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回交的遺傳學(xué)效應(yīng)范文第1篇

關(guān)鍵詞：水稻；耐鹽性；QTL；克??；分子育種

中圖分類號(hào) S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）05-0050-03

Abstract：Salt stress is one of the main environmental constraints for the losses of rice yield. In this paper，we introduced the mechanisms of rice salt-tolerance by the following three aspects. We also briefly presented the three methods for identifying rice salt-tolerance，which specifically refer to biological and agronomic salt resistance，as well as the response of in vitro cells to salt stress. Then we summarized the progresses of mining salt-resistance rice germplasm resources，mapping the QTLs conferring salt-tolerance，cloning slat-tolerant genes of importance and breeding salt-tolerant rice varieties. Finally，we discussed the prospects of rice salt-tolerant mechanism research and their applications in practice，which might provide an important reference for further studies of salt-tolerance in rice.

Key words：Rice；Salt-tolerance；QTL；Genetics and breeding

土壤鹽堿化是特定區(qū)域影響水稻生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展的主要限制因素[1]，水稻在鹽堿地種植一般都會(huì)減產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至不能正常生長(zhǎng)。我國(guó)鹽堿土地約有2 000萬(wàn)hm2[2]，通過(guò)合理的水土管理和化學(xué)改良措施可以減輕鹽害對(duì)水稻的影響，但其見(jiàn)效慢且難以實(shí)現(xiàn)。因此，培育耐鹽水稻品種，深入開(kāi)展水稻耐鹽性遺傳研究，進(jìn)一步改良水稻的耐鹽性，是確保我國(guó)鹽堿稻作區(qū)糧食安全生產(chǎn)的有效途徑之一。本文對(duì)水稻耐鹽的遺傳基礎(chǔ)、遺傳機(jī)制、耐鹽性QTL鑒定和重要基因的克隆以及耐鹽水稻的選育進(jìn)行了綜述和展望，為進(jìn)一步深入開(kāi)展水稻耐鹽性相關(guān)研究提供參考。

1 水稻耐鹽性遺傳基礎(chǔ)

水稻的耐鹽性遺傳基礎(chǔ)十分復(fù)雜，是受多基因控制的，為典型的數(shù)量性狀遺傳，且受環(huán)境影響很大[3]。Jones等[4]研究表明水稻苗期耐鹽性是受少數(shù)幾個(gè)基因控制的，以加性效應(yīng)為主，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)上位性互作。Albar等[5]研究表明水稻根長(zhǎng)等性狀主要表現(xiàn)為顯性效應(yīng)，且遺傳力較低，而水稻莖葉干重、根部干重和苗期苗高等主要表現(xiàn)為加性效應(yīng)為主，遺傳力較高。前期研究均認(rèn)為，水稻耐鹽性主要由加性效應(yīng)和顯性效應(yīng)決定，遺傳力較低，受環(huán)境影響較大。一般情況，雙親雜交后F1耐鹽性介于雙親之間，幾乎不發(fā)生超親分離現(xiàn)象。Guo等研究發(fā)現(xiàn)，在突變體中存在單基因控制耐鹽性遺傳的現(xiàn)象[6]。

2 水稻耐鹽性遺傳機(jī)理

耐鹽性是指水稻在田間鹽分脅迫條件下正常生長(zhǎng)和發(fā)育的能力。當(dāng)植物處于高鹽條件時(shí)，植物不能正常攝取外界的水分，導(dǎo)致植物的生長(zhǎng)緩慢，稱為滲透效應(yīng)。同時(shí)，當(dāng)鹽離子進(jìn)入呼吸鏈，鹽離子在葉片細(xì)胞中大量積累時(shí)，從而導(dǎo)致植物的生長(zhǎng)延緩，稱謂鹽脅迫的離子效應(yīng)[7]。水稻對(duì)鹽脅迫時(shí)反應(yīng)主要包括：保護(hù)細(xì)胞膜、積累大分子蛋白、滲透調(diào)節(jié)和離子的區(qū)隔化等。

3 水稻耐鹽性的分子基礎(chǔ)

3.1 水稻耐鹽性的QTL鑒定 近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的的快速發(fā)展，為水稻耐鹽性基因的挖掘和研究提供了良好的契機(jī)。利用分子標(biāo)記技術(shù)，目前鑒定的水稻耐鹽QTL已有70多個(gè)，分布于水稻12條染色體上，定位耐鹽性較多QTL的位于水稻第1、2、6和7號(hào)染色體上。Zang等利用回交導(dǎo)入系群體共鑒定了13個(gè)影響水稻耐鹽性的QTL[8]。汪斌等鑒定了1個(gè)耐鹽突變體，通過(guò)分子標(biāo)記技術(shù)，將該基因定位在遺傳距離約2.3cM區(qū)域內(nèi)[9]。Zhang等利用分離群體將1個(gè)耐鹽相關(guān)QTL定位在水稻第7染色體上[10]。林鴻宣等將一個(gè)與幼苗存活天數(shù)相關(guān)的QTL定位在水稻第5染色體上[11]。龔繼明利用構(gòu)建的DH群體檢測(cè)到1個(gè)主效QTL和7個(gè)微效QTL[12]。Lin等利用F2∶3群體，鑒定11個(gè)影響8個(gè)耐鹽相關(guān)性狀的QTL[13]。顧興友等通過(guò)構(gòu)建的BC1群體，鑒定了12個(gè)影響成熟期耐鹽性QTL，4個(gè)苗期耐鹽性QTL[14]。Prasad等鑒定了7個(gè)耐鹽性的QTL[15]。汪斌等利用構(gòu)建的重組自交系群體鑒定了13個(gè)耐鹽相關(guān)的QTL[16]。Koyama等鑒定了11個(gè)與耐鹽性有關(guān)的QTL[17]。孫勇等利用構(gòu)建的回交導(dǎo)入系群體鑒定了23個(gè)水稻苗期耐鹽相關(guān)性狀QTL[18]。Lee等利鑒定了2個(gè)耐鹽性的QTL[19]。

