目的 将自发突变培育的SHJHhr小鼠的突变Hr基因导入到遗传背景清晰的BALB/cAShjh近交系小鼠,通过突变基因筛查和遗传学特性分析为后续研究Hr基因突变导致异常表型的分子机制以及该模型的推广应用提供依据.方法 采用在表型监测指导下回交-互交的育种方法,将自发突变培育的SHJHhr小鼠的突变基因以同源突变导入方式导入到近交系BALB/cAShjh小鼠,经10代后培育成BALB/cA.Cg.SHJHhr(简称C.Cg.SHJHhr)小鼠.通过多重PCR建库后二代测序的方法,分析C.Cg.SHJHhr小鼠中随机分布于基因组上的90个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)检测位点基因型.然后按照GB/T 14927.1-2008的方法,对C.Cg.SHJHhr小鼠中14个生化位点标记基因进行检测.最后利用全基因组外显子测序技术,检测该小鼠的突变基因.结果 自2018年5月至2022年3月,共进行了10代的回交-互交,完成了C.Cg.SHJHhr小鼠品系的构建.在检测的90个SNP位点中,除了rs13484115、rs13484116两个位点不同外,C.Cg.SHJHhr小鼠的其他位点基因型均与受体小鼠BALB/cAShjh相同;生化位点标记基因检测结果显示,C.Cg.SHJHhr小鼠的14个位点全部与受体小鼠相同;全基因组外显子测序发现,该小鼠相比受体小鼠品系存在109个位点突变,包括同义突变71个,终止密码子增加1个,错义突变37个,涉及蛋白质序列改变的基因20个(包括已报告的Hr基因).结论 成功培育了突变导入系C.Cg.SHJHhr小鼠,通过全基因组外显子测序分析发现了3个主要引起表型变异的Hr突变基因及关联突变基因,为该小鼠在生物医学研究中的拓展应用提供了基础数据.

该研究从中国烟草主栽品种'云烟87'的EMS突变体库中,通过TILLING技术筛选,获得NtHMA4的EMS突变体hma4-4h12.对突变体进行测序表明,该突变体核苷酸突变方式为C152T,氨基酸突变方式为T51I.利用100μmol/L氯化镉对突变体进行镉胁迫试验表明,hma4-4h12与对照'云烟87'相比,叶片中镉、锌、铜、砷、铅、镍含量分别降低55.48％、21.11％、20.96％、27.50％、16.23％和19.28％,铁、锰和铬含量与对照没有显著差异.hm a4-4 h12突变体大田农艺性状观察表明,其株高、节距、茎围等与对照相比显著变小,推测hm a4-4 h12中含有影响这些性状的突变位点.该研究获得的低镉突变体hm a4-4 h12可以作为培育低镉烟草品种的材料,但是育种中利用该突变体,后续还需要通过回交去除不利突变的影响.

植物中广泛分布着单核苷酸多态性(SNP)位点.在此基础上发展而来的SNP标记因其具有高分辨率和共显性等优点,已成为当前作物遗传研究重要的分子工具.本研究拟建立基于高分辨率熔解曲线(HRM)技术的SNP分子标记,从而实现对栽培稻和野生稻的高效基因分型,为今后水稻的基因挖掘、品种鉴定以及分子育种等提供可靠、快捷的技术工具.利用水稻全基因组9 K SNP芯片对栽培稻品种黄华占和野生稻Y605进行扫描,寻找两者之间的SNP位点,并将其开发成基于HRM技术的特异分子标记.然后,利用这些分子标记对亲本黄华占、野生稻Y605以及两者的BC3回交群体进行分子检测,以验证其有效性.水稻9K基因芯片在黄华占与野生稻Y605之间总共找到了4198个SNP位点,它们在12条染色体上较均匀分布.在水稻第1号染色体上随机挑选出5个SNP位点开发成基于HRM技术的特异分子标记.利用这些标记对黄华占与野生稻Y605的BC3F1和BC3F2群体进行检测分析,发现它们都能准确区分亲本的纯合与杂合基因型.并且,在回交后代的第1号染色体ZY1-1～ZY1-4标记区间检测到野生稻片段插入.水稻全基因组9 K SNP芯片可以很好地应用于水稻SNP标记的开发.开发的SNP特异标记能准确、高效地对栽培稻和野生稻进行基因分型.进一步完成基于HRM技术的水稻全基因组SNP标记的开发,可为今后野生稻的分子遗传研究、有利基因挖掘和育种应用提供高效的分子检测手段.

