牡豆8号祖先亲本追溯及遗传解析

牡豆8号是黑龙江省农业科学院牡丹江分院选育的高油、高产大豆品种,具有高产、抗旱、优质等特点,受到农民的欢迎。本文通过对其亲本进行追溯,建立系谱树,分析其亲本的地理来源及核遗传贡献率,揭示其遗传基础,为大豆育种亲本的选择利用提供参考。结果表明:牡豆8号属于四粒黄细胞质家族,传递过程是:四粒黄→黄宝珠→满仓金→克5501-3→绥农3号→绥农4号→绥农8号→垦农19→牡豆8号。核基因由祖先亲本农大4840、克山四粒荚、小粒豆9号、十胜长叶、Amsoy、四粒黄、金元、白眉、永丰豆、小粒黄、黄-中-中20和佳木斯秃夹子共同提供,核遗传贡献率分别是:25.00%、15.23%、12.50%、12.50%、7.81%、7.28%、7.28%、5.96%、3.13%、2.34%、0.78%和0.20%;选择亲本时,母本往往选择在当地有广泛适应性的主栽品种,而父本则选择融入地理远缘基因和生态远缘基因的桥梁亲本;品种遗传基础狭窄仍然是限制大豆育种进展的瓶颈问题。     

东北三省2021年水稻审定品种的核心亲本遗传多样性与籼粳分化北大核心CSCD

为了阐明东北三省近年育成水稻品种的遗传基础,该研究通过对2021年育成的256个水稻新品种的系谱进行分析,确定了20个材料为育种核心亲本,并利用44对多态性SSR分子标记和34对InDel籼粳特异性分子标记分析了它们的遗传多样性和籼粳分化程度。结果表明:(1)SSR标记能够高效评价参试材料的多样性水平,共检测到130个等位基因,每个位点检测等位基因(Na)变异为2~5个,平均为2.95个;基因多样性指数(H)变异为0.10~0.75,平均为0.41;多态性信息含量(PIC)变异为0.09~0.70,平均为0.36。(2)遗传多样性分析表明,东北三省20份水稻核心亲本的整体多样性水平较低,黑龙江省核心亲本多样性略高于辽宁省和吉林省。(3)NJ聚类分析表明,20份核心亲本可以划分为3个类群,分别为辽宁类群、吉林类群和黑龙江类群。(4)遗传结构分析表明,20份核心亲本可划分为2个稳定的类群,其中辽宁省核心亲本均处于A类群,黑龙江省核心亲本均处于B类群。(5)籼粳分化分析表明,20份核心亲本遗传背景均为粳稻类型,但都含有少数籼型位点,其籼型基因频率F在0.01~0.19范围内。研究认为,东北三省水稻育种核心亲本遗传基础狭窄、使用频率较高是导致育成品种遗传多样性水平较低的可能原因,在育种中亟待挖掘新种质、引入新资源,丰富遗传背景。     

小麦大面积种植品种与骨干亲本的遗传差异解析

为了解小麦大面积种植品种和育种骨干亲本的遗传差异特点,利用分布于小麦全基因组的428个SSR标记对4个大面积种植品种和4个骨干亲本进行了比较分析。结果表明,8个材料间的遗传距离变异范围为0.460~1.126,平均0.876,其中骨干亲本间的平均遗传距离(0.955)高于大面积种植品种(0.718)。骨干亲本中检测到的等位变异数较大面积种植品种高16.4%,前者的平均等位变异(2.90)也略高于后者(2.43)。从不同基因组和染色体来看,骨干亲本在A、B和D基因组上及19对染色体(除了2D和6D)的平均等位变异均高于大面积种植品种。以上分析表明骨干亲本的遗传异质性高于大面积种植品种。进一步比较二者的分子差异,发现骨干亲本中有518个特有等位变异(在大面积品种中没有出现),其中Xwmc513和Xbarc59为骨干亲本共有位点,大面积品种中也检测到315个特有等位变异,其中Xp3029、Xwmc235、Xgwm518、Xgdm43、Xbarc146和Xcfd80为共有位点。前人研究表明骨干亲本的一些染色体区段传递给了大面积种植品种,在它们的形成中发挥了重要作用。本研究发现的特异位点可能是遗传研究中除了骨干亲本重要位点之外的一些需要重点关注的基因组区域,进一步研究有助于解析一个品种是被大面积推广利用或成为骨干亲本的形成原因。     