3.2 水稻耐鹽性基因的分離和功能解析 水稻耐鹽性的性狀遺傳基礎(chǔ)比較復(fù)雜，目前分離的耐鹽性相關(guān)的基因還相對(duì)較少。Huang等從通過(guò)圖位克隆的技術(shù)分離了一個(gè)水稻耐鹽基因DST，基因作為抗逆性的負(fù)調(diào)控因子，它編碼含一個(gè)C2H2類型鋅指結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，是一個(gè)新型的核轉(zhuǎn)錄因子。研究表明，DST作為抗逆性的負(fù)調(diào)控因子，當(dāng)其功能缺失時(shí)可直接下調(diào)過(guò)氧化氫代謝相關(guān)基因（如過(guò)氧化物酶基因）的表達(dá)，使清除過(guò)氧化氫的能力下降從而增加過(guò)氧化氫在保衛(wèi)細(xì)胞中的累積，促使葉片氣孔關(guān)閉，減少了干旱脅迫下水分的流失和鹽脅迫下Na+進(jìn)入植株體內(nèi)，從而提高水稻的耐旱性和耐鹽性[20]。Hu等從cDNA文庫(kù)中分離了1個(gè)耐鹽基因SNAC1，該基因編碼一個(gè)NAC（NAM，ATAF and CUC）轉(zhuǎn)錄因子，它的過(guò)表達(dá)可以上調(diào)與脅迫相關(guān)多個(gè)基因的表達(dá)。過(guò)量表達(dá)SNAC1的轉(zhuǎn)基因水稻，耐旱性顯著提高，同時(shí)在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期水稻的耐旱性和耐鹽性顯著提高[21]。Cheng等通過(guò)反向遺傳學(xué)的方法克隆了一個(gè)耐鹽基OsNAP，該基因?qū)儆贜AC家族成員，過(guò)表達(dá)該基因后，許多逆境相關(guān)基因表達(dá)均上調(diào)[22]。

4 耐鹽水稻的選育

研究者利用常規(guī)育種技術(shù)，篩選了一些具有耐鹽性的種質(zhì)資源[23]。通過(guò)雜交和回交相結(jié)合的方法，育成了一系列耐鹽性不同的水稻品種，有的已在生產(chǎn)上得到了應(yīng)用，如特三矮2號(hào)和綏粳5號(hào)等耐鹽品種[24-25]。

5 分析與展望

5.1 開(kāi)展水稻耐鹽性遺傳機(jī)制研究 植物耐鹽機(jī)制的研究已開(kāi)展了數(shù)十年，并取得了許多有價(jià)值的成果，為植物耐鹽分子育種帶來(lái)了曙光，也為水稻常規(guī)育種與分子育種的有機(jī)結(jié)合提供了可能[23]。雖然有學(xué)者認(rèn)為，水稻的耐鹽能力受滲透調(diào)節(jié)和無(wú)機(jī)離子的吸收調(diào)節(jié)，但具體調(diào)節(jié)遺傳機(jī)制還不清楚。如在鹽分脅迫下，哪些調(diào)節(jié)因子參與滲透調(diào)節(jié)中物質(zhì)的積累？在鹽脅迫下，哪些因子參與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累？最初的信號(hào)感受和傳遞過(guò)程是怎么樣的？多個(gè)耐鹽基因之間是如何互作和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的？[23]。

5.2 加強(qiáng)水稻耐鹽基因的鑒定和分離研究 近年來(lái)，盡管分離了不少水稻耐鹽性QTL，單由于遺傳背景的不同和鑒定的QTL之間存在互作，分離的耐鹽性狀QTL很難直接的應(yīng)用于水稻品種遺傳改良。隨著生物信息學(xué)和分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，將會(huì)分離和鑒定更多的水稻耐鹽QTL，再通過(guò)聚合育種技術(shù)，將會(huì)培育具有多個(gè)耐鹽基因的水稻新品種。

5.3 積極開(kāi)展水稻耐鹽堿種質(zhì)的創(chuàng)新 b定和分離具有強(qiáng)耐鹽堿能力的水稻種質(zhì)顯得尤為重要，尤其是野生稻中可能含有優(yōu)異的抗逆基因，通過(guò)分子技術(shù)鑒定和分離水稻耐鹽相關(guān)的基因，再將耐鹽基因轉(zhuǎn)入綜合性狀優(yōu)良的水稻品種之中，進(jìn)而培育耐鹽性水稻新品種。雖然水稻耐鹽性育種研究還面臨不少問(wèn)題，如目前已克隆的水稻內(nèi)源耐鹽基因還相對(duì)較少。但隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展和分子生物學(xué)研究的不斷深入，水稻耐鹽育種必將不斷取得進(jìn)步。相信在不久的將來(lái)，將會(huì)有一系列耐鹽水稻新品種應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，這將對(duì)緩解中國(guó)乃至全球糧食安全問(wèn)題具有重要意義[23]。

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回交的遺傳學(xué)效應(yīng)范文第2篇

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，武漢 430064）

摘要：在雜交水稻制種中，高柱頭外露率不育系可有效提高雜交種產(chǎn)量，降低生產(chǎn)的單位成本，受到廣大種業(yè)公司的歡迎。因此，對(duì)水稻（Oryza sativa L．）柱頭外露率進(jìn)行研究具有重要的意義和廣泛的市場(chǎng)需求。對(duì)近年來(lái)發(fā)表的在水稻柱頭外露率的遺傳和環(huán)境因子，以及高柱頭外露率水稻品系育種實(shí)踐的探索進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞 ：水稻（Oryza sativa L．）；柱頭外露率；QTL

中圖分類號(hào)：S511；Q75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439－8114（2015）16－3841-03

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.16.001

收稿日期：2014－12－29

基金項(xiàng)目：湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年基金資助項(xiàng)目（2014NKYJJ27）

作者簡(jiǎn)介：杜雪樹(shù)（1983－），男，湖北武漢人，助理研究員，碩士，主要從事水稻遺傳育種研究，（電話）027－87389224（電子信箱）duxueshu＠163．com。

在雜交水稻制種的長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)，使用高柱頭外露率的不育系作為母本可以得到更高的雜交種產(chǎn)量。這是因?yàn)橐环矫嬷^外露率高的親本可以克服穎殼對(duì)花粉的遮蔽，使柱頭獲得更大的與花粉接觸的面積；另一方面，柱頭即使在開(kāi)花當(dāng)天沒(méi)有授粉，但因?yàn)橹^外露，其在第二天甚至在以后若干天內(nèi)仍有授粉的機(jī)會(huì)，并可能受精結(jié)實(shí)。田大成［1］的研究表明，柱頭外露的穎花其結(jié)實(shí)率平均為64．0％，而柱頭不外露的穎花其結(jié)實(shí)率平均僅為15．7％，是前者的1／4。而且水稻（Oryza sativa L．）總結(jié)實(shí)率的55.0％是依靠柱頭外露穎花在開(kāi)花后的幾天授粉結(jié)實(shí)的。此外還有研究認(rèn)為，柱頭外露率高的品種具有更高的柱頭活力［2］。因此，越來(lái)越多的水稻育種家把高柱頭外露率不育系的選育作為重要的研究目標(biāo)之一。

