杆菌介导、 PEG法、电激法、微注射法、硅化纤维素介导、幼穗注射法等技术先后将一些选择标记基因、报告基因和有用的目的基因如抗真菌、抗虫、 籽粒品质、抗干旱基因等转化到麦类作物中.转基因植物表现为抗性增强或籽粒的加工品质提高和营养成份增加.被转化的基因通常以单位点多拷贝的形式随机整合到受体细胞的基因组中,并以孟德尔规律遗传.整合位点一般分布在染色体的近端粒区域,整合的拷贝数大多为5～10个拷贝,最高可达到50个拷贝.在转化过程中,被转化的质粒上的片段包括选择标记基因、目标基因、甚至质粒的抗生素基因和其他无关序列,随机地连接并形成多个分子量大小不等,组成成分不同的分子簇,或首先由其中一个分子簇整合到植物基因组中,这会导致在整合位点附近产生"热点",易于其他分子簇在此处整合,从而完成两期整合;或被转化的质粒上的选择标记基因、目标基因、质粒的抗生素基因和其他无关序列、植物基因组DNA等片段共同形成各种不同类型的分子簇,当植物细胞染色体复制时,在复制叉处整合到植物基因组中.转基因可以在各种水平上表达,也会时常发生基因沉默,这会导致转基因植物DNA水平上表达但在蛋白质水平上不表达,后代偏向分离,沉默的转基因重新表达.转基因的位置效应、甲基化和启动子都会诱发转基因沉默.在麦类作物中,35S启动子易于导致转基因沉默,应尽量减少使用.转基因还导致被转化麦类作物在农艺性状和细胞学上的变异.目前,麦类作物遗传转化已经成为一种常规的技术,转基因麦类作物正开始进入商业应用阶段.相信多种转化新技术的应用和发展将会培育出高产、稳产、优质、低投入的各类品种和种质.     

麦类作物遗传转化(英)

麦类作物包括小麦 (TriticumaestivumL .)、硬粒小麦 (Triticumturgidumconv .durumDest.e.m)、大麦 (HordeumvulgareL .)、黑麦 (SecalecerealL .)、燕麦 (AvenasativaL .)及小大麦 (×TritordeumAschersonetGraebuer.)。自从基因枪被发明以来 ,科学家们已经利用来自麦类作物的幼胚、盾片、成熟种子胚、花粉粒、花药、幼穗、叶基组织、发芽种子幼苗的顶端分生组织及其愈伤组织或培养物作为外植体 ,通过基因枪、农杆菌介导、PEG法、电激法、微注射法、硅化纤维素介导、幼穗注射法等技术先后将一些选择标记基因、报告基因和有用的目的基因如抗真菌、抗虫、籽粒品质、抗干旱基因等转化到麦类作物中。转基因植物表现为抗性增强或籽粒的加工品质提高和营养成份增加。被转化的基因通常以单位点多拷贝的形式随机整合到受体细胞的基因组中 ,并以孟德尔规律遗传。整合位点一般分布在染色体的近端粒区域 ,整合的拷贝数大多为 5～ 10个拷贝 ,最高可达到 5 0个拷贝。在转化过程中 ,被转化的质粒上的片段包括选择标记基因、目标基因、甚至质粒的抗生素基因和其他无关序列 ,随机地连接并形成多个分子量大小不等 ,组成成分不同的分子簇 ,或首先由其中一个分子簇整合到植物基因组中 ,这会导致在整合位点附近产生“热点