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水稻柱头外露性状遗传研究进展

辽宁农业科学 2024年第3期 53-56页

作者：田书军张城张雪王彦荣孙驰李春凯辽宁省水稻研究所辽宁沈阳110101

在水稻发育过程中,柱头是接受外来花粉的重要器官。水稻高柱头外露率可以改良不育系的异交结实率,提升杂交稻的制繁种产量,在水稻杂种优势利用中扮演着重要角色。文中从遗传效应、QTL定位、基因克隆、育种应用以及分子设计育种等方面,... 详细信息

在水稻发育过程中,柱头是接受外来花粉的重要器官。水稻高柱头外露率可以改良不育系的异交结实率,提升杂交稻的制繁种产量,在水稻杂种优势利用中扮演着重要角色。文中从遗传效应、QTL定位、基因克隆、育种应用以及分子设计育种等方面,阐述了水稻柱头外露性状的遗传育种研究进展,旨在为育种家们提供相关的参考。

关键词：水稻柱头外露遗传育种

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番茄柱头外露性状研究进展

农业生物技术学报 2022年第7期30卷 1412-1420页

作者：赵攀沈渊博王新宇王晋黎玉顺祁世明梁燕西北农林科技大学园艺学院/番茄品质和抗逆调控机制与遗传改良实验室

番茄柱头外露属于部位雄性不育型重要性状，其花柱高于雄蕊，在杂交种子生产中无需人工去雄，种子纯度高，制种成本低，不育性保持较容易，是近年来番茄(Solanum lycopersicum)雄性不育性利用与研究的热点。本文归纳总结国内外番茄柱头... 详细信息

番茄柱头外露属于部位雄性不育型重要性状，其花柱高于雄蕊，在杂交种子生产中无需人工去雄，种子纯度高，制种成本低，不育性保持较容易，是近年来番茄(Solanum lycopersicum)雄性不育性利用与研究的热点。本文归纳总结国内外番茄柱头外露性状相关QTL、基因及其形成与调控等方面的研究进展，总结了柱头外露型番茄性状的应用现状，提出了今后研究和应用的方向与对策，为加速我国番茄雄性不育性状育种提供参考与见解。

关键词：番茄柱头外露 QTL 基因形成与调控

小麦光温敏核雄性不育系开颖和柱头外露特征及其对异交结实能力的影响

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麦类作物学报 2022年第8期42卷 932-937页

作者：杨卫兵高建刚孙辉梁玉龙张风廷赵昌平秦志列北京市农林科学院杂交小麦研究所北京100097

为明确小麦光温敏核雄性不育系的开颖、柱头外露特征及其异交结实能力,在小区制种条件下考察了4个不育系的开颖、柱头外露小花数和异交结实粒数,并分析了开颖率、柱头外露率与异交结实率的关系。结果表明,供试不育系的开颖率为18.10%~86... 详细信息

为明确小麦光温敏核雄性不育系的开颖、柱头外露特征及其异交结实能力,在小区制种条件下考察了4个不育系的开颖、柱头外露小花数和异交结实粒数,并分析了开颖率、柱头外露率与异交结实率的关系。结果表明,供试不育系的开颖率为18.10%~86.28%、柱头外露率为28.68%~67.33%,其中BS366为高开颖率低柱头外露率类型,BS206为中开颖率高柱头外露率类型,BS212为低开颖率中柱头外露率类型,BS1453为低开颖率低柱头外露率类型。供试不育系柱头外露小花和开颖小花的异交结实率分别为59.39%~65.62%和26.16%~55.54%,二者平均异交结实率相差23.46个百分点,表明柱头外露小花异交结实能力高于开颖小花,且不育系间的差异较小。供试不育系的异交结实率在23.58%~53.16%之间,各不育系间差异显著;开颖小花异交结实粒数占总异交结实粒数的平均比例为50.55%,柱头外露小花异交结实粒数占总异交结实粒数的平均比例为68.47%。开颖率、柱头外露率与异交结实率呈极显著正相关,相关系数分别为0.719和0.372,开颖率与柱头外露率也呈极显著正相关(r=0.467)。因此,高开颖率或高柱头外露率的不育系均可获得较高的异交结实率,但柱头外露率较高的不育系异交结实率也较为稳定。在育种实践中,应首先注重选择不育系的开颖率,其次加强柱头外露性状选择,以便有效而稳定地提高异交结实率。

