上位性及其在遗传育种研究中的应用

上位性引入遗传学已有一个多世纪,直到近些年才受到广泛关注,成为复杂性状遗传研究体系的一个重要组成部分。上位性可分为统计上位性和功能上位性两类,前者具有群体特性,后者属于基因型现象。分子标记技术是研究上位性的一个有力工具,理论与实验研究证实上位性在动植物数量性状的表现中具有重要作用。上位性在作物育种中的应用因作物的繁殖方式,育种方法等不同而异,上位性是杂种优势形成的重要遗传基础。     

水稻籼粳交DH群体花器性状的遗传分析

水稻花器性状是影响杂交稻制种异交结实率的重要因素之一。利用一个水稻籼粳交(窄叶青8号/京系17)来源的DH群体对水稻柱头外露率、花柱长、柱头长、柱头宽、花药长、花药宽、颖花长、颖花宽和颖花长宽比9个花器性状和穗抽出度进行遗传分析。不论性状在2个亲本间的差异显著与否,在DH群体中10个研究性状在基因型间的差异均达到极显著水平(P<0.01),并表现为连续变异和明显的超亲分离。除花药宽的遗传力较低(50%)、且估计的基因数多达13个之外,其余9个研究性状的遗传力均较高,为68%～93%,控制这些性状的基因数估计为7～10个。这些结果表明,10个研究性状均为受多基因控制的数量性状,其增效和减效基因在2个亲本中均有分布,通过基因重组可产生正向和负向两个方向的超亲基因型。除了柱头长、柱头宽和穗伸出度3个性状未发现有基因间的上位性互作外,其余7个性状均检测到显著的互补性互作。性状相关和通径分析的结果显示,与柱头外露率关系最密切的花器性状为柱头长、柱头宽和颖花长宽比,颖花长和颖花宽主要通过影响颖花长宽比来对柱头外露率产生影响。其次,与柱头外露率关系较密切的为花柱长。柱头外露率高的基因型通常表现为长柱头、长粒型和长花柱。花药长、花药宽与上述花器性状间的相关性较弱。在DH群体中,穗伸     

水稻粒形性状的遗传及相关基因定位与克隆研究进展

作物育种的首要目标是提高产量。水稻粒形是与水稻产量性状直接相关,与品质性状存在着密切关系的数量性状,其评价指标主要是粒长、粒宽、粒厚、长/宽和长/厚。近年来,水稻粒形的数量遗传研究取得了重要进展,并成功定位克隆了一批控制水稻粒形的基因。文章综述了水稻粒形的经典遗传研究、QTL定位、粒形基因的克隆和功能分析以及在水稻超高产育种中的利用。     

华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室简介

１　概况作物遗传改良国家重点实验室隶属于中华人民共和国农业部,依托在华中农业大学。１９９２年初由农业部批准建设,实行边建设、边运行、边开放。１９９４年底受国家计委委托,农业部和国家自然科学基金委员会联合组织验收检查小组和专家评审委员会,对实验室进行检查验收,并正式对外开放。实验室主任谢岳峰,学术委员会主任刘后利。实验室下设细胞生物学分室、分子生物学分室、作物抗虫遗传育种分室、作物抗病遗传育种分室、作物品质遗传育种分室和作物杂种优势研究与利用分室。实验室现有固定科研人员２３人（教授６人,副教授７人…     

小麦杂种F1、F2籽粒灌浆10个性状杂种优势和遗传力的初步分析

高产生理研究是近代作物育种工作的重要 内容。它是通过培育各种生理过程较为协调、 具有理想株型的作物品种,充分有效地利用太 阳能,提高光合效率,增加生物产量,并扩大向 籽粒分配同化产物的比例,提高经济系数来实 现的。小麦高产品种的理想株型,其籽粒灌浆 必须是以在源、流、库若干生理指标方面达到综 合平衡为前提条件的。张晓龙曾从生理角度出 发,研究了小麦籽粒灌浆过程中源、流、库部分 性状间的相互关系和对粒重粒饱的影响闭。目 前,对这些性状的遗传分析,除对千粒重的杂种 优势和遗传力的研究较多以外,许多性状的研 究还未见报道或报道甚少。本文将对这些性状 的杂种优势和遗传力作初步分析。     

