张转[1]2004年在《水稻杂种和亲本间差异表达基因与杂种优势分子机理关系初探》文中提出利用差异表达技术研究杂种与其亲本在基因表达上的差异，是当今杂种优势机理研究的热点，本研究采用来源于Asominori(粳稻)／IR24(籼稻)的一套渗入系，选取表现稳定的一个强优势组合亲本SH25和一个劣势组合亲本SH34与共同亲本IR24及它们的F_1进行研究。通过对强优势组合和劣势组合及它们的F_1的产量构成因子调查发现，F_1SH25(IR24／SH25)的优势主要来源于有效穗数和每穗实粒数的增加，F_1SH34(IR24／SH34)的劣势主要是因为其穗实粒数降低引起的，穗实粒数的增加和降低对产量优势起决定性的作用。对于二者的穗部性状进一步考察，可知F_1SH25实粒数的优势，其主要贡献因子为二次枝梗和二次枝梗粒数的增加。而对于F_1SH34其劣势则是一次枝梗、一次枝梗粒数、二次枝梗和二次枝梗粒数共同作用的结果，但是二次枝梗和二次枝梗粒数的减少是主要的因素。 以SH25、SH34、IR24和杂交种F_1SH25、F_1SH34为材料，用cDNA-AFLP技术对穗形成前后时期基因表达谱进行了分析。由于材料遗传差异较小，叁个亲本和两个杂种中表达的基因绝大多数是相同的，共得到35条差异片段。差异表达模式包括：(1)超亲或减弱表达，即优势杂种或劣势杂种与双亲相比在表达量的差别；(2)特异表达，即在优势杂种或劣势杂种表达而在双亲中不表达；(3)双亲基因沉默，即该基因在双亲中表达而在优势组合或劣势组合中不表达；(4)单亲表达一致型，即该基因在杂交种和双亲之一中表达而在另一亲本中不表达，包括与共同亲本IR24相同、与优势亲本SH25相同和与劣势亲本SH34相同叁种情况。从本实验的结果来看，差异表达模式与杂种优势之间并没有必然的联系。 从35条差异片段中，选择了8个片段进行克隆、测序、染色体登陆及功能分析。其中2个片段与亲本的基因型一致，即登陆在亲本基因型有差异的区段，有一个片段(在强优势杂种中特异表达)登陆在穗粒数杂种优势的位点上，强优势杂种特异表达基因与杂种优势QTL定位结果完全一致。其中一个在弱优势杂种和亲本中表达的基因与叁羧酸循环中顺乌头酸基因的一致性达85％。 差异片段DS19在F_1SH25中特异表达，与DS19同源的一个片段在第4染色体上的位置与我们利用本渗入系得到每穗实粒数的杂种优势QTL位置完全相同。本研究首次将基因的差异表达和亲本基因型、杂种优势QTL位点及杂种优势的表型性状联系起来，为建立“表现型—基因型—QTL定位—杂种优势相关基因表达—杂种优势分子生物学机理解释”的技术平台奠定了良好的基础。
宋高远[2]2014年在《水稻一般配合力与杂种优势分子机理初探》文中认为优良亲本的选择在传统育种与杂交水稻育种过程中均起到至关重要的作用。但亲本选择是一个需要耗费大量时间并且效率低下的繁重工作,更为复杂的是并非所有亲本的优良性状均能在其后代得到表现,不同亲本对杂种后代表现出不同的遗传效应,为了解释这一现象和评价亲本的优劣,Sprague与Tatum于1942年提出了一般配合力(general combining ability, GCA)的概念用于评价育种亲本的优劣,并同时提出了特殊配合力的概念(specific combining ability, SCA)用于评估杂交配组的好坏。从那时起,一般配合力便被广泛应用于传统遗传育种与杂种优势利用的亲本选择与评估。但一般配合力的遗传学与分子生物学基础至今仍不明确。