1 水稻柱頭外露率的影響因子

1．1 花器性狀

柱頭外露與否取決于柱頭與穎花其他器官之間的相對(duì)關(guān)系。李陶等［3］研究認(rèn)為，柱頭外露率與柱頭長(zhǎng)、粒長(zhǎng)、柱頭角度及子房長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)，與粒寬呈顯著負(fù)相關(guān)；各花器性狀對(duì)柱頭外露率直接效應(yīng)的大小依次為柱頭角度、子房長(zhǎng)、柱頭長(zhǎng)、粒長(zhǎng)、粒寬。Uga等［4］利用亞洲栽培稻Pei－kuh和野生稻W(wǎng)1944構(gòu)建了一個(gè)重組自交系群體，研究發(fā)現(xiàn)柱頭外露率與柱頭長(zhǎng)度、花柱長(zhǎng)度、花藥長(zhǎng)度、穎殼的最大張角及內(nèi)外稃的長(zhǎng)厚比呈顯著正相關(guān)，而與內(nèi)外稃的厚度則呈顯著負(fù)相關(guān)。其在第5和第10染色體上各定位了一個(gè)柱頭外露率QTL，即qRES－5和qRES－10。其中與qRES－5相鄰的區(qū)間同時(shí)影響花藥長(zhǎng)度、內(nèi)外稃厚度和內(nèi)外稃的長(zhǎng)厚比，而qRES－10所在區(qū)間影響著內(nèi)稃長(zhǎng)度。其后Uga等［5］又利用5個(gè)遺傳群體對(duì)花器官的10個(gè)性狀進(jìn)行了比較作圖，結(jié)果表明穎殼的主要性狀由少數(shù)幾個(gè)主效QTLs控制，而雌蕊和雄蕊的長(zhǎng)度則由多個(gè)微效QTLs控制。

Yan等［6］研究了來(lái)自USDA水稻核心種質(zhì)資源庫(kù)的90份微核心種質(zhì)，發(fā)現(xiàn)柱頭單外露率、柱頭雙外露率和柱頭總外露率之間呈顯著正相關(guān)，且柱頭總外露率、柱頭單外露率與穎殼長(zhǎng)度的相關(guān)性分別達(dá)到顯著和極顯著水平。賀立偉［7］以7個(gè)兩系不育系和7個(gè)三系不育系為材料，對(duì)它們的花器性狀和柱頭外露率進(jìn)行了相關(guān)性和通徑分析。結(jié)果表明，柱頭外露率與柱頭跨度、穎花長(zhǎng)、穎花長(zhǎng)寬比和子房長(zhǎng)度之間顯著相關(guān)，其他性狀對(duì)柱頭外露率有影響，但不顯著。

1．2 種間差異

栽培稻是由野生稻經(jīng)過(guò)人工馴化而來(lái)。在馴化過(guò)程中，野生稻的天然異交結(jié)實(shí)率由100％降至栽培稻的2％～4％。Ying等［8］對(duì)2 065份非洲稻種資源的柱頭外露情況進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)柱頭外露率由低到高依次為亞洲栽培稻（1．0％）、雜草型野生稻（20．0％）、巴蒂野生稻（34．8％）、非洲野生稻（54．9％）、長(zhǎng)藥野生稻（85．7％）、斑點(diǎn)野生稻（100．0％）。李晨等［9］使用栽培稻桂朝2號(hào)和江西東鄉(xiāng)普通野生稻作為親本材料，構(gòu)建了一個(gè)BC1群體，從中定位得到2個(gè)QTL，分別位于第5和第8染色體上，命名為qPEST－5和qPEST－8，其綜合貢獻(xiàn)率達(dá)到20％以上，增效基因來(lái)源于野生稻。

秈稻（Indiea）和粳稻（Japoniea）作為亞洲栽培稻（Oryza sativa L．）的2個(gè)主要類型，其在許多形態(tài)和生理性狀之間存在著顯著的差異。許克農(nóng)等［10］對(duì)兩用核不育系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)總體上粳型不育系柱頭外露率要比秈型高。張戟等［11］為選育一定柱頭外露率的粳型不育系，使用秈型廣親和不育系培矮64和一個(gè)不具備柱頭外露性狀的單季晚粳品種雜交，卻發(fā)現(xiàn)在F2分離群體中粳型群體的柱頭外露率低于秈型群體。李文宏等［12］利用極低外露率的粳稻京系17和高柱頭外露率的秈稻窄葉青8號(hào)作為親本，構(gòu)建了一個(gè)加倍單倍體群體，在該群體中對(duì)控制柱頭外露率的QTL進(jìn)行分析，分別在第2、3染色體上檢測(cè)到2個(gè)控制水稻柱頭外露率的QTLs（qPES－2、qPES－3），其增效基因均來(lái)源于秈稻窄葉青8號(hào)。

1．3 環(huán)境因子

在雜交水稻制種過(guò)程中，水稻的柱頭外露率受外界環(huán)境影響較大，可通過(guò)合理施肥以及激素處理提高不育系的柱頭外露率，從而提高雜種產(chǎn)量。

呂凱等［13］用協(xié)早青A、珍汕97A等材料研究了肥料、激素及花調(diào)靈等不同施用水平對(duì)柱頭外露率的影響，發(fā)現(xiàn)即使在不缺肥的情況下于水稻幼穗分化五期前使用一定量的氮肥仍可大大提高水稻柱頭外露率。在始穗期施用較高濃度的赤霉素，也可使柱頭外露率得到一定程度的提高。田大成等［14］的研究表明，通過(guò)在水稻抽穗1％后1 d噴施赤霉素可顯著提高柱頭外露率，但噴施時(shí)機(jī)不當(dāng)反而會(huì)造成柱頭外露率的下降。田大成［15］、朱英國(guó)［16］研究認(rèn)為，赤霉素并不是直接提高柱頭外露率，而是通過(guò)使不育系莖稈伸長(zhǎng)，減輕包頸程度，甚至恢復(fù)正常，以增強(qiáng)植株生長(zhǎng)勢(shì)而實(shí)現(xiàn)的。噴施赤霉素后，不育系的柱頭外露率可以提高15％～20％。

Yu等［17］使用一個(gè)包含有186個(gè)株系的重組自交系群體在干旱脅迫和非干旱脅迫兩個(gè)不同條件下進(jìn)行了2年的研究，通過(guò)一個(gè)包含有203個(gè)SSR標(biāo)記的連鎖圖譜，在非干旱脅迫下發(fā)現(xiàn)了4個(gè)QTLs，干旱脅迫下發(fā)現(xiàn)了3個(gè)柱頭單外露率相關(guān)QTLs，分別位于第1、10、12染色體上；發(fā)現(xiàn)了4個(gè)雙柱頭外露率相關(guān)QTLs。研究發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫下水稻的柱頭外露率更低。

2 水稻柱頭外露的遺傳機(jī)理研究

2．1 水稻柱頭外露的遺傳調(diào)控

李陶等［3］利用8個(gè)不同的親本進(jìn)行組合分析柱頭外露率，發(fā)現(xiàn)不同組合下的基因效應(yīng)不同。在綜合分析了各個(gè)組合的遺傳效應(yīng)后，指出水稻柱頭外露率是數(shù)量性狀，親本雜交后代都呈現(xiàn)出連續(xù)變異特征，且柱頭外露率主要受顯性效應(yīng)影響，其次是加性效應(yīng)，上位性效應(yīng)影響較小。

