鲮鱼遗传改良的研究 Ⅰ.杂交育种和遗传性状分析

本文介绍用杂交选育方法改良鲮鱼(Cirrhinus molitorella)耐低温能力的试验经过和已取得的进展。同时,分析讨论了杂交后代(一代和二代)性状遗传的某些结果。对鱼类低温适应和抗冻、抗寒等方面的研究进展作了介绍和讨论,并认为只有把鱼类耐低温性状遗传的分子机理彻底阐明,人们才有可能直接利用基因工程技术定向地改良像鲮鱼等不耐寒物种的抗寒性能。此外,我们也对如何改进鱼类杂交选育的技术措施提出一些意见。       

鱼类生长性状改良及其调控研究进展

水产种质资源是水产业持续、健康、稳定发展的重要物质基础,培育出优质、高产、高效的新品种是保障养殖业可持续发展的关键。鱼类的生长速度是评价养殖价值的重要指标,也是选育的重要性状之一,然而鱼类育种的基础薄弱,鱼类品种改良的理论基础和技术创新一直困扰着鱼类育种工作。本文从内因(遗传等)和外因(食物、温度、溶氧及种内种间关系等)两方面探讨了各因子对鱼类生长的影响,依此就鱼类生长性状的调控策略进行了述评,并对其做了展望,以期为鱼类生长性状的改良及其调控提供理论依据和指导。     

鱼类经济性状遗传解析及分子育种应用研究

人类需要不断改良养殖鱼类的生产性状以提供更多优质的动物蛋白.鱼类的经济性状由多基因的数量性状位点所控制,其中大部分基因是微效的,但是少数基因可能具有决定性的影响.基于近10年来遗传学和基因组学研究中的主要进展,本文简要介绍和评述一些重要养殖鱼类在生长、抗病(逆)、性别等经济性状开展分子育种基础和应用研究的状况,探讨组学和下一代测序技术在鱼类经济性状遗传解析和分子设计育种中的应用潜力.这些研究有助于最终揭示鱼类经济性状的遗传调控机制并将相关研究成果应用于养殖鱼类目标性状的遗传改良.     

小麦(Triticum aestivum L.)野生资源的发掘、利用研究进展

小麦是世界主要的粮食作物,其生产面积居谷类作物之首。由于长期的定向选择,小麦遗传多样性不断降低,品种间杂交难以选育出抗性和综合性状优良的突破性品种。然而小麦近缘种如黑麦(Secale)、簇毛麦(Haynaldia)和偃麦草(Elytrigia)等包含很多优异基因,并且与小麦基因组间具有很好的互补性。可见远缘杂交在世界小麦育种实践中发挥了重要的作用。综述了小麦近缘野生资源的多样性、近缘野生种的利用方法和存在问题等的研究进展,讨论了小麦野生资源在小麦遗传改良的重要性和发展方向,以期为小麦优良品种培育及其遗传研究提供参考。     

鲮鱼的微卫星位点筛选和群体遗传多样性初步分析

利用鲤科鱼类微卫星引物在鲮鱼中进行扩增,结果在24对引物中,13对引物能成功扩增,且在鲮鱼中的扩增产物表现稳定,其中11对有较高多态性,等位基因数在2—7个之间,扩增的条带符合孟德尔遗传规律。随后利用筛选的微卫星座位对鲮鱼野生和养殖群体遗传多样性进行了初步分析。分析结果显示鲮鱼野生群体的平均等位基因数5.2个;观测杂合度在0.25与0.8之间,平均观测杂合度(Ho)是0.61±0.2 ,平均期望杂合度(He)是0.8±0.09 ;群体座位平均多态信息含量(PIC)为0.72±0.1。相比之下,养殖群体的平均观测杂合度(Ho)和平均期望杂合度(He)都低于野生群体,分别是0.59±0.2、0.75±0.1。两群体间的遗传相似度为0.7774、遗传距离为0.2518。研究表明用其他鱼类分离出的微卫星引物可以快速筛选到适用于鲮鱼遗传分析的微卫星座位。     