关键词：小麦光温敏核不育开颖柱头外露异交结实

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利用重组自交系群体定位水稻柱头外露率QTL

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分子植物育种 2022年第4期20卷 1198-1205页

作者：陈应南君张效忠台德卫张培申高冠军张庆路何予卿华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室武汉430070 安徽省农业科学院水稻研究所合肥230031

水稻的柱头外露率影响异交结实率,不育系的柱头外露率则直接影响制种产量。本研究利用高柱头外露率的两系籼稻不育系1892S和低柱头外露率的籼稻品种‘扬稻6号选’构建的重组自交系群体(RILs),考查了F_(6)和F_(7)世代的柱头单外露率(SSE... 详细信息

水稻的柱头外露率影响异交结实率,不育系的柱头外露率则直接影响制种产量。本研究利用高柱头外露率的两系籼稻不育系1892S和低柱头外露率的籼稻品种‘扬稻6号选’构建的重组自交系群体(RILs),考查了F_(6)和F_(7)世代的柱头单外露率(SSE)、柱头双外露率(DSE)、柱头总外露率(TSE);采用基因分型测序技术(GBS)构建遗传连锁图谱,用复合区间作图法(CIM)共检测到了16个柱头外露率相关的QTLs,包括7个控制柱头单外露率的QTLs、4个控制柱头双外露率的QTLs、5个控制柱头总外露率的QTLs。这些QTLs分别位于第1、2、4、5、7和8染色体上,贡献率介于4.70%~18.00%。其中位于第1和4染色体上的QTLs在两年的试验中均被重复的检测到。这些检测到的QTLs为分子标记辅助选择培育高柱头外露率的不育系提供了基因资源。

关键词：水稻柱头外露数量性状位点

基于线粒体基因组测序和转录组分析的烟草细胞质遗传柱头外露性状形成机制研究

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基于线粒体基因组测序和转录组分析的烟草细胞质遗传柱头外露性状...

作者：李举旭河南农业大学

学位级别：硕士

利用柱头外露性状可以提高作物杂交制种效率。课题组利用田间发现的一个柱头外露雄性不育突变烟草材料,通过连续回交培育了一个细胞质遗传柱头外露烟草材料(MSK326SE)。为研究烟草细胞质遗传柱头外露性状形成的机制,本研究以MSK326SE及... 详细信息