为了探讨和揭示一般配合力的遗传学基础,我们构建了包含我国不同历史阶段的六个优良籼稻品种：珍汕97B、矮脚南特、广陆矮四号、93-11、特青、矮仔占,按照双列杂交设计由这些亲本杂交得到的15个F1代的双列杂交群体来评价水稻的株高、生育期与每穗粒数等叁个与产量相关农艺性状的一般配合力。在此基础上,我们构建了高配合力亲本特青与低配合力亲本广陆矮4号的F2群体,对140个分离单株与五个亲本进行测交,根据测交亲本的表型计算一般配合力,以GCA值作为表型进行遗传作图,研究GCA的遗传基础；同时,对广陆矮四号、特青和93-11叁个亲本和相互配组的叁个F1代的叶片的转录组进行RNA测序分析,试图揭示GCA的分子基础。主要结果如下：1、一般配合力分析结果显示：亲本93-11与特青的株高、生育期和穗粒数叁个与产量相关农艺性状的一般配合力均表现为正值,而其余亲本则表现为负值。2、各个亲本的一般配合力在武汉与海南省不同生态环境下基本保持稳定,受环境影响较小。3、我们构建了高配合力亲本特青与低配合力亲本广陆矮4号的140个单株的F2群体,对140个单株与五个亲本进行测交,通过F1代的生育期、株高及穗粒数表型计算出GCA,利用1,136个SSR标记对亲本特青与广陆矮4号进行全基因组扫描,并得到121个多态性标记；利用这些多态性标记,我们构建了平均遗传间隔13.1cM的遗传连锁图。随后对株高、生育期、穗粒数等叁个与产量相关性状的一般配合力进行遗传作图分析,检测到控制一般配合力的两个主效位点。其中一个位点位于一号染色体SSR标记RM3148与RM462之间,控制穗粒数的一般配合力,Lod值5.7；另一个位点位于七号染色体SSR引物RM1306附近,同时控制生育期、株高、穗粒数等叁个性状的一般配合力,对叁个性状的Lod值分别为35.5、129、12.5。结果显示由统计分析所得出的一般配合力概念具有遗传学基础,受QTL遗传位点控制。4、对双列杂交群体中各样本的表型进一步分析发现：以93-11或特青作为亲本的杂种F1代的生育期、株高及穗粒数等叁个农艺性状表型明显偏向于93-11或特青,与另一个亲本(广陆矮四号、矮脚南特或珍汕97)的表型具有较大差异。针对这一现象,我们对各亲本及其对应的杂种F1代生育期、株高、穗粒数等性状进行了相关性分析,结果显示：亲本93-11及特青与其杂种F1代的表型之间具有较高的相关性(r>0.97,P<3.80E-07),而亲本广陆矮四号、矮脚南特、珍汕97与其杂种F1代的表型之间相关性较低(r=0.81,P<1.33E-03)。这一结果显示具有高一般配合力的亲本对其杂种F1代表型的影响大于一般配合力低的亲本。5、为了揭示F1代表型偏向高一般配合力亲本的原因,对特青、93-11和广陆矮4号和相互配组的叁个F1代的二次枝梗分化期叶片的转录组进行了测序分析,叁个亲本和F1代的转录组测序深度为89.5到114.1兆reads,对转录组数据的分析结果显示F1代转录组偏向于高一般配合力的亲本。6、对水稻开花及GA调控相关的基因表达量的分析,证实了转录组数据与表型具有对应关系,结果揭示了F1代农艺性状表型偏向高一般配合力亲本,并与转录组的亲本偏向性相关。对开花和GA代谢的通路的相关基因的表达模式进行了分析,Ehd1、Ehd2、 Hd3a、RFT1基因在叁个F1代及亲本93-11、特青中表达量显着低于亲本广陆矮四号；Hd1、OsPRR1与Ghd7基因的表达量则在亲本广陆矮四号中显着下调。在GA调控通路中,促进GA合成的基因OsCPS1与OsKAO以及受高GA含量刺激表达的基因GA2ox在叁个F1代和93-11、特青中的表达量显着上调；而受高GA含量抑制的基因GA3ox与GA20ox的表达量则在上述材料中显着下调,这些结果与表型一致。