甜菜夜蛾抗高效氯氟氰菊酯近等基因系的构建

将甜菜夜蛾Spodoptera exigua抗性种群雄成虫与敏感种群雌成虫杂交,杂交后代再自交后,用高效氯氟氰菊酯杀死敏感和部分杂合个体的剂量(50 μg/mL)处理4龄幼虫,对1天后存活的幼虫再用250 μg/mL汰选,将存活幼虫发育成的雄成虫与敏感种群的雌成虫回交,再经自交和选育,如此循环6次,获得了甜菜夜蛾抗高效氯氟氰菊酯近等基因系。对该基因系构建过程中各代幼虫的抗性水平和相关生物学特性进行了监测和比较,结果表明获得的抗高效氯氟氰菊酯近等基因系抗性种群的抗药性仍保持较高水平;酯酶同工酶的电泳分析表明抗高效氯氟氰菊酯近等基因系抗性种群与敏感种群图谱相近,而与亲本抗性种群之间存在明显差异。     

甜菜夜蛾对氯氟氰菊酯抗性的表皮穿透机理

用三种方法测定了采自南京江浦的甜菜夜蛾Spodoptera exigua对氯氟氰菊酯的抗性。结果表明,抗性水平的次序为3龄幼虫点滴法（5 499.5倍）和5龄幼虫点滴法（3 973.2倍）＞3龄幼虫浸叶法（1 041.6倍）＞5龄幼虫叶片夹毒法（24.7倍）,因此该品系触杀毒力的抗性水平至少为胃毒毒力LD50的160倍。用¹⁴C标记氯氟氰菊酯测定甜菜夜蛾抗性和敏感品系5龄幼虫表皮穿透率结果表明,处理后8h,抗性品系5龄幼虫的表皮穿透率仅为敏感品系幼虫表皮穿透率的55.5%。证实表皮穿透率的降低是产生抗性的一个重要机理。     

用新的分子标记方法（RAPD）分析小麦抗白粉病基因Pm4α的近等基因系

ＲＡＰＤ是一种新发展的分子标记技术,本实验利用这种技术对小麦抗白粉病基因Ｐｍ４ａ的近等基因系进行分析。在１００个随机引物中找到了３个引物在这对抗白粉病的近等基因系中所扩增出的带型出现差异。并根据理论计算所找到的差异与抗生基因Ｐｍ４ａ连锁的概率是０．７,即３个差异中应有２个标记与抗性基因连锁。     

甜菜夜蛾不同世代对氯氟氰菊酯抗性减退及多功能氧化酶系活性变化

在室内用人工饲料连续饲养和未用药剂筛选条件下,测定了采自田间对氯氟氰菊酯产生高水平抗性甜菜夜蛾Spodoptera exigua (Hübner)种群的抗药性及其多功能氧化酶系活性的变化情况。用点滴法测定不同世代3龄幼虫抗性结果为：室内F₁代LD₅₀值为 0.9672 μg/头,抗性倍数为4 836.0倍,以后各世代逐渐降低,至F₄₃代LD₅₀值为0.0325μg/头,抗性倍数为162.5倍,抗性水平下降了29.8倍。用浸叶法测定不同世代3龄幼虫抗性结果为：室内F₁代LC₅₀值为185.6 mg/L,抗性倍数为964.7倍,以后各世代也逐渐降低,至F₄₃代LC₅₀值为9.2 mg/L,抗性倍数为47.8倍,抗性水平下降了20.2倍。与敏感品系相比,该田间种群室内饲养至F₄₃代仍处于较高的抗性水平,抗性减退缓慢,很难恢复到敏感水平。测定甜菜夜蛾田间种群室内F₂、F₂₀和F₄₁代及敏感品系5龄幼虫中肠微粒体甲氧试卤灵-O-脱甲基酶、乙氧试卤灵-O-脱乙基酶、芳香基羟基化酶及艾氏剂环氧化酶活性,结果表明：与敏感品系相比,田间种群甲氧试卤灵-O-脱甲基酶和艾氏剂环氧化酶的活性仅F₂代显著较高,F₂₀和F₄₁代差异不显著,乙氧试卤灵-O-脱乙基酶和芳香基羟基化酶的活性F₂、F₂₀和F₄₁代均显著较高。结果提示甜菜夜蛾抗性水平可能与其体内微粒体多功能氧化酶系活性有密切关系。     