雖然一般認(rèn)為水稻柱頭外露率僅受核基因控制，不受胞質(zhì)的影響，但王文明等［18］以珍秈97A（W型）、D汕A（D型）、K青A（K型）為胞質(zhì)供體構(gòu)建了3套同核異質(zhì)系，對(duì)影響水稻異交性能的9個(gè)性狀的質(zhì)核互作關(guān)系進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，胞質(zhì)對(duì)柱頭總外露率、雙外露率同樣存在影響；不育胞質(zhì)比正常胞質(zhì)提高柱頭外露率效果顯著；在不育胞質(zhì)中，K型胞質(zhì)和D型胞質(zhì)優(yōu)于W型胞質(zhì)。

可以看出，水稻的柱頭外露率是典型的數(shù)量性狀，由多個(gè)微效基因共同控制，存在胞質(zhì)效應(yīng)，受外界環(huán)境影響較大。

2．2 水稻柱頭外露率的QTL定位

作為一種重要的數(shù)量性狀，研究人員利用不同的分離群體，對(duì)水稻柱頭外露率進(jìn)行了大量的QTL定位研究。截至2014年4月20日，Gramene網(wǎng)站上共登記柱頭外露率相關(guān)QTL 7個(gè)，分別位于第2、3、5、8染色體上。但從發(fā)表的文獻(xiàn)來(lái)看，實(shí)際已定位的QTL不止7個(gè)。

李文宏等［12］秈稻窄葉青8號(hào)和粳稻京系17構(gòu)建的加倍單倍體（DH）群體在第2、3染色體上分別定位到控制水稻柱頭外露率的QTL：qPES－2和qPES－3；并發(fā)現(xiàn)柱頭外露率與單柱頭外露率的QTL在染色體上的位置相同，控制雙柱頭外露率的QTL只在第2染色體上檢測(cè)到。鄧應(yīng)德等［19］用高柱頭外露率品種優(yōu)ⅠB（秈稻）和低柱頭外露率品種糯5號(hào)（粳稻）構(gòu)建F2群體，利用該群體檢測(cè)到了分別位于第2、5、8號(hào)染色體上的3個(gè)QTLs：qPES－2、qPES－5、qPES－8，其分別解釋了表型變異的10．1％、11．1％和9．0％。增效基因均來(lái)自于高柱頭外露率親本優(yōu)ⅠB。馮玲玲等［20］在以高柱頭外露率的50S作為母本，低柱頭外露率的三系粳稻保持系連B作為父本構(gòu)建的F2群體中，在第3、9、12染色體上分別檢測(cè)到qPES－3、qPES－9和qPES－12 3個(gè)控制柱頭外露率的QTL，其增效基因均來(lái)自50S。鄧應(yīng)德等［21］使用柱頭外露率差異極顯著的Ⅱ－32B和岡46B構(gòu)建定位群體，利用極端群體法篩選多態(tài)性標(biāo)記，通過(guò)單標(biāo)記分析法分析發(fā)現(xiàn)，位于第1染色體上的RM5310、第2染色體上的RM3188、第5染色體上的RM3437和RM31，以及第8染色體上的RM3395，這5個(gè)標(biāo)記與柱頭外露率極顯著連鎖，對(duì)該群體柱頭外露率的貢獻(xiàn)率分別為4．63％、7．09％、13．65％、13．62％和4．83％。其中，位于第5染色體上的RM3437、RM31可能與同一個(gè)主效QTL連鎖，可用于分子標(biāo)記輔助選擇水稻高柱頭外露率的不育系。尹成等［22］利用岳早秈6號(hào)和Ⅱ－32B構(gòu)建的重組自交系，在第1、3、5、6、7、9染色體上共檢測(cè)到16個(gè)控制柱頭外露率的QTLs。其中，位于第1染色體RM472－RM12276和第9染色體RM278－RM107兩個(gè)區(qū)段中的QTLs，在2種表型的兩年重復(fù)數(shù)據(jù)中均能穩(wěn)定地檢測(cè)到。這兩個(gè)區(qū)間中的QTLs對(duì)單株頭外露率和雙柱頭外露率的表型變異解釋為10．65％～35．72％和6．71％～21．99％ 。截至目前，水稻的12條染色體上均發(fā)現(xiàn)了控制柱頭外露率的QTL，但都不是主效QTL。

Yan等［6］利用108個(gè)SSR標(biāo)記和1個(gè)Indel標(biāo)記結(jié)合田間性狀，對(duì)USDA的90份微核心種質(zhì)使用分子標(biāo)記進(jìn)行分型及連鎖分析，發(fā)現(xiàn)4個(gè)標(biāo)記同單柱頭外露率相關(guān)，6個(gè)標(biāo)記同雙柱頭外露率相聯(lián)，5個(gè)標(biāo)記同總柱頭外露率有關(guān)。其中，位于第1染色體上標(biāo)記RM5的位點(diǎn)在單柱頭外露率和雙柱頭外露率上均具有重要作用。

3 高柱頭外露率不育系的選育

在高柱頭外露率不育系的選育實(shí)踐中，水稻育種家們主要在兩個(gè)方面進(jìn)行了嘗試。一是利用高柱頭外露率種質(zhì)資源作為供體，通過(guò)回交將優(yōu)良的目標(biāo)性狀轉(zhuǎn)入受體親本中；二是通過(guò)將與有利于提高柱頭外露率相關(guān)的花器性狀聚合，從而獲得高柱頭外露率的品系。但從多年實(shí)踐來(lái)看，上述兩種途徑效果均不理想。武小金等［23］研究了不同群體改良方法對(duì)水稻柱頭外露率的改良效果，認(rèn)為隨機(jī)多交有利于微效基因的累加和多個(gè)優(yōu)良性狀的聚合，效果較為理想；而單純的混合選擇無(wú)法達(dá)到上述效果，且效果最差。

分子標(biāo)記輔助選擇是提高選育高柱頭外露率品系的有效手段。Miyata等［24］以IR24為供體親本，Hoshinohikari和Koshihikari為輪回親本，通過(guò)分子標(biāo)記輔助選擇將高柱頭外露率QTL qES3導(dǎo)入至Koshihikari背景中。獲得的近等基因系與Koshihikari相比，柱頭外露率提高了36％。

4 小結(jié)

從當(dāng)前來(lái)看，定位的控制水稻柱頭外露率的QTL雖然較多，但都是初步定位，且一般對(duì)表型的貢獻(xiàn)率不超過(guò)15％。若要在育種實(shí)踐中較好地應(yīng)用這些定位的QTL，一方面要進(jìn)一步精細(xì)定位控制柱頭外露率的QTL，另一方面要將多個(gè)QTLs聚合在一起，才能產(chǎn)生較為理想的效果。此外，在全球氣候變暖的趨勢(shì)下，水稻抽穗揚(yáng)花時(shí)的高溫對(duì)柱頭外露率的影響愈發(fā)顯著。所以在今后的工作中，更應(yīng)重視高溫脅迫下柱頭外露性狀的研究。