利用柱头外露性状可以提高作物杂交制种效率。课题组利用田间发现的一个柱头外露雄性不育突变烟草材料,通过连续回交培育了一个细胞质遗传柱头外露烟草材料(MSK326SE)。为研究烟草细胞质遗传柱头外露性状形成的机制,本研究以MSK326SE及其同核异质烟草品系(K326和MSK326)为研究材料,对柱头外露性状形成的形态学和细胞学特征进行了分析,通过线粒体基因组测序对MSK326SE线粒体基因组的变异进行了比较鉴定,利用转录组测序进一步对柱头外露性状形成的分子机制进行了研究,并在田间对柱头外露性状在烟草制种中的应用效果进行了验证。主要研究结果如下:通过对3个材料花蕾发育过程中不同花器的形态学比较和定长期花冠表皮细胞的显微观察发现:在花发育S3阶段(花萼打开、花冠开始伸长),MSK326SE的花冠开始明显缩短并且表现出柱头外露,花蕾定长后各材料花柱和子房长度无明显差异,而MSK326SE的花冠长度显著短于另外两材料,表明花冠缩短是导致MSK326SE柱头外露的主要原因;对花定长时期花冠表皮细胞的观察比较发现,MSK326SE花冠表皮细胞尺寸明显缩小,单位视野内可观察到更多细胞,表明花冠细胞缩小是其花冠缩短的主要原因。对MSK326SE线粒体基因组(se-CMS＿mt DNA)进行测序并与MSK326(sua-CMS＿mt DNA)和K326线粒体基因组(tab-N＿mt DNA)进行比较分析发现:利用第二、三代测序技术混合组装获得的se-CMS＿mt DNA为独立双环结构(396,473 bp Chr1和79,850 bp Chr2),与tab-N＿mt DNA和sua-CMS＿mt DNA的单环和线性结构存在明显结构差异,表现为基因组重排、重组引起的大量结构变异。se-CMS＿mt DNA包含36个蛋白编码基因、3个r RNA基因和26个t RNA基因,而tab-N＿mt DNA和sua-CMS＿mt DNA均包含34个蛋白编码基因。sua-CMS＿mt DNA和se-CMS＿mt DNA中分别预测到64个和111个长度大于300 bp的特异ORFs,鉴定出36个SNP位点分散在18个蛋白编码基因(atp1、atp6、atp9、Ccm B、cox1、cox2、cox3、cox4、mat R、nad1、nad2、nad4、nad6、orf25、rpl5、rps4、rps10和rps13),其中atp6和sdh3因插入突变引起氨基酸序列变化,可能是导致MSK326SE柱头外露的关键因子。利用转录组测序对3个材料S3阶段的花冠组织进行转录水平的比较分析发现:共338个基因在MSK326SE和两柱头正常材料的花冠中差异表达,这些基因在植物激素合成和信号转导及淀粉与蔗糖代谢通路显著富集,暗示MSK326SE的花冠缩短可能与花冠中植物内源激素和能量代谢有紧密联系。转录因子鉴定分析表明,大量激素相关转录因子基因在不同烟草材料花冠中差异表达。MSK326SE花冠中多个细胞分裂、扩张和周期控制相关基因表达上调或下调,可能抑制花冠细胞分裂和扩张。进一步的激素含量检测表明,MSK326SE花冠中IAA、DHZ、GA和JA含量降低,ABA含量升高,与各激素合成和信号通路中相关基因的表达结果一致,表明不同内源激素变化可能抑制了花冠发育。最终筛选出15个参与不同激素合成和信号转导的关键基因作为调控MSK326SE柱头外露的候选基因。此外,在现蕾时外部喷施JA可在一定程度上缩短烟草花冠,增加MSK326SE柱头外露程度,表明MSK326SE的柱头外露可能与JA途径存在潜在关系。通过在田间对柱头外露性状在烟草制种中的应用效果进行验证发现:与传统制种方法相比,以MSK326SE为母本,以K326为父本,生产雄性不育K326自交系种子,可提高40.34%的种子产量,并减少28.29%的制种用工;以MSK326SE为母本,以ND202为父本生产雄性不育F代杂交种豫烟6号种子,可提高32.50%的种子产量,并减少26.20%的制种用工。结果表明,利用柱头外露性状可有效提高烟草自交系及杂交种种子产量,提高烟草制种效率。

关键词：烟草柱头外露细胞质遗传线粒体基因组测序转录组种子生产

花粉管通道法转柱头外露棉DNA及转化体RAPD分析

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湖南师范大学自然科学学报 2004年第4期27卷 81-86页

作者：周平兰梁满中高健陈良碧湖南师范大学生命科学学院植物学系中国长沙410081 湖南科技大学生命科学学院生物系中国湘潭411201

提取"异9-3"柱头外露棉总基因组DNA,通过花粉管通道法经微量注射导入抗虫棉707 1的胚囊内,D1代田间筛选到柱头外露的转化植株.遗传分析结果表明转化株柱头外露性状由一对隐性基因控制.50个随机引物进行PCR扩增,33个引物扩增出的DNA在供... 详细信息