7、为了探索在水稻杂种优势的产生机制及水稻F1中等位基因表达模式与杂种优势的关系,我们对上述叁个F1代的杂种优势进行了分析,亲本差异较大亲本杂交产生的广陆矮4号×93-11、广陆矮4号×特青的杂种优势水平较高,反之,93-11×特青的杂种优势水平较低。随后对广陆矮4号×93-11、广陆矮4号×特青和低杂种优势水平的93-11×特青及其亲本广陆矮4号、93-11、特青进行了转录组测序及全基因组等位特异性表达分析。为了完成全基因组等位特异性表达分析,我们对叁个亲本基因组进行了17.7-27.7倍于水稻基因组大小的重测序以保证亲本中至少90%的SNP位点被检出,为等位基因特异性表达分析奠定了基础。为了保证等位特异性分析的准确性,我们对叁个F1代样本转录组进行了高深度的测序,得到89.5到114.1兆的reads,并使叁个杂种F1代中SNP的平均reads覆盖深度分别达到8.6到10.9。8、全基因组的等位基因表达模式分析,在叁个杂种F1代中,有3.4%到3.9%的基因呈现单等位表达模式,23.5%到24.2%的基因显示偏等位表达,而72.0%到73.0%的表达基因可归为共表达基因。进一步对F1代中等位基因的表达模式与其亲本之中对应基因的表达量的相关性分析,我们发现F1代中等位基因的表达模式与其亲本之中对应基因的表达量比值具有显着的正相关性；等位特异性表达基因(包括单等位表达基因与偏等位表达基因)与其亲本表达量具有更显着的正相关性；等位特异性表达在F1代种发挥重要作用。9、通过对单等位表达和偏等位表达基因的正反交的表达模式分析,发现所有分析的基因均表现为偏向单一亲本,与目前在动物中被深入研究的叁种单等位基因表达模式不同,我们将这类新发现的单等位表达类型称为基因型依赖性(genotype—dependent)单等位表达基因。10、发现在杂种一代的转录组中,80.7-94.6%基因表现以顺式调控机制(cis-regulated mechanism),只有5.4-19.3%基因表现为反式调控,在水稻杂种F1代转录组以顺式调节为主；结果显示平均79.7%的基因表达具有互补效应的基因由等位特异性表达造成；对F1代等位特异性表达及亲本间基因表达量的分析显示在F1代中激活及表达量升高的基因主要由亲本之间的互补效应造成。11、对亲本与F1代的差异基因表达进行分析结果表明：等位特异性表达基因造成了F1代与亲本之间平均42.4%的差异表达基因。更重要的是等位特异性表达基因造成了79.8%的F1代与亲本之间表达量差异大于10倍的差异表达基因；这类基因的在F1代表达而在亲本之一不表达的基因占97.3%。多数F1代与亲本之间的差异表达基因的表达量偏向高一般配合力的亲本；进一步证明杂种F1代的互补效应主要由单等位表达及偏等位表达基因贡献的结果。
张宏军[3]2012年在《杂交稻骨干亲本“蜀恢527”产量性状及其一般配合力的遗传基础研究》文中研究说明骨干亲本在品种培育过程中发挥了至关重要的作用。本研究以籼型杂交稻骨干恢复系蜀恢527为轮回亲本，以高产恢复系ZDZ057、辐恢838和特青为供体，构建3个高代回交产量选择群体。在不同环境下，进行产量及其相关性状表型评价，结合基因型分析，充分发掘供体中优良等位基因。同时，以高代回交群体中的57个产量导入系为父本，与4类核心不育系，即：协青早A（协A，矮败型）、II-32A（IIA，印水型）、冈46A（冈A，冈型）和金23A（金A，野败型）分别测交，剖析产量及其相关性状一般配合力和杂种优势遗传基础。最后，在测交F1组合中，选择与对照组合协A/蜀恢527相比，产量优势表现稳定的极端组合：协A/WD7（低产比较优势杂种）和协A/WD34（高产比较优势杂种）。