一种桔小实蝇蛹白化突变体的遗传分析

在实验室饲养野生型桔小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)过程中发现了一种蛹色为白色的桔小实蝇突变品系。根据孟德尔遗传规律,设计野生型与突变型杂交(正交和反交)、F_1代与突变型回交、F_1代自交以及F_2代突变型自交等实验,对蛹白化突变性状的遗传规律进行研究。结果显示野生型与突变型杂交F_1代蛹色全部为野生型;F_2代野生型和突变型的性状分离比为2.98∶1,回交实验野生型与突变型性状分离比为1.19∶1;而突变体自交后代(F_3代)全部为突变体。结果表明桔小实蝇蛹色白化突变品系的遗传规律符合孟德尔遗传规律,属于常染色体上单基因控制的隐性遗传性状。     

水稻籽粒外观品质及脂肪的遗传研究

对水稻的一些与当前市场商品价值有关的品质性状(米粒长、宽、厚、粒重、腹白、脂肪含量)的遗传结构、遗传力与遗传传递动态进行研究。通过对3个籼稻优质品种分别与非优质品种杂交的杂种后代的分析,提出了上述性状表现为多基因累加效应的遗传,其中有的还有显性效应的作用;不少性状的遗传力较大。此外,对脂肪含量的遗传以及杂种中两代基因型对米质发生的影响等问题提出了讨论。     

白毛黑眼兔黑眼性状的遗传模式

目的揭示白毛黑眼兔黑眼性状的遗传模式。方法选取具有黑眼突变性状的白毛黑眼兔与其背景品系日本大耳白兔进行杂交,构建6个两代杂交家系。对杂交产生的F1代和F2代个体虹膜颜色性状的观察和统计,并应用遗传数理统计方法中常用的分离分析进行遗传模式探讨。结果χ2检验显示,杂交实验所得虹膜颜色分布的观察值与常染色体单基因显性遗传模式的期望值差异无显著性(P0.05),与常染色体隐性遗传及伴性遗传模式的期望值差异有显著性(P0.05)。结论白毛黑眼兔的黑眼突变是由常染色体上单个基因的变异造成的显性性状。     

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。     

大豆优异种质资源的利用与创新

黑龙江省农科院利用已获得的具有野生大豆(含半野生大豆)多花荚、多分枝、高蛋白等有益性状基因的优异种间杂交新种质(G.max×G.soja)与栽培大豆(G.max)回交,一方面继续拓宽大豆育种遗传基础,另一方面改善现有种间杂交种质的农艺性状和品质,并提高产量水平,已选育出外贸制纳豆、豆芽、制酱及青瓤黑豆等特用大豆品种(系).实践表明,利用野生大豆及种间杂交新种质,对拓宽大豆育种遗传基础,提高大豆育成品种水平,尤其对特用大豆品种(系)的选育是有效可行的.     

日本沼虾与海南沼虾的人工种间杂交及其同工酶分析

日本沼虾(Macrobrachium nipponense),又名青虾,是我国重要的淡水养殖虾类。但近年来,青虾的性状出现了严重的退化,包括性早熟、规格变小、商品率低、抗病力下降等,严重地影响了青虾养殖业的效益,因此有必要对青虾进行遗传改良。由于虾类种内变异很小1,种间杂交可能是遗传改良的有效途径,但沼虾类的人工种间杂交未见有成功的报道。本文主要研究日本沼虾与海南沼虾(Macrobrachium hainanense)的人工种间杂交,并借此探索虾类的遗传改良途径。       

鲮鱼的微卫星位点筛选和群体遗传多样性初步分析

利用鲤科鱼类微卫星引物在鲮鱼中进行扩增,结果在24对引物中，13对引物能成功扩增，且在鲮鱼中的扩增产物表现稳定，其中11对有较高多态性,等位基因数在2—7个之间，扩增的条带符合孟德尔遗传规律。随后利用筛选的微卫星座位对鲮鱼野生和养殖群体遗传多样性进行了初步分析。分析结果显示：鲮鱼野生群体的平均等位基因数5.2个；观测杂合度在0.25与0.8之间，平均观测杂合度(Ho)是0.61±0.2，平均期望杂合度(He)是0.8±0.09；群体座位平均多态信息含量(PIC)为0.72±0.1。相比之下，养殖群体的平均观测杂合度(Ho)和平均期望杂合度(He)都低于野生群体，分别是0.59±0.2、0.75±0.1。两群体间的遗传相似度为0.7774、遗传距离为0.2518。研究表明：用其他鱼类分离出的微卫星引物可以快速筛选到适用于鲮鱼遗传分析的微卫星座位。     