提取"异9-3"柱头外露棉总基因组DNA,通过花粉管通道法经微量注射导入抗虫棉707 1的胚囊内,D1代田间筛选到柱头外露的转化植株.遗传分析结果表明转化株柱头外露性状由一对隐性基因控制.50个随机引物进行PCR扩增,33个引物扩增出的DNA在供体、受体和转化体之间呈现出多态性,其中引物S462(TCGGCACGCA)在供体和转化体之间出现相同产物而受体没有出现扩增产物,该引物有可能作为柱头外露系的分子标记.RAPD分析结果表明转化体与受体有较多相同基因位点,而与供体相同基因位点较少.转化体还有供体和受体都不具有的基因位点,这可能是外源DNA导入时引起碱基突变所致.

关键词：柱头外露花粉管通道法 RAPD分析基因位点引物供体转化受体 DNA CGC

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作物柱头外露性状研究进展

植物生理学报 2018年第7期54卷 1172-1178页

作者：张小全胡育玮武云杰魏星张鋆鋆河南农业大学烟草学院郑州450002

柱头外露作为一个能提高作物杂交制种产量的重要性状,被广泛应用于杂种优势利用育种中。柱头外露性状多数是数量性状,遗传规律因作物种类和基因型的不同表现出多样性,是近年来作物领域的研究热点。深入解析作物柱头外露的遗传控制机制... 详细信息

柱头外露作为一个能提高作物杂交制种产量的重要性状,被广泛应用于杂种优势利用育种中。柱头外露性状多数是数量性状,遗传规律因作物种类和基因型的不同表现出多样性,是近年来作物领域的研究热点。深入解析作物柱头外露的遗传控制机制和调控机理,对于提高作物杂种优势利用效率具有重要意义。本文从柱头外露性状的经典遗传学解析、相关基因的克隆与分析、育种利用及研究存在的问题与展望等几个方面,综述了作物柱头外露性状的研究进展。

关键词：作物柱头外露遗传机制基因克隆

柱头外露性状应用于棉花杂交制种及其诱导效应研究

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柱头外露性状应用于棉花杂交制种及其诱导效应研究

作者：何循宏南京农业大学

学位级别：硕士

本研究设计了GA,诱导棉花高柱头的处理方法试验、浓度试验、处理时期试验和人工诱导棉花高柱头在杂交制种中应用比较试验,观测不同处理的棉花花器官形态变化,棉花结铃性和棉铃性状差异,杂交制种产量和效益差异等,探索利用GA3人工诱导棉... 详细信息