家蚕耐氟基因RAPD分子标记的筛选及其克隆

以家蚕耐氟品种T6和高敏感品种733新为材料,并构建其近等基因系,采用300个随机引物进行RAPD扩增,获得了与家蚕耐氟性有关的一个分子标记S207,并在F2代分离个体中得到验证,证明了此分子标记的可靠性,进而将此标记克隆进T载体pUCm-T中,完成了测序,分析发现此序列是新的未有报道的序列。计划下一步将此RAPD标记转化成SCAR标记,建立分子标记辅助育种技术体系。     

家蚕耐氟基因RAPD分子标记的筛选及其克隆

为获得家蚕耐氟基因的分子标记,以家蚕耐氟品种T6和高敏感品种733新为材料,并构建了其近等基因,采用300个随机引物进行RAPD扩增,获得了与家蚕耐氟性有关的一个分子标记,此标记由引物S250扩增得到,并在F2代分离个体中得到验证,证明了此分子标记的可靠性,进而将此标记克隆进T载体pmd-18中,完成测序,分析发现此序列是未有报道的新序列。     

水稻抗稻瘟病近等基因系的cDNA微阵列分析

应用cDNA微阵列对来源于中156／谷梅2号重组自交系的水稻抗稻瘟病近等基因系G205和G71的稻瘟病菌胁迫基因表达谱进行了分析,发现有3个cDNA克隆的表达仅在抗病基因系G205接种病原菌12h后受到诱导,其中两个为功能已知基因,另一个为功能未知的新基因。另有35个差异表达克隆在两个近等基因系中均检测到,其中17个克隆的表达在G205和G71均受到病原菌的诱导,另外18个克隆的表达则在G205和G71均受到病原菌原抑制。序列分析表明,这些稻瘟病菌应答基因分别与防卫反应,信号传递,逆境胁迫和光合作用及糖代谢等功能相关,为植物抗病机制提供了相关信息。另外,Northern还证实了编码富含甘氨酸蛋白基因（Glycinerich protein Grp)的表达受稻瘟病病原菌的诱导,是一个稻瘟病诱导相关基因。     

玉米不同杂种优势近等基因系及其杂交种的基因表达分析

以自发突变产生的籽粒大小和穗位叶片不同的 3对近等基因系及其杂交种为材料 ,研究了 6个基因在其叶片组织中的表达情况 ,以评价这些基因在杂种优势形成中可否作为“限率性基因”模式存在。结果表明 ,有些基因通过增强或减弱表达在杂种优势现象中起一定作用。将被测基因视为整体时会发现它们依次增强表达趋势为 :近等基因系 4 88 1>4 88 2 >4 78;相应杂交种 4 88 1× 340 >4 88 2× 340 >4 78× 340。对近等基因系及其杂交种个体千粒重和穗粒重的相关分析表明 ,Sus1、Sh1和ZmSps34 3′基因亦可作为适合的限率性候选基因以研究杂种优势分子机理。     

与小麦白粉病抗性基因Pm2紧密连锁RAPD标记的筛选研究

以２５６个随机引物对含小麦抗白粉病基因Ｐｍ２近等基因系进行ＲＡＰＤ分析,发现１７个随机引物的扩增产物在抗、感ＮＩＬｓ材料间表现多态性,且其中５个引物经４次以上重复,均获相同结果,其多态性标记分别为ＯＰＭ０８(１６００)、ＯＰＩ０４(１７００)、ＯＰＨ１９(１１００、ＯＰＥ０９(９００)及ＯＰＭ１６(８５０)。当以这５个随机引物对１４个已知含Ｐｍ２基因的抗病材料及９个不含Ｐｍ２基因的感病材料进行检测时,只有标记ＯＰＩ０４(１７００)在１２个抗病材料中出现（另两个抗病材料中未检测到）,而在９个感病材料中均未出现。进一步用 ＯＰI(０４)对１０２株（Ｃｈａｎｃｅｌｌｏｒｘ Ｕｋａ／８＊Ｃｃ）Ｆ２分离群体进行分析,估算出标记ＯＰＩ０４(１７００)与Ｐｍ２基因间的遗传距离为１２．２±３．３ｃＭ。     