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回交的遺傳學(xué)效應(yīng)范文第3篇

生物技術(shù)是分子遺傳學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展的產(chǎn)物。作為一種高新技術(shù),生物技術(shù)在整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域中占據(jù)了越來(lái)越顯著的地位。作為世界新技術(shù)革命的重要組成部分,生物技術(shù)已經(jīng)成為人類徹底認(rèn)識(shí)和改造自然界,克服人類自身所面臨的人口膨脹、糧食短缺、環(huán)境污染、疾病危害、能源資源匱乏等一系列重大問(wèn)題的有效手段和工具[1]。

目前在黃瓜育種中,廣大科研工作者利用生物技術(shù)結(jié)合常規(guī)育種方法,創(chuàng)新了一大批含有優(yōu)異基因的黃瓜育種材料,培育出多個(gè)豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗品種。生物技術(shù)在黃瓜遺傳育種上的應(yīng)用非常廣泛,下面介紹在這方面已取得的一些重要進(jìn)展。

2分子標(biāo)記技術(shù)在黃瓜遺傳育種中的應(yīng)用

2.1黃瓜基因的分子標(biāo)記

開(kāi)展基因分子標(biāo)記研究是進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選擇育種、分離和克隆基因的基礎(chǔ)?！笆濉逼陂g,我國(guó)科研工作者建立了適合黃瓜的RAPD、AFLP和SSR標(biāo)記的優(yōu)化反應(yīng)體系,并對(duì)黃瓜的多個(gè)基因進(jìn)行了分子標(biāo)記。

錢忠英等[2]優(yōu)化的黃瓜RAPD反應(yīng)體系為:PCR程序94 ℃預(yù)變性3 min,94 ℃變性30 s,37 ℃復(fù)性30 s,72 ℃延伸2 min,循環(huán)40周,最后72 ℃延伸7 min為佳;模板DNA的適宜濃度為2.5～5 ng/μL,引物濃度為0.6 mol/μL,dNTPs濃度為0.25 mmol/L,Mg2+濃度為1.875 mmol/L。張桂華等[3]建立了適合黃瓜的AFLP反應(yīng)體系:在50μL酶切連接體系中,取300 ng基因組DNA進(jìn)行雙酶切和接頭連接,然后取4μL酶切連接產(chǎn)物進(jìn)行預(yù)擴(kuò)增,預(yù)擴(kuò)增產(chǎn)物稀釋30倍后,采用“2+3”選擇性擴(kuò)增引物組合用于選擇性擴(kuò)增可以得到很好的擴(kuò)增效果。葛風(fēng)偉[4]等摸索了適宜黃瓜的SSR反應(yīng)體系,認(rèn)為在25Μl PCR反應(yīng)體系中,Mg2+的最適濃度為0.2 mmol/L;dNTP最適濃度為0.2 mmol/L;反應(yīng)體系中Taq聚合酶宜加入1U,引物應(yīng)加入30 ng;DNA最適濃度為5 ng/μL。另外,劉殿林[5]、張正奇[6]、孫敏[7]等也對(duì)黃瓜基因組DNA提取方法和RAPD反應(yīng)體系進(jìn)行了探索。

基因分子標(biāo)記方面,陳勁楓等[8]利用RAPD技術(shù)獲得了黃瓜全雌性特異的片段B111000。婁群峰等[9]篩選得到了與黃瓜全雌性F基因連鎖距離為6.7 cM的AFLP標(biāo)記TG/CAC234,并將該標(biāo)記轉(zhuǎn)化為SCAR標(biāo)記SA166。張桂華等[10]找到2個(gè)與白粉病抗病相關(guān)基因連鎖距離為5.56 cM的AFLP標(biāo)記,目標(biāo)片段的大小分別為238 bp和236 bp。張素勤等[11]研究并獲得了與控制黃瓜霜霉病和白粉病的感病QTLs均緊密連鎖的顯性AFLP標(biāo)記:E25M632-103。該標(biāo)記從分子水平說(shuō)明黃瓜霜霉病和白粉病的某個(gè)感病QTLs是連鎖的。丁國(guó)華[12]篩選得到與抗霜霉病基因dm連鎖不十分密切的CsRGA3標(biāo)記。在dm和CsRGA3之間還檢測(cè)到黃瓜白粉病抗病基因pm的存在,顯示了dm和pm存在連鎖關(guān)系。國(guó)艷梅[13]篩選到的AFLP標(biāo)記E4M6和E5M5,分別與黃瓜營(yíng)養(yǎng)部分苦味基因Bi連鎖,距離15.0 cM;和不苦基因bi連鎖,距離18.8 cM。顧興芳等[14]找到了與黃瓜果實(shí)苦味基因Bt緊密連鎖的兩個(gè)顯性AFLP標(biāo)記E23M662-101和E25M652-213,與Bt的遺傳距離分別為5 cM和4 cM,且位于Bt兩側(cè)。Thomas等[15]以WⅡ983G×Strait8的55個(gè)F2+代個(gè)體和Iudm1×Strait8的90個(gè)F2+代為研究群體,從960對(duì)RAPD引物產(chǎn)生的135個(gè)多態(tài)性標(biāo)記中篩選出5個(gè)與黃瓜霜霉病基因(dm)緊密連鎖的標(biāo)記:G14-800、X15-1100、AS5-800、BC519-1100和BC526-1000。

2.2黃瓜遺傳圖譜的構(gòu)建與基因定位

1994年,Kennard等[16]以G421×H-19獲得的F2+群體為材料,構(gòu)建了一張總長(zhǎng)為766 cM的遺傳圖譜,該圖譜由10個(gè)連鎖群組成,包含了58個(gè)位點(diǎn)標(biāo)記,2個(gè)位點(diǎn)之間的平均距離為(21±8)cM。同時(shí)利用種間雜交GY14×PⅡ83967獲得F2+群體構(gòu)建了含有70個(gè)位點(diǎn),10個(gè)連鎖組群,總長(zhǎng)480 cM的連鎖圖譜。1997年,Serquen等[17]以G421×H219雜交的100個(gè)F2+株系為試材利用RAPD技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)含有80個(gè)位點(diǎn)的連鎖圖譜,包含了77個(gè)RAPD標(biāo)記,3個(gè)形態(tài)標(biāo)記,分為9個(gè)連鎖組群,整合長(zhǎng)度628 cM,平均標(biāo)記間隔7.8 cM。