33份杂交稻亲本的SSR指纹图谱构建及遗传相似性分析

选用分布在12条染色体上84对SSR引物,对6个粳型和4个籼型核质互作雄性不育系、14个籼型和9个粳型父本,共33份杂交稻亲本材料进行遗传相似性分析,并建立SSR指纹图谱数据库.结果表明:在33份材料中能够扩增出多态性的引物有54对,占所用引物的64.3％;33 份材料间遗传相似系数变异范围为0.429～0.988,在遗传相似系数0,65处,33份材料被聚为籼、粳2个大类群;利用14对引物能将33份材料区分,引物RM264能将‘Ⅱ-32A'、‘协青早A'、‘冈46A’和‘K17A'4个籼型不育系与籼型恢复系区分开,引物RM432能区别5个粳型不育系与粳型可育品种,引物RM6、RM13、RM16、RM240、RM247和RM248均能鉴别籼、粳亚种.利用这6对引物的共显性标记可以鉴别籼粳亚种间杂交组合.     

地中海地区稻种资源的籼粳分类及遗传多样性

利用SSR标记及程氏综合指数法分析了109份从地中海引进的水稻种质资源的遗传多样性和籼粳类型,同时利用籼粳测交法分析了其中37份资源的籼粳亲和性.结果表明,大部分引进的水稻种质属粳稻类型,基于SSR聚类、程氏综合指数法分析所确定的粳型品种数分别占引进种质的80.73%和77.98%,基于籼粳亲和性分类所确定的粳型品种数占供试37份资源的75.68%.地中海稻种资源具有较高的遗传多样性,平均有效等位基因数为3.84个,Nei多样性指数平均值为0.482,其中籼稻群与粳稻群的Nei多样性指数分别为0.459和0.340,籼稻遗传多样性高于粳稻.研究结果对于科学引进、合理保存和有效利用国外水稻种质改良国内水稻品种具有指导意义.     

水稻品种多样性遗传分析与稻瘟病控制

以2个籼型杂交稻——汕优63(A)和汕优22(B)、2个地方糯稻品种——黄壳糯(C)和紫糯(D)和3个粳稻品种——合系41(E)、楚粳12(F)和8126(G)为材料进行抗病基因同源序列(Resistance Gene Analogue,RGA)遗传分析。结果表明,杂交稻品种间以及粳稻品种间的抗性遗传较为相似,其相似系数分别为0．86和0．84。糯稻品种间以及糯稻、杂交稻和粳稻间的抗性遗传差异较大,相似系数为0．45。聚类分析表明,RGA结果与品种的系谱来源相吻合,与品种的田间抗性基本一致。根据品种的抗性遗传差异、农艺性状和经济性状的不同,在云南籼稻区的建水和石屏县以及温暖粳稻区的泸西县分别选用5种(A／C、A／D、B／C、B／D和A／B)和2种(E／C和E／F／G)不同的品种组合进行品种多样性混合间栽控制稻瘟病田间试验,结果表明,抗性遗传差异大(相似性：0．45～0．77)的5个品种混合间栽组合对稻瘟病有极为显著的控制效果,尤其是在混合间栽中高度感病的优质地方稻品种稻瘟病的发病率、病情指数均有极显著的下降,防治效果达54．47％～92．18％;遗传差异较小(相似性：0．84～0．90)的2个混栽组合混栽对稻瘟病的控制效果不明显,稻瘟病的防治效果在15．12％～25．54％。此外,品种抗性遗传和株高差异大的品种组合具有显著的增产效果,与品种净栽相比,平均增产539．0～900．0kg／ha,增幅5．57％-10．38％;品种抗性遗传和株高相似的品种组合没有增产效果。     

不同环境下籼稻糙米重的发育遗传研究

采用包括遗传主效应和基因型与环境互作效应的数量性状发育遗传模型和统计分析方法 ,分析了籼稻(OryzasativaL .)稻米 4个发育时期糙米重的两年资料。结果表明 ,除了三倍体胚乳和二倍体母体植株基因的加性和显性主效应以及细胞质主效应可以控制不同稻米发育时期的糙米重量外 ,基因型与环境互作效应也可明显影响不同发育时期糙米重量。基因加性主效应和加性×环境互作效应在整个稻米灌浆过程中起着主要作用 ,对糙米重的选择可以取得良好的改良效果。条件方差分量分析结果表明 ,胚乳和母体植株中控制糙米重表现的基因在多数稻米发育时期均有新的表达 ,且以稻米发育早期为主 ,开花后第 1～ 7天是控制糙米重的基因表达最为活跃的时期 ,其次为开花后第 8～ 14天。一些基因只在个别发育时期间断表达 ,这在净细胞质主效应和净细胞质×环境互作效应以及净显性主效应上表现得尤为明显。稻米不同发育时期的遗传效应预测值表明 ,V2 0和作 5等亲本可以明显提高后代的糙米重量。     

