用匀浆互补法测试杂种优势的研究(Ⅰ)

杂种优势的利用是提高农作物产量的有效途径之一。但强优势杂交种的获得一般都是在田间组配大量杂交组合与多年产量比较的基础上才能获得。因此人们都希望找到一些有效的生理、生化指标来予测亲本组合的杂种优势以缩短选育良种的年限和减轻工作量。1966年美国McDaniel等人提出用线粒体互补法来予测杂种优势(即:能产生杂种优势的两个亲本的     

玉米杂种一代与亲本基因表达差异的初步研究

杂种优势是一种十分普遍的生物学现象,很久以来即被厂泛用于农业、畜牧业、园艺及水产等众多的生产领域.尽管杂种优势利用在生产实践中取得了突出的成就,但人们对杂种优势机理的认识却始终停留在一知半解的水平.早在1910年Bruce即已提出显性互补学说用以解释杂种优势形成的原因,其后Shull等又提出超亲优势与显性上位作用理论进一步说明杂种优势产生的遗传机制,但是迄今为止,这些假设与学说大多仍停留在理论模型阶段,未能从实验上加以证实.近年来由于分子生物学的发展,特别是对基因产物比较分析技术——差异展示法(differential display)的问世,为人们从分子水平探明杂种优势形成的机制提供了     

赤霉素代谢及其调控相关基因的差异表达与小麦株高杂种优势的关系研究

植物杂交F₁的株高一般都表现出明显的杂种优势, 但其形成的分子机理迄今尚未阐述清楚. 本研究以按照NCⅡ遗传交配设计配制的16个杂交组合为材料, 在田间株高性状杂种优势测定的基础上, 采用实时定量PCR技术检测了赤霉素代谢及其调控相关基因在杂交种与亲本抽穗期穗下第1节中的表达情况, 并且与株高杂种优势进行了相关分析. 结果表明, 所有杂交组合的株高和第1节均表现出明显的杂种优势, 但因杂交组合和株高性状不同而存在很大的差异. 分析发现, 第1节与株高的中亲杂种优势之间的相关性达到了显著水平(r = 0.56, P < 0.05), 说明该节对小麦株高杂种优势的形成有重要的贡献. 实时定量PCR表达分析结果显示, 赤霉素代谢及调控相关基因的表达优势因杂交组合不同而存在明显的差异, 但第1节杂种优势与KS, GA3ox2-1, GA20ox2, GA20ox1D, GA-MYB和GID1-1基因的表达优势呈显著或极显著正相关, 而与GAI和GA2ox-1基因的表达优势呈极显著负相关, 这与我们最近提出的小麦株高杂种优势形成的赤霉素分子调控模型相吻合, 说明赤霉素代谢及调控相关基因的表达改变与株高杂种优势的形成有重要关系.     

水稻杂种优势遗传与分子基础

过去40年,我国水稻杂种优势利用取得了举世瞩目的成就.近20年来,水稻杂种优势的遗传基础研究也取得系列进展.无论是杂种优势的显性学说,超显性学说还是上位性学说,都找到了分子遗传学的证据.归结起来看,亚种间或者亚种内杂交组合的各种效应的重要性可能不同,但似乎没有必要排斥各遗传效应在杂种优势遗传基础中的作用.杂种优势的预测经历了借助分子标记、QTL、代谢物和其他组学的不同时期,杂种优势预测的准确性在逐步提高.但是,生态适应性杂种优势遗传基础解析几乎没有开展,亟待加强.重要杂种优势基因的分子机制解析将势必进一步揭示杂种优势的分子基础,提高强优势组合选配效率.     

水稻籼粳亚种间杂种优势利用研究进展与展望

水稻籼粳亚种间的杂种优势利用对于提高我国水稻产量有着重要的意义.本文简述了籼粳亚种间杂种优势利用研究的发展历史,广亲和基因的发现为亚种间杂交水稻选育奠定了理论基础,国内科研机构相继选育出了以两优培九、协优9308为代表的利用部分籼粳亚种间杂种优势的杂交稻组合,杂种优势明显.21世纪以来,浙江省宁波市农业科学院、中国水稻研究所等科研机构,利用粳稻不育系与籼粳中间型广亲和恢复系配组,选育出了"甬优6号"、"甬优12"、"春优58"、"春优84"等典型的籼粳亚种间杂交稻,杂种优势更加明显,为水稻籼粳亚种间杂种优势利用开辟了新途径.本文还总结了籼粳亚种间杂种优势利用研究的现状,并针对籼粳亚种间杂种优势利用中存在的主要问题,对未来籼粳亚种间杂种优势利用研究进行了展望,以期为水稻籼粳亚种间杂种优势利用研究提供一点有益的借鉴.     