2000年,Danin-Poleg等[18]以GY14×PⅡ83967為材料,用SSR標(biāo)記技術(shù)構(gòu)建了黃瓜的遺傳圖譜,將14個(gè)SSR標(biāo)記定位到8個(gè)連鎖組群中,整合圖譜總長(zhǎng)為783.2 cM,并發(fā)現(xiàn)其中有9個(gè)標(biāo)記與甜瓜相同。Bradeen等[19]利用Joinmap軟件,以G421×H219的雜交后代群體為研究對(duì)象,整合出含有10個(gè)連鎖群,255個(gè)標(biāo)記,總長(zhǎng)為538.6 cM的遺傳圖譜,平均標(biāo)記間隔為2.3 cM。又以GY14×PⅡ83967為材料,構(gòu)建了一張包括了15個(gè)連鎖組群,197個(gè)標(biāo)記,整合圖譜長(zhǎng)度為450.1 cM的黃瓜遺傳圖譜。Park等[20]利用對(duì)番木瓜環(huán)斑病毒(PRSV-W)和南瓜花葉病毒(ZYMV)敏感的“Straight8”和對(duì)PRSV-W、ZYMV有抗性的TMG1(TaichungMouGua)的F6代重組自交系(RLs)為材料,構(gòu)建了包含353個(gè)位點(diǎn),12個(gè)連鎖組群的連鎖圖譜。Fazio等[21]采用G421×H219獲得的171個(gè)RLs和216個(gè)F2+單株構(gòu)建了包含14個(gè)SSR標(biāo)記、24個(gè)SCAR標(biāo)記、27個(gè)AFLP標(biāo)記、62個(gè)RAPD標(biāo)記、1個(gè)SNP標(biāo)記和3個(gè)重要形態(tài)學(xué)標(biāo)記(雌性,有限生長(zhǎng)和小葉),分為7個(gè)連鎖組群,總長(zhǎng)為706 cM的遺傳圖譜。Young等[22]以黃瓜抗病毒和感病毒的親本組成的重組自交系進(jìn)行AFLP、RAPD、RFLP標(biāo)記,并構(gòu)建了353個(gè)位點(diǎn)的黃瓜圖譜。

“十五”期間,我國(guó)科研工作者構(gòu)建了2張黃瓜遺傳圖譜,其一是張海英等[23]利用黃瓜重組自交系為作圖群體,構(gòu)建的包含9個(gè)連鎖組群,共有234個(gè)分子標(biāo)記的連鎖圖譜,其中包括141個(gè)AFLP標(biāo)記、4個(gè)SSR標(biāo)記和89個(gè)RAPD標(biāo)記,覆蓋基因組長(zhǎng)度727.5 cM,平均圖距3.1 cM。應(yīng)用該圖譜對(duì)控制黃瓜耐弱光的數(shù)量性狀基因(QTL)進(jìn)行了研究,將影響葉面積增長(zhǎng)量的5個(gè)QTL分別定位在LG1、LG7和LG9連鎖群[24]。其二為李效尊等[25]利用F2+代群體,構(gòu)建的包含77個(gè)SRAP標(biāo)記和79個(gè)RAPD標(biāo)記的遺傳圖譜,分屬4個(gè)大的連鎖群和5個(gè)小的連鎖群,總長(zhǎng)度1110.0 cM,平均間距為13.7 cM。并將側(cè)枝基因(lb)定位在一個(gè)大的連鎖群上,其兩側(cè)標(biāo)記是OP-Q5-1和OP-M-2-2,與lb的間距分別是9.3 cM和15.9 cM;將全雌性基因(f)定位在一個(gè)小的連鎖群上,其兩側(cè)標(biāo)記是OP-Q5-2和BC151,與f的間距分別是13.8 cM和13.6 cM。

2.3分子標(biāo)記在黃瓜親緣關(guān)系和遺傳多樣性上的研究

分子標(biāo)記技術(shù)以其準(zhǔn)確性高、速度快、周期短而較多地應(yīng)用于黃瓜種質(zhì)親緣關(guān)系分析和種質(zhì)資源多樣性檢測(cè)方面。利用RAPD標(biāo)記進(jìn)行研究的報(bào)道有:張海英等[26]分析了華北型與歐洲溫室型品種的雜交后代的遺傳漂移情況,進(jìn)行了初步的遺傳分析以及F2+個(gè)體的基因型分析。劉殿林等[27]分析了39份黃瓜材料的遺傳差異,不同材料間的遺傳距離(D)在0.0642～0.592之間,并根據(jù)遺傳距離,按UWPGA法進(jìn)行了聚類分析。夏立新等[28]計(jì)算出黃瓜親本間分子遺傳距離,研究了田間園藝性狀與分子遺傳距離間各種相關(guān)曲線的相關(guān)系數(shù)。陳勁楓等[29]對(duì)黃瓜屬的22份材料的親緣關(guān)系進(jìn)行了研究,聚類分析為2群:CS群(黃瓜、西南野黃瓜及野黃瓜)和CM群(甜瓜、菜瓜、野生小黃瓜及非洲角黃瓜)。莊飛云等[30]也將23份材料按親緣關(guān)系聚類為黃瓜、近緣野生種、種間雜交種和甜瓜亞屬種4類。李錫香等[31]分析了66份黃瓜種質(zhì)基因組DNA,將供試種質(zhì)分為8個(gè)組群。另外,利用RAPD標(biāo)記可以從分子水平上探測(cè)黃瓜親本自交系與其雜種F1代的遺傳差異[32]。

AFLP技術(shù)也經(jīng)常用在親緣關(guān)系和遺傳多樣性研究上面。王志峰等[33]利用AFLP技術(shù)對(duì)包括80份山東黃瓜地方品種和24份其他地區(qū)品種的遺傳親緣關(guān)系進(jìn)行了研究,聚類分析結(jié)果顯示:山東黃瓜地方品種與日本品種和歐美品種分屬不同類群或亞類群,山東地方品種分為8組,各組內(nèi)生態(tài)類型基本一致。AFLP分析計(jì)算出15份密刺類黃瓜品種的遺傳距離在0.033～0.686之間,聚類分析分為8類,新泰密刺和山東密刺遺傳差異較小,與長(zhǎng)春密刺遺傳差異較大[34]。李錫香等[35]以8對(duì)引物對(duì)70份不同來(lái)源的野生和栽培黃瓜種質(zhì)基因組DNA進(jìn)行AFLP分析,將供試種質(zhì)聚類為3大種群:西雙版納黃瓜組群、印度野生黃瓜組群和栽培黃瓜組群。Zhuang等[36]用RAPD和SSR分析黃瓜野生種、半野生種的親緣關(guān)系,二者的遺傳分析結(jié)果具有很高的協(xié)調(diào)性,二者遺傳距離的相關(guān)系數(shù)為0.94。

另外,李俊英等[37]發(fā)現(xiàn)在不同黃瓜品種的線粒體中存在類質(zhì)粒分布的差異,其存在有一定隨機(jī)性,不同品種中的同一種類質(zhì)粒間具有同源性。

2.4黃瓜基因的克隆與表達(dá)