2000年全国玉米杂种优势利用研讨会在北京召开

中国作物学会、国家玉米改良中心和中国农科院作物所共同主办,北京市种子公司承办的“2000年全国玉米杂种优势利用研讨会”于2000年11月27～30日在北京召开。来自全国21个省(市、区)和3个中央科研、教学单位的126位代表参加了会议。会议收到论文和总结报告63篇,这是一次“九五”国家玉米育种专题总结与学术研讨相结合的盛会。会上中国农大作物学院苏胜宝先生与中国农科院作物所张世煌先生总结了“九五”攻关的重要进展和重大成果。与会代表就玉米杂种优势利用、种质扩增改良与创新、杂种优势群与杂优模式、高新技术在遗传育种中的应用、种子…     

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。     

染色体片段导入系在作物遗传育种研究中的应用

染色体片段导入系是在轮回亲本的遗传背景上只含有一个或少量供体染色体片段的家系,可作为QTL分析的重要材料。在QTL检测时,染色体片段导入系的遗传背景清楚,可有效检测微效基因及隐蔽基因,准确地评价供体染色体片段的遗传效应,打破优良基因与不良基因的连锁,提高QTL检测的效率和准确性。另外,染色体片段导入系不仅可用于QTL精细定位和基因克隆、QTL间互作、QTL与环境互作以及杂种优势的研究,同时还可用于作物聚合育种和分子设计育种。本文对染色体片段导入系的构建及其在作物遗传育种中的应用进展进行了综述。     

以金华猪为基础母本的三品种杂交利用

利用猪的不同品种(品系)之间交配,能使后代杂种生活力、繁殖力、抗逆性增强;某些重要经济性状产生超越亲本平均值的杂种优势。 杂种优势是由非加性基因的杂合性效应引起,虽然至今在遗传机理上尚待进一步研究,而在生产应用上,通过亲本配合力的研究,提出相应的杂交组合,能有效的提高猪种生产力。因此杂种优势的利用由于成效显著而普遍受到重视,在国内外养猪生产中已广泛应用,并已成为当今猪育种科研注意的中心问题。     

短柄草与麦类作物的比较基因组学研究进展

麦类作物是人类主要的食物来源,其遗传改良对于保障世界粮食生产具有重要作用。获得麦类作物的基因组和功能基因组信息是作物遗传育种学家解析种质资源高产及抗逆机理,并准确选择目标性状、实现分子设计育种目标的有效途径。目前,二穗短柄草（Brachypodium distachyum）是早熟禾亚科中唯一完成全基因组测序的植物。以二穗短柄草为模式植物,利用比较基因组学方法获得早熟禾亚科中基因组庞大而复杂的麦类作物的相关信息,必将加速麦类作物的遗传改良进程。本文重点介绍近十年来短柄草在麦类作物比较基因组学方面的研究进展。     

水稻柱头外露率的QTL分析

利用高柱头外露率的籼稻窄叶青8号(ZYQ8)和极低外露率的粳稻京系17(JX17)以及由它们构建的加倍单倍体(DH)群体,在海南对各DH株系的柱头外露率进行调查,并使用该群体的分子连锁图谱进行数量性状座位(QTL)分析。共检测到2个控制水稻柱头外露率的QTL(qPES-2,qPES-3),分别位于第2、第3染色体;并发现控制柱头单边外露率的QTL与柱头外露率完全一致,而控制柱头双边外露率的QTL在第2染色体上检测到;其增效基因均来源于ZYQ8。同时定位的控制穗粒数的QTL位于第6染色体和第8染色体上,与柱头外露率之间没有连锁关系。     