我国体细胞杂交和线粒体互补预测杂种优势工作取得进展

全国体细胞杂交和线粒体互补预测杂种优势工作交流会于1977年8月5—14日在兰州举行。会议交流和讨论了这两项研究的进展情况和存在的问题,并对今后的工作提出了具体的建议。 一、在体细胞杂交方面 近两年来,有关纤维素酶及原生质体的培养研究又有了新的进     

杂种优势生理生化与遗传学基础

人们早就认为杂种优势是一种现象,利用它能提高作物产量。利用杂种优势获得经济效益的作物数目确实正在不断增加,早期(1921～1954)利用杂种优势的作物有玉米、甜玉米、茄子、矮生西葫芦、蕃茄、菜黄瓜、洋葱、西瓜、胡椒、甜瓜、腌黄瓜、结球甘兰。近年来(1955～1977)利用杂种优势的作物有粒用高梁、糖甜菜、茎椰菜、菠菜、红甜菜、抱子甘兰、胡萝卜、珍珠粟、椰子、花椰菜、苜蓿、大麦、小麦、水稻、向日葵。今后尚待努力解决的有石刁柏、芹菜、燕麦、黑麦、马铃薯、大豆、食荚菜豆、四季豆、碗豆、莴苣。由于植物杂种优势给人们带来巨大的效益,因此育种家和遗传学家都热衷于研究优势种的现象。主要的现象是株高变高,叶面积增大,生产量增加,干物质累积增多,开花提早和产量提高。现逐一分析这些特征。     

基于SNP遗传距离和配合力的小麦杂种优势预测

为保障全球粮食安全,利用杂种优势不断提高粮食作物产量是育种工作的长期目标.分子标记已经广泛应用于作物杂种优势预测研究.但是,很少有关全基因组单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphism, SNP)预测小麦杂种优势的报道.本研究以30个小麦品种(系)为亲本构建了包含419个组合的双列杂交群体,利用亲本SNP遗传距离、配合力效应和3个环境的产量构成性状(yield component traits, YCT)预测杂种优势.结果发现,小麦YCT存在普遍的超标优势(commercial heterosis, CH)、中亲优势(mid-parent heterosis, MPH)和超亲优势(high-parent heterosis, HPH).亲本间或不同性状间的配合力效应值差异较大,黄淮麦区品种与西南麦区或国外品种间易产生较高的特殊配合力(special combining ability, SCA).双亲一般配合力(general combining ability, GCA)、SCA与杂交种产量、CH、MPH和HPH呈极显著正相关; SNP遗传距离与杂交种...     

水稻的雄性不孕性

水稻具有杂种优势现象,尤以秈粳杂种更为突出,但因人工杂交制种困难,到现在为止尚未能利用。显然,要想利用水稻的杂种优势,首先必须解决大量生产杂种的制种技术,从晚近作物杂种优势育种的研究趋势和实际成果来看,解决这个问题的有效途径,首推利用雄性不孕性。为了获得水稻的雄性不孕材料,我们最近两年在水稻大田里进行了逐穗检查工作,观察到一些雄性不孕植株,现将初步观察结果,报导如下: 方法和经过水稻雄性不孕植株,是1964—1965年在湖南省安江农校实习农场及附近生产队的水稻大田中检查出来的。已知花药不开裂是许多作物的雄性不孕性在外表上的共同特征之一,因此就根据这个特征按图索骥,于抽     

利用CSSL群体研究水稻籼粳亚种间产量性状的杂种优势

利用以粳稻品种Asominori为背景, 籼稻品种IR24为供体的染色体片段置换系群体的63个株系, 构建了一套以广亲和粳稻品种02428为父本的杂种群体, 研究了IR24全基因组的染色体片段与02428基因组相应染色体片段间的产量及产量构成性状的杂种优势效应. 结果表明, 产量和产量构成性状的亚种间杂种优势水平在染色体片段上存在显著的差异, 图示基因型分析发现, 有14个独立的染色体区段在产量上存在显著的亚种间杂种优势, 分布在除Chr.8和 Chr.10外的其余10条染色体上, 其中在Chr.2, Chr.3, Chr.4, Chr.11和 Chr.12上的6个染色体区段的杂种优势显著水平达0.005以上, 分别位于X132~G1340~R459, X48~C393A, R288~R1854, R2918~X52, X257~C1350和R367~X189-2~X24-2的标记区间, 单片段置换后, 其CSSLs×02428组合F1单株产量比对照组合“Asominori×02428”增加35%以上. 大多数染色体片段在产量及主要产量构成性状上没有显著的杂合效应. 在Chr.6上发现一个杂种劣势片段, 与标记R2171连锁, 使杂种产量下降27%. 本文还探讨了应用染色体片段置换系研究作物杂种优势的优点, 并提出了利用水稻籼粳亚种间部分杂种优势和全基因组杂种优势的分子育种途径.     