黃瓜基因克隆有多篇報(bào)道?？祰?guó)斌等[38]克隆得到了在黃瓜冷敏型品種低溫鍛煉異表達(dá)基因的cDN段(ccr18),大小為639 bp。在基因組中以單拷貝或低拷貝形式存在。ccr18基因與黃瓜低溫鍛煉相關(guān),與擬南芥染色體IIIBAC庫(kù)中的F14P3基因組序列具有88 %的同源性。白吉?jiǎng)偟萚39]擴(kuò)增出黃瓜生長(zhǎng)素結(jié)合蛋白基因(ABPl)cDN段,大小約為800 bp,該基因在開(kāi)花前1 d的子房中表達(dá)信號(hào)較弱,在授粉后2 d、4 d和6 d的幼果中表達(dá)增強(qiáng)。丁國(guó)華等[40]利用簡(jiǎn)并引物從黃瓜基因組DNA中分離得到15條同時(shí)具有特征保守域結(jié)構(gòu)的NBS類型抗病基因同源序列(RGA),翻譯產(chǎn)物與許多抗病蛋白有較高的同源性。

牛林海[41]克隆了黃瓜HMG(high mobility group proteins)基因,并認(rèn)為該基因是單拷貝,具有組織特異性表達(dá),在根中表達(dá)最強(qiáng)。葉青靜[42]測(cè)定了黃瓜果實(shí)組織中的與細(xì)胞分裂相關(guān)的精氨酸脫羧酶(ADC)基因cDNA序列(約1.83 kb)、與細(xì)胞膨大有關(guān)的擴(kuò)張蛋白基因cDNA序列(約786 bp)以及一條酸性轉(zhuǎn)化酶的cDNA全長(zhǎng)序列(約2.25 kb)。李志英[43]獲得了正常和“花打頂”黃瓜之間的2個(gè)差異片段所在基因的全長(zhǎng)cDNA序列,分別定名為CUATP和CuADC?！盎ù蝽敗敝仓曛蠧UATP的表達(dá)明顯減少,而CuADC表達(dá)量增加。梅茜[44]構(gòu)建了黃瓜幼果的cDNA文庫(kù),得到139個(gè)表達(dá)序列標(biāo)簽(ESTs),其中有97條與已知基因高度相似,36條為低度相似序列,在GenBank中未找到匹配同源序列的ESTs為6個(gè)。婁群峰[45]從中國(guó)弱雌性黃瓜中克隆出了全長(zhǎng)為1024 bp的ACC合酶基因,包含6個(gè)開(kāi)放閱讀框,不同生態(tài)型黃瓜中ACC合酶基因序列保守性很強(qiáng)。不具有性型特異性,但在植株不同部位表達(dá)程度存在明顯差異。

2.5黃瓜雜種純度及品種指紋圖譜分析

黃瓜種子純度鑒定的常規(guī)方法是根據(jù)田間表現(xiàn)性狀進(jìn)行鑒定,后來(lái)發(fā)展為利用同工酶的方法,但二者都有一定的缺陷。利用分子標(biāo)記技術(shù)鑒定黃瓜種子純度,可以在苗期甚至種子階段進(jìn)行,高效快速、穩(wěn)定可靠?？朔藗鹘y(tǒng)田間檢驗(yàn)要根據(jù)植株園藝性狀進(jìn)行而導(dǎo)致的費(fèi)時(shí)、費(fèi)力等缺點(diǎn)。但相關(guān)報(bào)道比較少。

王和勇[46]研究表明,黃瓜不同組織器官的DNA對(duì)RAPD擴(kuò)增無(wú)影響,均可獲得一致的指紋圖譜,并建立了種子純度鑒定的RAPD的反應(yīng)體系。孫敏[47]等通過(guò)RAPD標(biāo)記鑒定和分析了黃瓜品種真實(shí)性,也建立了適宜黃瓜種子純度鑒定的RAPD指紋圖譜。金紅等[48]研究了抗除草劑基因在黃瓜雜種純度快速鑒定上的應(yīng)用,摸索出田間抗性鑒定和室內(nèi)種子抗性鑒定的除草劑臨界濃度,建立了一套在種子發(fā)芽階段或2片真葉期進(jìn)行黃瓜雜交種純度鑒定的新技術(shù)。

2.6分子技術(shù)鑒定黃瓜病害

王惠哲等[49]以感病組織和健康組織總RNA為模板,進(jìn)行cDNA合成和PCR擴(kuò)增,對(duì)75份黃瓜病毒病樣本進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果從感病組織中擴(kuò)增出與預(yù)期的425 bp大小一致的目標(biāo)片段,而健康組織無(wú)此擴(kuò)增產(chǎn)物;29份材料檢測(cè)到TMV,檢出率達(dá)38.67 %。同樣的方法,也檢測(cè)到黃瓜上的西瓜花葉病毒2號(hào)(WMV22)[50]。李淑菊等[51]利用RT-PCR對(duì)黃瓜病毒毒原種類進(jìn)行檢測(cè)。陳潔云等[52]用同樣技術(shù)明確了ZYMV和CMV是浙江及其周邊地區(qū)侵染葫蘆科植物最主要的病毒種類,夏季CMV普遍發(fā)生,ZYMV主要發(fā)生在秋季。

3黃瓜組培技術(shù)與單倍體和三倍體培養(yǎng)

利用對(duì)黃瓜離體組織的培養(yǎng),通過(guò)愈傷組織和胚狀體兩條途徑均可獲得再生植株。何曉明等[53]建立了子葉及下胚軸離體培養(yǎng)體系,通過(guò)愈傷組織分化出的不定芽獲得再生植株。郭德章等[54]將分離純化的黃瓜子葉原生質(zhì)體,培養(yǎng)于mKM8p液體培養(yǎng)基中,原生質(zhì)體可持續(xù)分裂至愈傷組織形成。當(dāng)再生的愈傷組織直徑達(dá)0.5～1.5 cm時(shí),及時(shí)轉(zhuǎn)入改良的MS附加不同生長(zhǎng)激素的培養(yǎng)基上誘導(dǎo)分化及再生,結(jié)果產(chǎn)生大量體胚并再生成植株。