水稻蜡质基因5'上游区中31 bp序列增强基因表达的作用

为研究水稻蜡质基因 (Wx) 5’上游区中一个与胚乳核蛋白结合的 31bp序列在基因表达中的作用 ,将一系列包含或不包含此序列的长度不同的Wx启动区与 β 葡萄糖苷酸酶基因 (GUS)编码区连接 ,构建成嵌合质粒。将这些质粒通过农杆菌介导转化水稻幼胚愈伤组织 ,并分化产生转基因植株。分别测定抗性愈伤组织中与转基因植株未成熟种子胚乳中的GUS酶活性。结果表明含有 31bp序列的比不含此序列的Wx启动区使GUS报告基因的表达水平高出 2～ 3倍     

Developmental Genetic Analysis of Brown Rice Weight Under Different Environmental Conditions in indica Rice

Analysis of genetic main effects and genotype×environment (GE) interaction effects for brown rice weight (BRW) at four different filling stages in indica rice ( Oryza sativa L.) was conducted for two-year experimental data by using developmental genetic models and corresponding statistical approaches for quantitative traits of seeds in cereal crops. It was indicated that the genetic main effects and their GE interaction effects of triploid endosperm, cytoplasmic and diploid maternal plant genes were important for BRW at different filling stages of rice, especially for endosperm or maternal additive main effects and their additive interaction effects. Because of the higher additive effects and additive interaction effects for BRW at different filling stages, the better improving effects for this trait could be expected by selection in rice breeding. The results of conditional genetic variance components showed that the new expression of quantitative genes in endosperm and maternal plant for BRW was mostly found at all different filling stages of rice. The gene expression, however, was most active at the early filling stages especially for the first (1-7 d) and the second filling stages (8-14 d after flowering). The phenomena that some genes were spasmodically expressible among filling stages of rice were detected for some genetic effects especially for net cytoplasmic main effects or its interaction effects and net dominance main effects. Predicted genetic effects at different filling stages of rice showed that some parents such as V20 and Zuo 5 were better than others for improving the BRW.     

水稻大粒种质资源和遗传分析

谷粒重量是构成产量的三要素之一,对提高水稻产量具有重要意义.本文概述了国内外水稻大粒种质资源的现状,同时对粒重基因遗传分析的研究进展进行了综述.粒重是一个受多基因控制的数量性状,目前定位的粒重数量性状位点至少达89个、精细定位1个粒重基因gw3.1和1个长粒基因Lk-4（t）以及克隆1个粒重基因GS3,并在此基础上讨论了粒重在育种上的应用.     

水稻红米的遗传分析与组织学研究

用来源于倍加单倍体的红米水稻（rdh）与无色米水稻做正反交,结果表明：杂种F1种子颜色由其所着生的母体植株基因型决定.当rdh作母本时,所结下的F1种子全是红色,当蜀恢527,蜀恢168,蜀恢368三个具有无色颖果皮（简称无色米）水稻作母本时,所结下的F1种子全是无色的.而且不管母本有没有颜色,所产生的F2种子都是红色,F3代产生红色种子与无色种子的单株分离,而且红色种子的单株对无色种子的单株是3：1（1%水平达极显著）,根据杂种F1、F2和F3代种子颜色和植株分离比例,rdh种子红色表现型是由单显性基因控制的,并受母性影响.组织学研究发现rdh颖果皮有3个基本的结构层：果皮、种皮和糊粉层.果皮是类黄酮色素累积的部位,红色色素就在果皮层累积.在未成熟的种子中,种皮是累积叶绿素的部位,在成熟种子中叶绿素消失.在未成熟的种子中,糊粉层白色.显微镜分析灌浆期的rdh种子不显红色,而显绿色,绿色来自于种皮,果皮无色透明.风干期的rdh种子显示：红色色素在果皮层累积,同期种皮的绿色清晰可见.rdh成熟种子红色色素急剧增加,同期绿色渐渐消失,最后肉眼观测不到.组织切片显示种子外皮中,果皮是最厚的一层,糊粉层次之,种皮最薄.果皮外层由4列较小的长方形细胞构成,里层由5～8列不规则的细胞构成.种皮由3列薄壁细胞构成.糊粉层由5～8列椭圆形细胞构成.色素累积的发育时间实验显示红色的沉积是从种子风干期开始到完全成熟期为止.在蜀恢527无色种子中,绿色色素从受精后开始积累,到风干期达到最深;然后绿色开始变浅,成熟种子中没有绿色.比较而言,rdh种子在发育早期,从灌浆到风干期呈现的颜色与蜀恢527相同,均是绿色;但从风干期开始,较多的红色色素开始累积,到种子接近成熟,红色仍在加深,这时种皮的绿色还隐约可见;直到种子完全成熟,红色达到最深,同时绿色渐渐消失.     