蛋白质变性中的熵-焓互补现象

根据３０００多组热力学实验数据发现,在蛋白质变性过程中普遍存在熵－焓互补现象。研究表明,伴随蛋白质变性发生的水分子重组是这种熵－焓互补现象的原。熵－互补使蛋白质性,只发生小范围的自由能变化,既满足了生理过程的要求,又不必牺牲蛋白的生物多样性。     

小麦杂种优势群的创制

随着小麦雄性不育系杂交种生产技术的改进,杂交种生产成本有望在不久的将来大幅度降低,这为杂交小麦产业化提供了可能.异源多倍体特性、品种之间遗传基础狭窄,以及长期的自交选择致使小麦杂种优势相对较弱.构建小麦杂种优势群可以提高杂交种亲本选配效率、扩大亲本间遗传差异、增强杂交种的杂种优势是提高小麦杂种优势利用效率的有效手段.小麦杂种优势群创建的一个重要任务就是要增加亲本群体的一般配合力(general combining ability, GCA),选择具有高特殊配合力(specific combining ability, SCA)的杂优组合.父本优势群选择目标为中高秆、花粉量大、花药易外露、抗病性强等.母本优势群选择目标为矮秆或半矮秆、开颍性好、抗病性强等.小麦种质资源的杂种优势潜力分析与分类是小麦杂种优势群构建的先决条件,其方法主要有系谱分析法、表型分类法、配合力分类法、遗传距离分类法及基因组预测法.利用小麦雄性不育系尤其是矮败不育系的轮回选择(recurrent selection, RS)与基于基因组预测的相互轮回选择(reciprocal recurrent selection, ...     

中国对虾2个群体杂交子一代生长和存活率比较

为了解不同地理群体的生长发育情况, 对中国对虾黄渤海水域乳山湾群体和朝鲜半岛南海群体及其杂交子一代的生长发育情况和存活率进行了研究, 测量了4月龄和5月龄中国对虾的体长、头胸甲长、头胸甲宽、第2和3腹节高、第2和3腹节宽、体重和存活率共7个指标, 计算了各项指标的杂种优势率, 并对各性状进行了方差分析和多重比较. 结果发现, 4月龄的杂交子一代在各项指标都表现出一定范围的杂种优势(0.514%~14.95%), YP♀×KN♂杂交子一代在这7个指标中都高于KN♀×YP♂杂交子一代. 5月龄杂交子一代也表现出一定程度的杂种优势, 其范围在-9.000%~19.090%之间, 但头胸甲长、第2和3腹节处高和存活率3个指标出现杂种劣势. 不同杂交组合各个阶段生长发育情况和存活率在杂种优势表现出一定的规律. 随着月龄的增加, KN♀×YP♂杂交子一代杂种优势率有所增加, 而YP♀×KN♂杂交子一代的却有所降低. ANOVA分析结果表明, 杂交子一代在存活率指标上与双亲差异不显著. 4月龄的数据分析结果发现, F1子一代在第2和3腹节处宽和体重2个指标上存在显著差异. LSD多重比较结果显示, YP♀×KN♂杂交子一代在体重指标上与2个亲本存在显著差异, 在第2、3腹节处宽与其他3个组合的子一代差异显著. 5月龄的数据分析结果发现, F1子一代除体重存在显著差异外, 其他各项指标差异均不显著. LSD多重比较结果表明KN♀×YP♂杂交子一代体重与其亲本KN存在显著差异. 实验结果表明, 中国对虾2个群体杂交子一代在生长指标和存活率上存在一定程度的杂种优势.     