不少報(bào)道對(duì)黃瓜組織培養(yǎng)的影響因素做了探討。侯愛(ài)菊等[55]認(rèn)為外植體類型、基因型及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)誘導(dǎo)黃瓜直接器官發(fā)生有顯著影響,子葉節(jié)是最佳的外植體類型。楊愛(ài)馥等[56]研究認(rèn)為愈傷組織誘導(dǎo)階段和胚胎發(fā)生階段分別采用9 %和6 %的蔗糖濃度,可促進(jìn)體細(xì)胞胚胎發(fā)生;胚誘導(dǎo)培養(yǎng)基中添加6-BA 0.5 mg/L,以及愈傷組織誘導(dǎo)階段甘露醇與蔗糖配合使用,可提高體細(xì)胞胚胎發(fā)生率。梅茜等[57]研究表明,苗齡和ABA是影響子葉分化形成不定芽的顯著因素;加入適量的AgNO3可改善黃瓜愈傷組織的質(zhì)地、促進(jìn)芽的形成。與曹利仙等[58]試驗(yàn)結(jié)果相同。郭德章等[54]認(rèn)為Ca2+濃度對(duì)黃瓜原生質(zhì)體的穩(wěn)定和細(xì)胞分裂有重要影響。李云等[59]研究后認(rèn)為赤霉素處理離體黃瓜子葉不能誘導(dǎo)花芽分化,萘乙酸的促進(jìn)作用不明顯,激動(dòng)素KT1.0誘導(dǎo)花芽分化的頻率最高。但周俊輝等[60]認(rèn)為l/2 MS培養(yǎng)基中附加0.10 mg/L 6-BA能顯著提高離體黃瓜子葉的開(kāi)花率,White培養(yǎng)基中附加2.00 mg/L的KT開(kāi)花率也有明顯提高。相同濃度的L-丙氨酸和L-酪氨酸均明顯促進(jìn)黃瓜子葉開(kāi)花,而甘氨酸對(duì)黃瓜子葉開(kāi)花則有一定的抑制。

在黃瓜單倍體和多倍體培養(yǎng)方面,杜勝利等[61]在國(guó)內(nèi)首次建立了一整套通過(guò)未受房離體培養(yǎng)產(chǎn)生黃瓜單倍體植株的技術(shù)體系,再生頻率達(dá)25 %。雷春等[62]通過(guò)射線輻射花粉授粉并結(jié)合胚培養(yǎng)從3個(gè)基因型中獲得了單倍體植株。陳勁楓等[63]研究了異源三倍體黃瓜的離體繁殖的培養(yǎng)基配方最佳的不定芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基為:MS + 6-BA 2.2 mg/L和MS + 3.0 mg/L KT + 0.2 mg/L NAA,然后叢生芽在MS + 0.2 mg/L 6-BA的培養(yǎng)基上伸長(zhǎng)大約10 d后取整齊一致的芽在1/2 MS + 0.2 mg/L 6-BA培養(yǎng)基上生根。

4黃瓜遺傳轉(zhuǎn)化體系建立及基因工程改良

基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)改良作物品種的關(guān)鍵技術(shù)之一,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用前景?？蓱?yīng)用于黃瓜上的轉(zhuǎn)基因方法有農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、基因槍法、花粉管通道法和電激法等,目前以農(nóng)桿菌介導(dǎo)法為主要方法。近幾年來(lái),廣大科研工作者研究和建立了黃瓜高效遺傳轉(zhuǎn)化體系,并通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)將CMV-CP、CBF3、Cor15A、Chi、Glu、CTB/CS3、RS等基因?qū)朦S瓜基因組。

陳崢等[64]的研究表明,在共培養(yǎng)的菌液中添加乙酰丁香酮,明顯提高外植體的愈傷組織誘導(dǎo)率;延長(zhǎng)農(nóng)桿菌與外植體的共浸染時(shí)間至40 min,外植體的存活率和出芽率顯著提高。姚春娜等[65]試驗(yàn)表明,超聲波處理可以明顯提高農(nóng)桿菌對(duì)外植體的轉(zhuǎn)化頻率。侯愛(ài)菊等[66]建立了一套黃瓜遺傳轉(zhuǎn)化體系,適宜的選擇壓力為卡那霉素30 mg/L。金紅等[67]也對(duì)影響遺傳轉(zhuǎn)化體系的因素進(jìn)行了摸索。于靜[68]、孫蘭英[69]、趙雋等[70]均認(rèn)為子葉節(jié)是黃瓜遺傳轉(zhuǎn)化體系的最佳外植體,最適宜的芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS + 6-BA 0.5 mg/L;子葉節(jié)預(yù)培養(yǎng)1～2 d,在添加6-BA 0.5 mg/L、乙酰丁香酮100μmo1/L,pH 5.2的MS培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng),遺傳轉(zhuǎn)化效率最高。利用TDZ從子葉節(jié)上誘導(dǎo)出再生芽,效果優(yōu)于BA。

金紅等[67]將抗除草劑基因bar導(dǎo)入到黃瓜子葉中,獲得落地轉(zhuǎn)化株系。鄧小燕等[71]構(gòu)建成植物表達(dá)載體Pbinp-35S-CBF3。通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化黃瓜子葉,獲得了具有卡那霉素抗性的黃瓜再生植株。張興國(guó)[72]等也將冷cbf3基因和corl5a抗寒基因?qū)朦S瓜基因組,創(chuàng)制出耐寒黃瓜新材料。白吉?jiǎng)偟萚73,74]將擬南芥生長(zhǎng)素結(jié)合蛋白基因轉(zhuǎn)化黃瓜,獲得的轉(zhuǎn)基因植株單性結(jié)實(shí)能力增強(qiáng)。通過(guò)黃瓜離體子葉不定芽再生體系,陳麗梅[75]和林建麗[76]已分別將熒光素基因(luc)、ATT1基因和花生白黎蘆醇合酶(RS)基因?qū)朦S瓜,獲得了陽(yáng)性轉(zhuǎn)基因植株。柏錫[77]獲得了轉(zhuǎn)組織型纖溶酶原激活劑基因的黃瓜植株。張國(guó)廣[78]將來(lái)源于菜豆的幾丁質(zhì)酶(Chi)基因和克隆自煙草的β-1,3-葡聚糖酶(Glu)基因?qū)?個(gè)基因型的黃瓜基因組中。侯愛(ài)菊[66]、孫蘭英[69]和楊成德[79]也利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將菜豆幾丁質(zhì)酶基因?qū)朦S瓜。

5存在問(wèn)題及展望

黃瓜有7對(duì)染色體,染色體組總長(zhǎng)度750～1 000 cM,高飽和的分子連鎖圖應(yīng)具有7個(gè)連鎖群。目前構(gòu)建的遺傳圖譜相對(duì)不飽和,整合后的連鎖圖譜雖然密度增加,但是不能覆蓋整個(gè)基因組。被定位到圖譜上的分子標(biāo)記不多,與重要性狀緊密連鎖的標(biāo)記就更少。因此,仍需對(duì)黃瓜分子標(biāo)記進(jìn)行研究,找到與性狀緊密連鎖的標(biāo)記,為分子標(biāo)記輔助育種和基因的定位克隆奠定基礎(chǔ)。黃瓜組織培養(yǎng)以二倍體的研究居多,單倍體和多倍體的研究較少,黃瓜單倍體組織培養(yǎng)的技術(shù)在國(guó)內(nèi)仍未成熟,黃瓜轉(zhuǎn)基因技術(shù)也還停留在研究階段,與實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)差距,今后尚需進(jìn)一步研究。

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