甜菜夜蛾抗氯氟氰菊酯品系相对适合度、抗性生化机理及抗性遗传方式

比较了甜菜夜蛾Spodoptera exigua 抗氯氟氰菊酯品系和敏感品系的繁殖和生长发育特征。结果表明：抗性品系幼虫发育历期延长、蛹重减轻、化蛹率和产卵量降低,抗性品系的适合度为0.61,抗性品系在繁殖和生长发育上存在明显的生存劣势。用两品系3龄幼虫分别测定胡椒基丁醚（PBO）、增效磷SV₁）、脱叶磷（DEF）和顺丁烯二酸二乙酯（DEM）对氯氟氰菊酯的增效作用,抗性品系增效倍数与敏感品系增效倍数之比分别为14.1、14.8、2.3和2.3倍,胡椒基丁醚和增效磷对氯氟氰菊酯增效作用最明显,表明多功能氧化酶参与了甜菜夜蛾对氯氟氰菊酯的抗性。抗性品系3龄幼虫酯酶和谷胱甘肽S-转移酶的活性分别为敏感品系的1.05倍和0.91倍, 抗性品系5龄幼虫多功能氧化酶O-脱甲基活性为敏感品系的1.05倍,两品系间3种酶的活性差异不显著,表明甜菜夜蛾对氯氟氰菊酯的抗性与酯酶、谷胱甘肽S-转移酶及多功能氧化酶O-脱甲基酶活性无关。用剂量对数死亡机率值回归线分析法研究甜菜夜蛾对氯氟氰菊酯的抗性遗传规律,表明甜菜夜蛾对氯氟氰菊酯的抗性为常染色体遗传、多基因控制;正、反交后代的显性度分别为0.61和0.43,抗性遗传为不完全显性。     

苏麦3号感赤霉病近等基因系的选育及分子标记

小麦品种苏麦3号高抗由禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum Schw.)引起的小麦赤霉病,已成为全世界广泛应用的抗源。为更精确地研究苏麦3号的赤霉病抗性,实验用感病品种川980为供体亲本,苏麦3号为轮回亲本,通过不断回交和自交,把川980的赤霉病感病基因导入苏麦3号,创造了感赤霉病的苏麦3号近等基因系（S016）,并得到以下结果：（1）育成的苏麦3号感赤霉病近等基因系,经两年多点抗赤霉病性状鉴定,表明该近等基因系感赤霉病感病性稳定,而其他形态特征,特性与苏麦3号一致。（2）用RAPD,RFLP分析抗,感苏麦3号近等基因系之间的差异,RFLP分析发现该近等基因系在2D染色体上存在差异。RPAD的随机扩增产物OPH191400可能与近等基因系中的赤霉病感病基因非连锁。（3）用近等基因系验证已报道的与小麦抗霉病基因有关的分子标记,均未发现这些分子标记与导致该近等基因系抗性差异的基因有关。     

籼稻标记性状等基因系的构建

选用涉及水稻(Oryza sativa L．)全部12条染色体的、表现简单遗传且易于识别的形态标记材料27份,以早籼品种浙辐802为轮回亲本,经10余次回交,转育成一套籼型标记等基因系。在此基础上,对同一染色体上的标记进行聚合,育成了15份双标记等基因系。该套材料除所带标记性状外,生育期、株高、分蘖力和穗子大小等主要农艺性状与轮回亲本基本相仿。     

在遗传连锁研究中应用作物近等基因系的探讨

通过理论计算得知,在随机抽取的BC₅S₁近等基因系中,回交亲本的分子位点约有96%得到了恢复,供体亲本的分子位点将只保留4%,且其中约2/3因与转育位点相连锁而位于标记连锁区。这表明在遗传连锁研究中,可以应用作物近等基因系把分子位点和常规位点定位到同一连锁群上。     

与小麦白粉病抗性基因Pm2紧密连锁PAPD标记的筛选研究

以２５６个随机引物对含小麦抗白粉病基因Ｐｍ２近等基因系进行ＲＡＰＤ分析,发现１７个随机引物的扩增产物在抗、感ＮＩＬｓ材料间表现多态性,且其中５个引物经４次以上重复,均获相同结果,其多态性标记分别为ＯＰＭ０８１６００、ＯＰＩ０４１７００、ＯＰＨ１９９００及ＯＰＭ１６８５０。当以这５个随机引物对１４个已知含Ｐｍ２基因的抗病材料及９个不含Ｐｍ２基因的感病材料进行检测时,只有标记ＯＰＩ０４１７００在１２个     

水稻白叶枯病新抗源Y238的鉴定及其近等基因系培育

从269份普通野生稻中鉴定出一个高抗白叶枯病的新抗源,编号为Y238.通过多茵系鉴定、抗谱分析及与目前国际上已知基因比较,证明该新抗源含有一个新基因,暂命名为WBB2.对JG30/Y238杂交后代成株期接种鉴定、遗传分析表明,WBB2为完全显性基因.通过杂交和回交,已将WBB2导入栽培稻中构建近等基因系.     