对植物雄性不育性问题的几点认识

在作物杂种优势利用的研究中,利用植物雄性不育获得杂种优势是一项重要途径。我国生产上普遍种植的杂交高粱,就是利用雄性不育系获得杂种优势的明显事例。世界各国利用不育系获得杂种优势以提高作物产量的,还有玉米、洋葱、甜菜、油菜、大麦等。此外,还有很多植物都已发现了雄性不育,正在试验研究中。对植物雄性不育性问题的研究,无论在生产实践上,还是理论上,都具有重要的意义。 下面先谈谈现有对植物雄性不育性的几种看法,以及已有的几种主要作物获得雄性不育系的过程,而后再对植物雄性不育性问题加以讨论。     

水稻的雄性不孕性——原文再版

正水稻具有杂种优势现象,尤以秈粳杂种更为突出~([1]),但因人工杂交制种困难,到现在为止尚未能利用.显然,要想利用水稻的杂种优势,首先必须解决大量生产杂种的制种技术,从晚近作物杂种优势育种的研究趋势和实际成果来看,解决这个问题的有效途径,首推利用雄性不孕性.为了获得水稻的雄性不孕材料,我们最近两年在水稻大田里进行了逐穗检查工作,观察到一些雄性不孕植株,现将初步观察结果,报导如下:     

中国两系法杂交水稻研究进展和展望

基于水稻光温敏核不育系的发现而建立起来的两系法杂交水稻技术是继三系法杂交水稻成功以后又一个水稻杂种优势利用的有效途径.水稻光温敏核不育系的雄性育性转换是受到幼穗分化期环境光温调控的孢子体阴性核基因控制的.用于水稻杂种优势利用的有利条件是,配组自由容易选配到强优势组合,育种程序简化、育种周期缩短、可以快速育成新的杂交水稻新品种,不育系类型丰富易于培育多样化的杂交水稻类型.本文对水稻光温敏核不育系的资源、育性转换特性、遗传、分子生物学研究进展,以及不育系和组合培育、制种技术、推广等进行了综述,并对进一步发展两系杂交水稻提出了展望,以期为水稻光温敏核不育系和两系法杂交水稻的研究以及其他作物的两系法杂种优势利用提供参考.     

道阻且长,行则将至;行而不辍,未来可期——杂交小麦的发展和展望

<正>小麦是人类最重要的粮食作物之一,是世界30%人口的主要食物来源,提供了人类消耗能量的20%[1].面对全球人口持续增长、人均耕地面积下降、全球气候变暖、水资源匮乏的严峻形势,提高小麦单位面积产量是保证我国乃至世界粮食安全的需要.杂种优势是指F₁杂种在生长、发育、产量和环境适应方面比其亲本表现更好的现象.杂种优势在自然界中普遍存在,     

利用cDNA-AFLP技术分析玉米灌浆期功能叶基因差异表达与杂种优势

为探讨玉米杂种优势的分子机理，以10个玉米自交系及其组配的35个杂交种为材料，利用cDNA-AFLP技术，分析杂种与亲本在玉米灌浆期主要功能叶片的基因差异表达类型与主要产量性状的杂种表现及杂种优势的关系，研究分析表明：单亲沉默表达类型与单穗粒重，百粒重的杂种表现分别达极显著和显著正相关；双亲沉默表达类型与穗粗和单穗粒重的杂种表现都达极显著负相关，单亲沉默表达类型与穗粗和单穗粒重的杂种优势分别达极显著或显著正相关；双亲沉默表达类型与穗粗的杂种优势达显著负相关，F1特异表达类型，亲本显性表达类型，杂种中特异或抑制表达类型与主要产量性状的杂种表现和杂种优势均不相关。     

一个小麦强优势组合的杂种优势遗传基础解析

北方冬麦区骨干亲本农大3338与京冬6号组配的杂交F1代,在株高和千粒重等方面表现较强的中亲杂种优势.为解析该组合杂种优势形成的遗传基础,利用农大3338和京冬6号构建了双单倍体(doubled haploid, DH)群体,并利用DH群体衍生了一套包含283个杂交组合的小麦永久F₂群体,在两个不同环境下进行杂种优势评价.利用包含单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)和简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)分子标记的高密度整合遗传连锁图谱,基于完备区间作图法,对永久F₂群体在两个环境下的株高、千粒重、中亲优势值和相应的BLUP值进行全基因组数量性状基因座(quantitative trait locus, QTL)定位和上位性互作分析.共检测到32个株高QTL和25个千粒重QTL,分别解释0.54%～36.05%和0.87%～25.78%的表型变异,包含加性效应、显性效应和超显性效应位点,其中2D、4B、4D和6A染色体上存在稳定主效QTL,主要以加性效应为主....     

一个新的数量遗传参数——杂种遗传力

一个新的数量遗传参数——杂种遗传力被引入杂种优势的理论。它的引入,不仅简化了杂种优势的理论,纠正了一般杂种优势提法的不妥,而且还使选种与选配的理论得到了相互的统一。此外,它更加丰富了数量遗传学的理论,使许多在纯选中已应用的公式均可推广到杂交育种中,从而把杂种优势的理论置于一个较稳固的基础之上。