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...     

小麦雄性不育基因的鉴定和杂种优势利用

雄性不育是杂种优势利用的重要性状.作物雄性不育基因的鉴定加深了人们对花药和花粉发育分子机理的认知,并使许多基于生物技术的雄性不育系统在作物杂交育种中的开发和有效利用成为可能.与水稻、玉米等作物相比,由于基因组相对复杂,小麦雄性不育基因的研究进展较为滞后,仅有部分基因被定位或克隆.同时,小麦作为主要的粮食作物,目前仍未实现杂交种规模生产和杂种优势的大面积利用,加速小麦杂交种生产和杂种优势利用研究对保障国家粮食安全具有重要意义.本文总结了近年来小麦雄性不育基因的鉴定,以及其在杂交种生产中的应用研究情况,并对新一代小麦杂交种生产技术研究中存在的问题进行了探讨,为后续麦类作物雄性不育基因的进一步研究与利用提供参考.     

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....     

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.     

创制小麦抗病种质新途径的研究

小麦品种改良离不开优良的抗病种质,远缘杂交一直是创制小麦抗病种质广为应用的常规途径.通过远缘杂交可以把小麦近缘种属的特有抗病性转移到普通小麦中,但由于远缘杂种性状疯狂分离的世代比较长,而且也没有找到有效的人工控制方法,因此要想获得稳定的且具有理想性状的株系比较困难.本实验室把花药培养诱导单倍体植株的这一新的生物技术     

型式遗传与杂种优势

结合现代分子生物学的最新研究进展之一———型式遗传 ,并作进一步设想 ,认为型式遗传的组成包含保守的与不保守的两大部分 .若两亲本遗传背景差异越大 ,那么型式遗传中 ,尤其不保守的型式遗传部分差异也就越大 ,因而在两者的后代中受其差异的影响也越大 ,在一合子中相互影响作用也越大 ,杂种优势也就越大 ,并提供了相关的实验事实依据 .     

异源细胞质小麦-中间偃麦草易位系的培育与荧光原位杂交鉴定

利用提莫菲维细胞质雄性不育的小麦－中间偃麦草部分双二倍体为母本与普通小麦杂交后再与父本普通小麦连续加交和自交,在兵工中选出两个稳定的小麦类型Ｈ９６２６９－２和Ｈ９６２７８,染色体数目均为２ｎ＝４２,经接种鉴定,两个稳定类型均对条锈病有较发的抗性。以中间偃草草基因组ＤＮＡ为探针的荧光原位杂交结果表明,两个都是小麦－中间科草的小惩段层位系,易位的中间偃麦草染色体片段位于一个对小麦染本的短臂端部,遗传分     

人工创制植物无融合生殖的研究进展

无融合生殖(apomixis)是指植物绕过正常减数分裂与受精过程形成克隆种子的一种无性生殖方式.无融合生殖具有固定杂种优势的潜力,长期以来一直是研究的热点.但是,由于其形成机制复杂一直未能取得突破.在深入研究植物有性生殖机制的基础上,通过人工设计创制无融合生殖有望成为实现杂种优势固定的一个可能途径.研究发现,同步突变多个减数分裂关键基因可以将减数分裂过程转换为类似有丝分裂过程,产生与母本遗传背景完全一致的克隆配子(mitosis instead of meiosis, Mi Me);在Mi Me背景下引入特殊的基因组消除系或编辑诱导孤雌生殖的关键基因能够成功实现无融合生殖.本文对无融合生殖技术的研究进展进行了总结,并对今后无融合生殖技术的改良以及将其在作物育种中的应用进行了讨论.     

湘西板溪群及冷家溪群的时代研究

自从许靖华教授提出“华南大地仰冲构造学说”以来,有关华南大地构造的争论成为一个热点话题,引起了国内外学者的关注.争论最终集中在所谓的“板溪群”.即对其性质有两种截然不同的认识:“中生代构造混杂岩”说和“扬子地体的前震旦基底”说.应当指出的是,国外学者指的“板溪群”是一个笼统的大概念,而在国内所指的典型的板溪群出露于湖南湘西地区.在湘西,狭义的板溪群以及冷家溪群均是许靖华等国外学者所指的“板溪群”的一部分.     

有限特殊射影线性群的特征性质

在文献[1]中我们提出了下述猜想: 猜想1 设G是群,M是有限单群。则当且仅当 (a) π_c(G)=π_c(M),其中π_c(G)记为G中元的阶之集;     

一类特殊的有限群

本文研究元的阶除1和一个数m外均为质数的有限群(简称为有限拟m质元群),得到如下结论: 定理1 设G为可解拟m质元群,则下述情形之一成立: Ⅰ.G是方次数为p或p~2的P群。     

带作用的极小非可解群

极小非可解群,即极小单群的类型,已由Thompson所确定。这个结论在有限群的研究与发展中,特别是研究群的可解性时,起着至关重要的作用。研究带作用的极小非可解群对带作用的群的可解性研究当然也是很重要的。关于带作用的有限群,围绕着不动点子群与可解性的关系问题,许多学者进行了深入的研究。主要是围绕下面著名猜想开展工作的:     

初等线性群之间同构的提升

令R和A为含1交换环,m和n为≥3的整数,考虑同构E_m(R)E_n(A)何时以及怎样才能提升为相应Steinberg群之间的同构.已经证明,若E_m(R)同构于E_n(A),则m=n(见文献[1]),当,n≥4时,任一同构E_n(R)E_n(A)是标准形的,可自然且唯一地提升为St_n(R)到St_n(A)的同构。但情形n=3不同于n≥4,因3维线性群之间存在例外同构(文献[3]及[2]中给出的反例)。本文研究同构E_3(R)E_3(A)能够提升的充要条件。     

Steinberg群的对合分解

1 预备知识 将矩阵群中的元素表示成一类特殊矩阵(如对合、换位子等)的积并求出这种分解所需因子的最小数目是典型群研究中的一类问题。已知当n≥3时域上特殊线性群SL_nF(=E_nF)中任一元素可表成不超过4个对合的乘积。本文将考虑域上稳定Steinberg群的对合分解。     

体上酉群在线性群中的极大性

在文献[1]中我们已经证明了任意域上的辛群、酉群(Witt指数≥1)、正交群(域特征≠2,Witt指数≥2)在线性群中的极大性。本文将这一工作推广到了任意体上的酉群,对域上正交群的Witt指数的要求也从不小于2放宽到不小于1。     

Steinberg群的分解

令A是含1结合环,St_n(A)为A上维数n的steinberg群,稳定Steinberg群St(A)是St_n(A)在自然方式下的正向极限(参阅文献[1,2]),一些作者研究了St(A)和St_n(A)的元素的各种正规形式(见文献[3—7]),其中Sharpe给出一个分解St(A)=LPLU。不幸的是,Sharpe的分解对于任何维数的非稳定Steinberg群不成立,即使A是整数环或多于3个元素的域的情形也是如此。     

提高小麦花粉植株再生频率的研究

自1964年诱导单倍体成功以来,不仅在常规遗传育种方面取得很大成效,而且与分子遗传操作技术的结合越加紧密。其中花粉培养再生体系,比原生质体培养更适于进行基因转移、诱变,筛选等。 在禾本科,大多数种类的培养效率仍不适应这种趋势,亟待提高。通过增加花药培养的再生频率,是解决这个问题的一个途径。小麦花药培养的技术已有很大进步,但绿苗产量尚待