水稻是亚洲人民的主要粮食作物,也逐渐成为非洲人民增长最快的食物来源.随着人口增长、土地减少以及资源环境的不断恶化,如何进一步保障稻米生产能力的可持续增长是我们面临的最大挑战.为了应对该挑战,中国科学家提出了“绿色超级稻”的概念.在中国政府和比尔及梅琳达·盖茨基金会的支持下,2008年启动了“为非洲和亚洲资源贫瘠地区培育绿色超级稻”的重大国际合作项目,项目执行10年来,绿色超级稻品种在亚非目标国家的适应性试验与示范推广成效显著,产生了良好的社会经济效益.现对绿色超级稻项目实施的改良回交育种技术、绿色超级稻在亚洲和非洲目标国家的品种试验、审定和推广情况及产生的社会经济效益等进行概述,并指出目前存在的问题及其对策.

为了改良水稻优良恢复系福恢673的稻瘟病抗性,以该恢复系为轮回亲本,以携有3个稻瘟病抗性基因(Pi-1、Pi-9和Pi-kh)的优质恢复系金恢1059为供体亲本,通过回交育种结合分子标记辅助选择,选育出10个导入了这3个抗稻瘟病基因的福恢673近等基因系,其遗传背景恢复率为92.96％-98.59％.抗性鉴定结果表明,这些近等基因系及其与不育系宜香A配制的杂种一代均表现抗稻瘟病,抗性明显强于对照福恢673和宜优673,且半数以上杂种一代基本保留了原组合的主要优点.用近等基因系Line 9配组的杂交稻新组合两优7283和金泰优683在区试中均表现出产量高、稻瘟病抗性强、生育期适中等特点,表明该近等基因系具较好的应用前景.

黄旅群种质是我国重要的地方种质,具有较强的生态适应性.20世纪80、90年代以来我国育种家对黄改群和旅大红骨群种质进行了大量创新研究工作,通过相互改良,聚积了丰富的有利基因,通过导入外源种质,拓宽了遗传基础,为品种更新换代做出了突出贡献.机械粒收是未来我国玉米生产的重要方向,黄旅群种质急需提升籽粒脱水速度、成熟后抗倒伏(折)和抗茎腐病等农艺性状以适应机械化粒收,而在黄旅群种质内部缺少这些关键性状基因.本研究利用欧洲早熟种质硬粒种质UH004F和欧洲早熟Iodent种质UH004M改良黄旅群种质的机收特性,通过系谱法和回交转育法获得宜机械粒收黄旅群后代系,称之为“黄欧系”.通过对其农艺性状的观察研究,发现:(1)抽雄日数、吐丝日数和生育期缩短,表现出良好的早熟性;开花散粉至吐丝日数(ASI)增大;株高有增加趋势;穗位高有降低趋势;雄穗主支长有增加趋势;雄穗分支数在6～9个之间,与原有黄旅系相比互有增减;茎粗变细;穗位上节间长有增加趋势;田间倒伏(折)率大幅度降低,抗倒伏(折)能力进一步提高;穗长有增加趋势;穗行数略有减少的趋势;穗粗和轴粗均有下降趋势,其中轴粗下降趋势更加明显;籽粒长度有增加的趋势;在百粒重方面,除昌7-2后代系外,黄旅系后代系均有所降低;穗粒重有降低趋势;出籽率有增加趋势;籽粒含水量明显降低;(2)导入25％和50％比例的UH004F和UH004M的黄欧系在大多数性状上都有一定的变化趋势,主要表现在抽雄吐丝和生育期提早、ASI值增大、株高增高、穗位降低、雄穗主支长变长、雄穗分支数增加、茎粗变细、穗位上节间长拉长、抗倒伏(折)能力提高、穗长增加、穗行数减少、穗粗和轴粗降低、百粒重和穗粒重降低、收获时籽粒含水量降低等趋势.上述大多数性状都是在导入50％比例的欧洲早熟硬粒种质UH004F的变化趋势进一步增强.本研究表明,欧洲早熟种质含有适合创新改良黄旅群种质在机械粒收性状方面的优良等位基因,利用欧洲早熟种质改良黄旅群种质在宜机械粒收农艺性状的效果明显,可为后续大规模“黄欧系”的选育和应用提供理论指导.