本研究设计了GA,诱导棉花高柱头的处理方法试验、浓度试验、处理时期试验和人工诱导棉花高柱头在杂交制种中应用比较试验,观测不同处理的棉花花器官形态变化,棉花结铃性和棉铃性状差异,杂交制种产量和效益差异等,探索利用GA3人工诱导棉花高柱头的可行性及其实际操作方法。试验结果如下。1 GA3对棉花花器官及结铃性和棉铃性状的影响用浓度在25～200mg/kg范围内的GA3涂棉蕾,能够显著增加柱头长度,苞叶和花冠也变大,花冠颜色变淡,花柱增长,而花丝无显著变化,使柱头外露;柱头外露高度与花器官大小如果柄长度、苞叶长度、花冠长度和柱头高都呈显著或极显著的正相关,但与雄蕊长度相关系数小,表明GA3处理后,在提高柱头外露的同时,棉花果柄、苞叶、花冠等花器官都明显增大,这些增大或增长是相互关联的,但雄蕊受其影响较小,与雌蕊伸长不同步。GA3处理后的雌蕊具有正常的授粉能力,雌蕊活力无显著差异,花粉活力也不受影响。而GA3点涂棉蕾后棉花授粉受到严重影响,不辅助授粉结籽率很低,辅以人工授粉则能明显提高单铃种子数和成铃率。这表明,GA3处理诱导外露高柱头后,显著降低了棉花自花授粉率,而对棉花花粉活力和雌蕊受精能力没有明显影响。2稳定获得棉花高柱头性状的GA3处理方法及效应研究结果表明,柱头外露高度与棉花天然自花授粉率呈极显著负相关,柱头外露高度在8mm以上,天然自花授粉率一般低于5%,因此,在杂交制种生产上应用GA3诱导棉花高柱头技术的关键之一是棉花柱头外露高度大于8mm。根据本研究结果,涂蕾处理目标器官GA,作用量大,因此诱导柱头外露效果好于喷洒处理;柱头外露高度随GA3浓度提高而提高,而当浓度大于100mg/kg时,柱头外露高度大于8mm;GA,涂蕾处理时间(现蕾以后天数)与柱头外露高度之间呈极显著性二次曲线关系,存在一个柱头外露高度最大的处理时间,而现蕾后6—18天之间处理,柱头外露高度在0.8cm以上,因此现蕾后6—18天棉蕾是最佳处理时机。因此,采用浓度为100mg/kg的GA3涂蕾处理现蕾后6—18天的棉蕾可以稳定诱导外露大于8mm的高柱头。3棉花人工诱导高柱头技术在杂交制种应用的可行性本研究结果表明,利用外源激素GA。能够人工诱导正常陆地棉形成柱头外露性状,可以避免现有棉花柱头外露遗传材料的许多不利连锁遗传。而柱头外露高度越大,棉花自花授粉率越低,柱头外露高度在8mm以上,可以保证自花授粉率低于5%,因此,利用外源激素人工诱导高柱头技术,可以用于棉花杂交制种代替人工去雄,而保证杂交制种质量的两个关键是柱头外露效果(外露高度8mm以上)和天然自交率5%以下。按照本研究技术操作,需要进行两次涂蕾处理,加上盖纸片隔离、人工授粉等措施,667m2用工共23个工日,比人工去雄制种少用工7个工日,杂交制种效率明显提高。单位用工种子产量1.95kg,种子用工成本10.26元/kg,分别比人工去雄处理高0.74kg和低6.27元/kg。因此,棉花人工诱导高柱头技术在杂交制种应用是完全可行性的。利用GA3能够稳定诱导棉花柱头外露8mm以上的高柱头性状,应用于棉花杂交制种,能够保证种子纯度达到95%以上,且省工节本,增产高效,因此,该技术对促进棉花杂交种的选育和应用具有重要意义。

关键词：棉花柱头外露人工诱导杂交制种

陆地棉亲本和柱头外露系间杂种优势和配合力分析

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棉花学报 1996年第2期8卷 77-82页

作者：纪家华王恩德施秀英山东省滨州地区农科所

采用ＮＣⅡ交配设计，选用５个陆地棉亲本和３个柱头外露种质系组配１５个Ｆ１，分析了１４个性状的竞争优势和配合力。结果表明，Ｆ１代竞争优势明显，产量性状中，皮棉总产的竞争优势最大，其余依次为衣分、衣指、单株铃数等；品质柱... 详细信息

采用ＮＣⅡ交配设计，选用５个陆地棉亲本和３个柱头外露种质系组配１５个Ｆ１，分析了１４个性状的竞争优势和配合力。结果表明，Ｆ１代竞争优势明显，产量性状中，皮棉总产的竞争优势最大，其余依次为衣分、衣指、单株铃数等；品质柱状中，麦克隆值的竞争优势最大，其余依次为伸长率和２．５％跨长等。通径分析表明，铃重对霜前子棉的效应最大，单株铃致对子棉总产的效应最大。配合力上，陆地棉亲本以８０２７５６和０３０５的ＧＣＡ较好，柱头外露种质系以９３－１６３和－３－１４２台ＧＣＡ较好，ＳＣＡ效应显著的７个性状中，没有出现效应值均为正的组合，霜前皮棉、子棉总产和比强效应值均为正的组合有２个。文中讨论了柱头外露种质的利用价值和用配合力预测Ｆ１表型值的条件。

关键词：陆地棉亲本柱头外露系间杂种优势配合力柱头外露种质系杂交