栗属杂交F1代生长与枝条性状遗传变异及杂种优势分析

为探索栗属杂交F₁代幼林期生长、枝条性状遗传变异规律及杂种优势,并为栗属育种亲本选配及早期选择指标筛选奠定理论基础,该研究以锥栗、板栗种内和种间9个杂交组合子代及其亲本为材料,在分析F₁代幼林期生长、枝条性状遗传变异规律及杂种优势的基础上,利用SSR分子标记检测7个亲本的遗传距离,进而分析栗属杂交子代生长、枝条性状杂种优势与亲本遗传距离间的关系。结果显示：(1)栗属杂交F₁代生长、枝条性状均存在较高的遗传变异,各性状组合间F值的变动范围为5.08~22.03,组合内的变异系数范围为6.60%~27.69%;各性状广义遗传力均在0.5以上,性状受遗传影响较大;除地径外,其他性状遗传传递力均大于100%,性状遗传稳定性较高;各性状中亲优势率为-6.01%~44.40%,且F₁代生长、枝条性状存在普遍的超亲分离现象。(2)28对引物在7个亲本中共检测出115个多态性等位位点,每对引物的等位基因数3~5个不等,平均每对引物等位基因数为4.1个,多态性程度较高;Shannons 指数(I)、多态性信息含量(PIC)的平均值分别为1.25、0.674,亲本遗传多样性较为丰富。(3)相关分析表明,杂交子代一年生枝长、一年生枝粗及节间距的杂种优势与亲本遗传距离均存在显著的线性关系,并随遗传距离增大杂种优势增强。     

青花菜两类雄性不育系主要农艺性状的研究

通过对青花菜显性细胞核雄性不育系(DGMS)、改良的萝卜细胞质雄性不育系(Ogura CMS)和由其与相同父本配制的F1杂交种植株的主要农艺性状的生长趋势和花球相关性状的研究,明确两类雄性不育系的应用价值,为青花菜两类雄性不育系的选育和利用及新品种的选育提供理论依据。本研究以结球甘蓝中的显性细胞核雄性不育材料DGMS 79-399-3和改良的细胞质雄性不育材料Ogura CMSR3629为原始不育源,利用优良的青花菜自交系8554和93219为转育父本,通过回交和杂交的方法获得的青花菜高代(n≥9代)两类雄性不育系和由不育系与相同父本配制的F1为试材,采取定期观测整个生长期内植株主要农艺性状和绘制生长曲线相结合的方法,系统地研究了植株的主要农艺性状的生长趋势和花球相关性状。结果表明,相同遗传背景下,保持系、DGMS、Ogura CMS及由不育系与相同父本配制的F1在株幅、株高、外叶长和外叶数方面的生长趋势基本一致,其中株幅、株高、外叶长,总体上表现出前期增长速度较快,之后变慢,最后趋于平缓或略呈下降的趋势;外叶数均表现出先增加后减少的趋势;侧枝数目因年份和遗传背景不同而异。由相同保持系获得的两类不育系的显球时间、采收时间基本相同,由其配制的F1显球和采收时间相同,花球产量因遗传背景的不同而异,花球外观品质性状表现一致。由DGMS和改良的Ogura CMS两类不育源转育的青花菜雄性不育系表现优良,该两类雄性不育源在青花菜杂交育种中具有重要的应用价值。     