远缘杂交能够有效拓宽物种的遗传背景,产生丰富的遗传变异.前期研究中利用体细胞融合技术获得了甘蓝型油菜扬油6号(Y6)与白芥的属间杂种,将杂种与Y6连续回交和自交得到了一系列稳定遗传的渐渗系株系.本研究以62个渐渗系株系为材料,对这些株系进行14个农艺性状的考察,并通过相关性分析、主成分分析、回归分析和聚类分析等方法,探究甘蓝型油菜单株产量与农艺性状之间的关系及影响单株产量的主要因素.结果 显示,甘蓝型油菜-白芥渐渗系株系的农艺性状存在较大差异;单株产量与全株角果数、有效分枝数和每角粒数等性状呈极显著正相关,而与分枝点高度呈极显著负相关.主成分分析的结果表明,4个主成分可以概括14个农艺性状的大部分信息,这些主成分主要与角果数目、株高、角果长度和千粒重等性状指标相关.回归分析结果表明,千粒重、每角粒数、二次有效分枝数、株高和全株角果数对单株产量具有重要影响.综合各项指标,筛选出一些具有优异农艺性状的材料,如L8等株系角果数目明显增多;L3、L7等株系分枝数目明显增多;L42、L49等株系千粒重明显增加;L3、L8等株系单株产量明显提高.利用近红外光谱仪分析渐渗系材料种子品质性状,发现硫代葡萄糖甘、芥酸、亚麻酸等品质性状存在较大变异,可用于选育具有优良品质性状的材料.本研究表明远缘杂交对于甘蓝型油菜种质资源创新、提高油菜产量提供了一条有效途径,研究结果为利用这些种质资源进行育种实践提供了理论依据.

大豆籽粒蛋白质含量由多基因控制且易受环境条件的影响,发掘高蛋白基因是促进大豆优质分子育种的重要手段.本研究选用综合性状优良、蛋白质含量较低的黑河50为轮回亲本,以引进的高蛋白种质中引1106为供体亲本,构建了由384个家系组成的回交高代群体.利用近红外光谱仪测定回交群体的蛋白质含量,使用SSR分子标记技术鉴定回交群体BC1F6基因型,通过QTL ICIMapping4.1的区间作图法(IM-ADD)和完备区间作图法(ICIM-ADD)定位蛋白含量QTL,共获得9个蛋白含量QTL,其中IM定位到7个蛋白含量QTL,而ICIM定位到3个蛋白含量QTL,两种方法同时在8号染色体上定位到一个QTL(qPro-8-1),该QTL两侧的分子标记是SSR_50和SSR_51,可解释表型变异分别是2.26％和7.85％,定位区间物理距离大小为218.71kb,该QTL尚未见报道,是一个与蛋白质含量相关的新QrL位点,为高蛋白大豆品种选育提供了材料和理论依据.

棉花芽黄性状是一种优良的指示性状,在棉花杂种优势研究中具有重要的利用价值.本研究以3个芽黄突变体71-7、62-17和115-23为试验材料,配制了33个杂交组合,研究芽黄性状分离规律、芽黄性状的回交转育和优势组合选配.结果 表明:71-7和115-23两个突变体的芽黄基因为单基因控制的隐性性状,62-17材料为单基因控制的不完全显性性状;通过回交转育方法,创制了9份带有芽黄标记性状的陆地棉三系种质资源;通过配制的12个优势组合综合性状分析,筛选出组合Y34和Y26具有较高的籽棉产量和皮棉产量,并可作为早熟杂交棉新品系选送新疆维吾尔自治区早熟陆地棉组进行品种参试.本研究结果可为新疆棉花种质创制、新基因挖掘及新品种培育提供新的亲本及基因来源.

通过对大豆品质性状的QTL定位,可以为大豆分子育种提供理论依据.本研究以中黄13(轮回亲本)×东山69(供体亲本)的142个家系的高代回交导入系群体BC2F7,利用具有多态性的113对SSR引物构建了一张涵盖除B2之外的19个大豆连锁群、总长度为1630.95 cM、平均遗传距离为14.43 cM的遗传连锁图谱.利用近红外光谱分析法(NIR)、气相色谱技术(GC)分析群体蛋白质、脂肪及5种脂肪酸主要组分含量;采用ICIM-ADD作图法定位QTL.两年共定位到34个QTL,其中与蛋白质、脂肪、硬脂酸、棕榈酸、亚油酸、油酸和亚麻酸相关的QTL分别为5、2、11、6、3、4、3个,Sat_ 003～Sat_ 147两年均被检测出与油酸含量呈负相关,5个区间与2个性状含量相关,Satt523～Sat_405与棕榈酸、蛋白质相关,Staga001～Satt658、Satt263～Satt651与油酸、硬脂酸相关,Satt228～Satt525与亚油酸、蛋白质相关,Satt658～Satt433与亚麻酸、硬脂酸相关:总体而言,定位结果在一定程度上阐明了品质性状的相关性,对大豆分子育种中优良品种的选育具有参考意义.