肉兔配套系的选育研究进展

配套系在动物育种中能最大程度地利用品系的杂种优势,以获得最大的经济效益,配套系的选育是今后肉兔遗传改良的发展趋势。肉兔父系以选择平均日增重和上市体重为主,断奶后生长性状一般与料肉比呈有利的负遗传相关,可作为料肉比的间接选择标准。而母系以选择断奶数和产仔数为主。大多数繁殖性状的遗传力较低,在进行遗传评估时应当尽可能全面地收集个体和相关亲缘关系个体的记录。重复观测值动物模型下的BLUP估计是进行肉兔专门化品系选育的主要方法。虽然窝内个体数性状的直接选择效率低于生长性状,但其杂种优势一般高于生长性状。通过计算杂交参数和比较同代杂种与纯种间的生产性能可以进行杂种优势的估计。文章对肉兔专门化品系的选育、杂种优势的利用和良种繁育体系的建立进行了综述,总结了肉兔专门化品系的培育方法,性状选择的标准以及杂种优势的估计结果。     

一个植物无性生殖遗传规律的发现

为了固定植物杂种优势,克服杂交水稻必需年年制种,杂种只能利用一次等缺点,本研究进行了固定水稻杂种与遗传育种研究。考察了30个野生稻种,其中西非长雄蕊野生稻80-001(AgAg,O.longistaminata)受到重视,为根茎繁殖,大花药、长柱头、花粉粒小而均匀,但自交不亲和。用长野80-001与亚洲栽培稻(O.sativa,AA)杂交,在杂种F2、F3出现了农艺性状整齐一致并能连续遗传的群体,并称此为群体分离和固定杂种。这种群体分离和固定杂种不符合孟德尔氏生物有性生殖遗传规律,故称此为植物无性生殖规律,表达该规律的遗传模式是F1=F2=F3……=F n,F1≌F2=F3……=F n。这一发现揭示了植物无性生殖遗传规律,填补了植物无性生殖遗传空白,且应用于植物育种能固定种间、亚种间、品种间的杂种优势,节约2/3以上的育种时间、人力、物力,是一个植物快速育种的新途径。选育的粳稻中新一号(粳稻84-15/喜峰F2)(93)京审粮字第9号、籼稻杂交稻一号(90-3027/坊迪F2),已通过北京市和海南省审定推广。     

绿色性状的基因定位和基因组选择的多变量方法

绿色性状的遗传改良为绿色超级稻的培育奠定了坚实的基础。绿色性状,如高产、抗病、抗逆、氮磷高效利用等,大多是受多基因控制的复杂性状。关联分析和基因组选择是对植物复杂数量性状进行遗传解析和改良的重要方法。在绿色超级稻的育种实践中,需要同时改良多个绿色性状。然而,目前关联分析和基因组选择方法大多仍专注于对单个性状的分析,忽略了性状间的相关性。现分别提出关联分析和基因组选择的多性状方法,两者充分利用了性状之间的遗传相关和环境相关信息;而模拟研究和实证研究均表明,多性状方法能有效提高基因定位和表型预测的准确性,为绿色性状的遗传改良提供重要技术支撑。     

基于作物种质资源的优异等位基因挖掘：进展与展望

作物种质资源中蕴含着大量优异等位基因,如何鉴定并将这些变异应用于作物遗传改良是种质资源研究的中心任务之一。等位基因挖掘对种质资源遗传多样性分析、作物起源与演化研究、重要性状形成的分子基础阐释、种质创新与作物育种具有重要意义,也是作物分子设计育种的基石。因此,未来需要进一步研发更加高效的等位基因挖掘策略与技术方法,加速优异等位基因的发现及其在作物遗传改良中的应用。本文重点评述了等位基因发掘的主要策略与技术途径,提出了今后的重点任务与发展方向。     

小麦叶型遗传的初步研究

近代作物育种学从群体光能利用的观点出 发,研究作物的各个性状在产量形成过程中的 生理作用,考虑有关性状的改良间题,从而引进 了“生理育种”的新概念。在这个观点指导下, 许多研究者从生理学的角度,阐明了叶片的不 同形态在提高光能利用率上的作用,证明了在 高产栽培条件下,直立的叶片比平伸的叶片更 为有利。这样,在小麦高产育种中叶片形态成 了育种目标之一。但是,迄今为止,关于叶型遗 传的研究资料很少。为了给株型育种提供遗传 学的实验依据,作者自1973年以来,研究了小 麦株叶型遗传问题。本文将报告有关叶片的开 张角、长度、宽度和叶面积等性状遗传的实验结 果。     