Genetic Analysis and Histological Study of Red Seed in Rice

Reciprocal crosses between red and achromatic rice revealed that the seed color of F₁ was determined by its female parent. According to the seed color and plant segregation ratio of F₁, F₂, and F₃ generations, the red phenotype of red double-haploid seed was determined by a dominant, monogene with maternal effect. Histological study showed that the red pigments accumulated in the pericarp layer only. The assay of developmental timing of pigment accumulation showed that the red color accumulated from desiccation stage to perfectly maturation stage of the seeds.     

Screening for and Genetic Analysis on T-DNA-inserted Mutant Pool in Rice

T-DNA tagging technique has provided a powerful strategy for identifying new functional genes in plants, and the key for success is the discovery of T-DNA-inserted mutants with changed phenotype. In this study, we screened 4 416 rice T₁ tagged lines generated by enhancer trap system integrated with GLL4/VP16-UAS elements from two transformed parents, ZH11 and ZH15. We found many lines showed obvious morphological mutations, including two types—fake-homozygous mutation and separating mutation. The mutation phenotype was related to 14 kinds of trait such as plant height, heading date, leaf shape, leaf color, tiller number, panicle shape, spikelet number, grain shape, disease-like mutation, male sterility, awn, and so on. Among them, plant height, heading date, leaf color and male sterility had a comparatively high mutation frequency (over 1%). The mutation frequency of plant height and leaf color had no significant change between different years or transformed parents, but the frequency of heading date and male sterility varied greatly, suggesting that environment had a great effect on the expression of latter two traits. By conducting continuously co-segregating analyses in T₁ and T₂ generation, we identified 3 T-DNA-inserted mutants with malformed panicle or spikelets, which would provide a base for cloning correlative functional genes. At the same time, we selected randomly 42 lines with mutation phenotype and obtained 40 flanking sequences from 39 tagged lines by plasmid rescue or TAIL-PCR, of which, 26 were vector backbone sequence, 14 had good identity to rice genome sequence. The BlastN result showed the T-DNA preferentially integrated into protein-coding region in plants.     

水稻T-DNA插入突变体库的筛选及遗传分析

T-DNA标签技术是分离和研究植物功能基因的有效方法,寻找T-DNA插入表型突变体是进一步开展研究的关键所在。文章对以ZH11、ZH15为受体亲本构建的4416份T,代标签系进行了表型鉴定,发现存在拟纯合突变和系内分离突变两种类型,突变表型涉及株高、生育期、叶形、叶色、分蘖力、植株松紧度、穗颈节、穗形、颖花、粒形、类病变、雄性不育、生长极性等14类性状。其中,株高、生育期、叶色、雄性不育有着相对较高的突变频率（超过1％）,株高和叶色的突变频率在品种及年度间表现稳定,而生育期、雄性不育波动较大,表明这类性状的表型易受到环境的影响。通过T1、T2连续世代的共分离分析,筛选出3个与穗部或颖花发育相关的T-DNA插入突变体,为分离相关功能基因奠定基础。随机选择42份有表型突变的标签系,通过质粒拯救和TAIL-PCR的方法分离其侧翼序列,从39个标签系中获得40条序列,其中25条为载体序列,14条与水稻基因组有很好的同源性,BlastN分析结果表明T-DNA有优先整合进植物功能基因内部的特性。     

Genetic Analysis and Mapping of the Dominant Dwarfing Gene D-53 in Rice

The dwarfing gene D-53 Is one of a few dominant genes for dwarfing In rice （Oryza satlva L.）. In the present study, our genetic analysis confirmed that mutant characteristics including dwarfing, profuse tlllerlng, thin stems and small panicles are all controlled by the dominant D-53 gene. We measured the length of each Internode of KL908, a D-53-carrylng line, and classified the dwarfism of KL908 Into the dn-type. In addition, we measured elongation of the second sheath and a-amylase activity In the endosperm, and we characterized KL908 as a dwarf mutant that was neither glbberelllc acid-deficient nor glbberelllc acid-Insensitive. Using a large F2 population obtained by crossing KL908 with a wild-type variety, NJ6, the D-53 gene was mapped to the terminal region of the short arm of chromosome 11, with one simple sequence repeat marker, Ds3, co-segregating, and the other, K81114, located 0.6 cM away.