大黄鱼耐低温性状相关微卫星标记的筛选

鱼类的耐低温性状是一种重要的经济性状。为了初步分析大黄鱼的耐低温性状, 文章采用15对荧光微卫星标记, 以SSR-PCR方法对大黄鱼低温耐受组和正常对照组F₁代共40个个体进行了耐低温性状遗传差异分析。结果显示, 标记LYC0002在两组样品中共扩增出5个等位基因(片段大小分别为112 bp、110 bp、108 bp、106 bp和104 bp), 其中LYC00021_{12 bp}等位基因在低温耐受组的出现频率达60%, 而在正常对照组中的频率为零, 表明该等位基因对大黄鱼的温度敏感特性有较明显的偏好性, 可能与某种耐低温基因存在一定的连锁关系。此外, 对LYC0002_{106 bp、}LYC0002_{108 bp}、LYC0002_{110 bp} 和 LYC0002_{112 bp} 4个等位基因分别进行了回收、克隆及测序。序列比对结果显示, LYC0002_{112 bp}等位基因含有10个(CA)重复单元, 而其他3个等位基因依次缺失1个(CA)重复单元, 说明LYC0002在本研究样本中的突变方式为微卫星逐步突变模型(Stepwise mutation model, SMM)。     

水稻品质性状的遗传改良及其关键科学问题

改善稻米品质是水稻遗传改良及基础研究的重要目标。破解控制稻米重要品质性状形成的调控机制,对稻米品质改良和品种选育具有十分重要的意义。近十多年来,稻米品质功能基因组研究成果为其遗传改良提供了丰富的功能基因、有效的功能性分子标记及良好的改良策略。但是,稻米品质本身由多个性状构成,且各品质性状间、品质与产量性状间、品质与环境间均互相影响,极大地限制了稻米品质的遗传改良。因此,文中提出了未来水稻品质性状基础研究及遗传改良的六个关键科学问题。     

鱼类遗传育种中生物学方法的应用及研究进展

鱼类遗传育种是指利用生物学方法对鱼类进行遗传选择或改造,从而获得新型改良鱼类的过程;它可以通过人为选择优势遗传性状或者通过整合或改变已有的遗传性状而达到遗传改良的目的.鱼类遗传育种是一个从稳定品系中筛选或研制变异品系,再从变异品系中培育稳定品系的循环过程.鱼类良种的培育成功将在很大程度上带动良种的饲养、加工、销售、休闲等后续产业的发展,这在渔业经济发展中具有重要意义.本文系统地总结了包括传统选择育种、分子标记辅助育种、全基因组选择育种和单性控制育种在内的选择育种技术,综述了杂交育种(近缘和远缘杂交)、细胞核移植、生殖干细胞和生殖细胞移植、人工雌核发育和雄核发育技术、多倍体育种在内的性状整合育种技术,以及以转基因育种为代表的性状改造育种技术,乃至这些育种技术在鱼类育种中的应用情况,同时结合本实验室在鱼类远缘杂交、雌核发育和雄核发育等染色体倍性育种方面的研究成果,对国内外鱼类育种的研究现状以及存在的问题进行了系统的概述.     

从农艺性状和分子标记鉴定一个水稻三倍体×二倍体F_2群体的遗传稳定性

一自然发生的三倍体水稻(OryzasativaL.)材料(SAR_3)与二倍体(生47)杂交,在F2代获得了一个稳定群体。群体形态表现、农艺性状分析和微卫星标记三个方面的研究表明:该杂交F2群体确系两个亲本的杂交后代,在杂交后有重组发生并迅速纯合,因而在形态上和遗传上呈现稳定性。对水稻中出现的这种早代稳定现象的利用途径和发生机制进行了探讨     

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。     

基于全基因组测序的MutMap方法在正向遗传学研究中的应用

在传统的正向遗传学分析过程中,基因定位需要构建复杂的后代群体,并借助大量分子标记进行遗传连锁分析和区间定位,使得这一过程成本高且耗时长。MutMap是近年来发展的基于高通量第二代测序技术的一种新的正向遗传学分析方法。该方法的优点是遗传定位的周期短且效率高。在此基础上扩展的新方法也不断出现,如基于自交的MutMap+、用于识别基因组缺失区间变异的MutMap-Gap、以及用于定位数量性状基因座的分析思路与MutMap类似的QTL-seq方法等。这些方法不需要建立繁琐的定位群体,甚至不依赖于遗传杂交和任何连锁信息即可进行,加快了对感兴趣表型的变异位点所在基因组区域的识别过程。本文对MutMap及其扩展方法进行了介绍,并对它们未来的应用和发展前景进行了讨论,以期为基于第二代测序技术的正向遗传学基因定位和作物遗传改良研究提供参考。