一个与甘蓝型油菜无花瓣性状基因连锁的RAPD标记

以无花瓣和有花瓣姊妹系油菜为材料,结合近等基因系法和集群分离法这两种分子标记策略．对184个RAPD随机引物进行筛选,得到了与控制花瓣性状基因紧密连锁的分子S352-580,并通过无花瓣品系和有花瓣品种对所得标记进行了验证。     

大豆Harosoy近等基因系低聚糖及其组分含量的变异分析

以高效液相色谱技术检测在北京和内蒙古种植的供试材料Harosoy近等基因系的低聚糖及其组分含量,考查Harosoy近等基因系的低聚糖含量的变异和不同地点材料的低聚糖及其组分含量相互间的相关性,低聚糖及其组分含量分别与蛋白质、脂肪含量间的相关性。研究结果表明,内蒙古种植材料低聚糖含量的平均值均高于北京种植的材料,说明内蒙古的条件有利于大豆的低聚糖形成和贮存。北京和内蒙古的材料蔗糖含量分布范围分别是3.3%~6.5%、3.9%~6.9%,棉籽糖分布范围分别是0.6%~1.4%、0.7%~1.1%,水苏糖分布范围分别是2.7%~3.7%、2.8%~3.8%,大豆低聚糖分布范围分别是6.9%~10.9%、7.8%~11.3%。同时发现,两地种植材料的低聚糖含量间和蔗糖含量间均具有显著负相关性,蔗糖含量间r=-0.7810,低聚糖含量间r=-0.7355;低聚糖及其组分含量与蛋白质、脂肪含量间均无相关性(P0.05)。还发现了低聚糖及其组分含量在两地稳定表达的材料共10个。     

籼稻标记性状等基因系的构建

选用涉及水稻(Oryza sativa L.)全部12条染色体的、表现简单遗传且易于识别的形态标记材料27份,以早籼品种浙辐802为轮回亲本,经10余次回交,转育成一套籼型标记等基因系.在此基础上,对同一染色体上的标记进行聚合,育成了15份双标记等基因系.该套材料除所带标记性状外,生育期、株高、分蘖力和穗子大小等主要农艺性性状与轮回亲本基本相仿.     

水稻广亲和基因（WCG）近等基因系的随机引物PCR分析

应用随机引物ＰＣＲ（ＲａｎｄｏｍＰｒｉｍｅｒＰＣＲ）技术分别在水稻广亲和基因（ＷＣＧ）的近等基因系和色素原基因（Ｃ）的分离群体库中寻找与ＷＣＧ和Ｃ基因连锁的分子标记。对于ＷＣＧ近等基因系,在２２６个随机引物中初筛到２２个显示多态性片段的引物。根据理论值计算,在２２个多态性片段中预期有２０个与ＷＣＧ连锁。在这些连锁标记中距ＷＣＧ最近的可达０．５ｃＭ。同样在分离群体库的筛选中有１０个扩增产物与Ｃ基因连锁。     

水分亏缺冬小麦近等基因系冠气温差与群体总耗水量的关系

研究品种之间群体耗水特性的差异及其关键影响因素,为品种耗水特性评价与低耗水品种鉴选方法提供依据。选用水分亏缺条件下产量差异不显著,但耗水量差异极显著的冬小麦品种晋麦47和京411及其15个近等基因系为实验材料。利用防雨池和防雨棚开展实验,模拟水分亏缺条件。监测全生育期土壤水分含量,计算总耗水量,收获后测定籽粒产量,计算水分利用效率(WUE)。同时,分别在拔节-孕穗期、抽穗-开花期和灌浆期3个不同生育期监测冠层-大气温度差值(CTD)、叶片蒸腾速率和气孔导度。结果表明,3个不同生育期,15个近等基因系及其亲本之间,CTD均达到显著差异。CTD的方差分析表明,基因型和年份均对不同生育期的CTD有显著影响,但是二者之间仅在抽穗-开花期存在互作(P=0.0002)。15个近等基因系及其亲本之间耗水量存在显著差异,产量没有显著差异。源于耗水量的差异,部分品种/系之间WUE达显著差异。3个不同生育期,15个近等基因系及其亲本之间,CTD与总耗水量均呈极显著负相关关系。抽穗-开花期最高,2012—2013年度和2016—2017年度分别达到0.7042和0.6095。叶片蒸腾速率和气孔导度与群体总耗水量之间相关性很弱,3个生育期均未达到显著水平。对该组近等基因系材料,影响群体总耗水量的关键因素不是叶片蒸腾生理特性,而是群体冠层生长特性。表明构建合理的群体冠层结构不仅是获得高产的途经,而且是调控群体总耗水量,提高品种水分利用效率的重要途径。