作物种质资源表型性状鉴定评价:现状与趋势

表型是作物基因型与环境互作后呈现出来的性状,包括形态学、生育期、产量、品质、抗性等性状。作物种质资源具有丰富的遗传多样性,并经过数千年在世界不同区域驯化利用中的人工选择,形成了表型性状的多样性,构成育种家选育作物新品种的物质基础。认识和发现作物种质资源表型的多样性需要通过系统、科学的鉴定,特别是培育适应全球气候变化下环境的品种,更需在大量种质资源中发掘和利用抗旱、耐热、抗病虫、水肥高效利用等特性的材料。作物种质资源各类表型性状的鉴定需要对环境进行有效的控制,而多年多点的鉴定可以准确观察鉴定性状的变异水平或表达稳定性,是育种家准确选择和利用性状的重要依据。作物种质资源表型性状的鉴定主要采用田间鉴定、设施鉴定、仪器分析、感官鉴定的方式。近年来,作物种质资源表型性状鉴定已从单一环境、低通量、粗放型鉴定转变为多年多环境、重点性状、高通量精准型鉴定。随着组学技术、智能与信息技术的快速发展,作物种质资源的表型性状鉴定已进入一个新阶段,形成作物育种中重要性状准确快速发掘与应用的坚实基础。     

作物数量遗传学基础一、数t性状的遗传方式与分析

在生物界中,植物的种类繁多,但其遗传性状的 变异大致可分成两类。一类性状差异大多呈明显的不 连续变异,例如小麦的有芒和无芒、豌豆花的红色和白 色等,这类性状为质量性状。其遗传规律可用三个遗 传法则来分析。而另一类性状差异不明显而且呈连续 状态,例如作物的植株高度、抽穗期、千粒重等,表面上 并无明显的差别,这类性状称为数量性状。其遗传规 律一般采用统计学来分析。育种工作者为选育出优良 的作物新品种,主要也是改良和提高这类性状的生产 性能。所以了解数量性状的遗传规律并使之为生产实 践服务,是十分重要的。为此,本讲座主要是谈谈数量 性状的一些基本遗传规律及其在作物育种方面的一些 应用。     

茄子果实相关农艺性状全基因组关联分析研究进展与展望

茄子是重要的园艺作物,也是茄科植物中种植最广泛的蔬菜之一。茄子果实相关农艺性状是一种复杂的数量性状,传统育种选育效率低、周期长。高通量测序技术与生物信息学技术的快速发展,使得全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)在解析茄子果实相关复杂农艺性状的遗传规律方面展现出巨大的应用前景。本文对全基因组关联分析在茄子的果形、果色等果实相关农艺性状中的研究进展进行了综述;针对茄子数量性状遗传研究中普遍存在的“丢失遗传力”(missing heritability)问题,从4个GWAS策略在茄子果实相关农艺性状研究中的应用热点出发,提出了未来茄子GWAS的发展对策;并结合当前茄子遗传改良的实践需求,展望了GWAS策略在茄子分子育种领域的广阔应用前景。本文为今后利用GWAS解析各种茄子果实相关性状的遗传基础以及选育符合消费者需求的果实材料提供了理论依据和参考。     

水稻核不育系4个柱头性状的遗传分析

为改良水稻(Oryza sativa)核不育系柱头性状提供遗传信息, 调查了粳型核不育系7001S、籼型核不育系Z913S及其杂交、自交获得的F₁、F₂和F_2:3群体的4个柱头性状, 分析了4个性状间的相关性, 并利用主基因+多基因遗传模型对2个世代4个性状进行遗传分析。结果表明, 4个性状两两间呈极显著正相关, 相关系数介于0.274-0.897之间。除F_2:3群体中花柱长度和柱头外露率分别表现出受2对加性-显性主基因和1对负等效加性-显性主基因+多基因控制外, F₂和F_2:3群体的柱头长度、花柱长度、柱头-花柱总长度以及柱头外露率均表现出受2对主基因和多基因控制, 且F_2:3群体中控制花柱长度的主基因表现出加性-显性效应, 其余均表现出加性-显性-上位性效应。2个世代中4个性状均以主基因遗传为主。