通过RNA-Seq对这3个杂种及4个亲本进行苗期、分蘖期和幼穗分化期转录组分析，探讨杂种优势形成机理。主要研究结果如下：1．在两个环境（安徽和海南）下，3个产量选择群体共检测到94个与产量及其相关性状紧密连锁的QTL，这些位点主要集中在12个QTL簇上。在所有位点中，60.1%QTL有利等位基因来自供体，40%QTL能在不同环境下被重复检测到。2．本研究发现，影响每穗实粒数、每穗总粒数和单株产量性状的位点更多是以两个或多个QTL的非随机关联在高性状值导入系中存在。7个位点在不同群体间存在复等位基因，并且复等位基因间存在效应上的差异。3．配合力分析发现，产量及其相关性状受基因加性和非加性效应共同影响。而且，除单株产量外，产量相关性状主要受加性效应控制。4.两个群体共检测到34个与产量及其相关性状一般配合力紧密连锁的QTL。其中，21个（61.8%）QTL有利等位基因来自骨干亲本蜀恢527。高、低产量一般配合力导入系分组比较分析发现，标记RM508和RM587在8个低产一般配合力导入系中被供体ZDZ057或特青等位基因一致替换，同时，在高产一般配合力导入系WD34、WD36和WD43中，标记RM4584和RM224被ZDZ057等位基因一致导入。根据一般配合力定位结果，这些标记与产量及主要构成因子QTL紧密连锁。由此推断，这些位点可能是引起蜀恢527产量一般配合力变化的重要区段。5．应用比较优势（comparative heterosis, HC）和中亲优势（mid-parent heterosis, HMP），在8个测交群体定位到79个与产量及其相关性状杂种优势连锁的QTL。其中，49.4%QTL（39）是以超显性形式存在，特别是对于单株产量和单株有效穗性状；而加性主要是对于每穗实粒数和每穗总粒数。6．转录组分析发现，3个时期，杂种协A/WD7与亲本间差异基因最多（3589个），其次是杂种协A/WD34（3146个），最后是协A/蜀恢527（2912个）。除了杂种协A/WD7在分蘖期外，3个杂种在3个时期全部表现为加性表达基因多于非加性，而且无论是加性还是非加性表达基因，都是上调表达基因多于下调表达基因。7．对照组合协A/蜀恢527与亲本间差异表达基因GO及代谢途径分析发现，参与光合碳同化和碳水化合物代谢过程中淀粉和蔗糖合成关键基因在杂种中表达明显上调，可能是对照组合协A/蜀恢527杂种优势形成的主要原因。8．相对于对照组合，在低产比较优势杂种协A/WD7中参与光合作用光捕获以及转录调控相关基因表达明显下调，这些基因表达下调与其产量优势下降关系密切。另外，在高产比较优势杂种协A/WD34中，生物钟节律相关基因OsTOC1和OsGI表达上调，OsCCA1表达下调，而且大量碳水化合物代谢相关基因表达上调，这些基因表达变化可能最终导致其产量优势提高。由于OsGI过表达导致导入系WD34和杂种协A/WD34抽穗期延迟。
高暝[4]2013年在《美洲黑杨(Populus deltoides Marsh)超亲杂种生长优势机理初探》文中进行了进一步梳理我国杨树人工林面积约为1.2亿亩(约800万公顷),是世界其他国家杨树人工林总面积的4倍,但我国杨树产量处于国际中下水平,因此育种学家通过各种途径培育高产杨树新品种以提高杨树产量。其中,利用杂种优势培育优良杂种是一条行之有效的途径,因此阐明杂种优势的形成机理对提高杨树产量具有重要的理论指导意义。本研究利用美洲黑杨(Populus deltoides Marsh)以及种内杂交具有不同生长势的杂种F_1为研究材料,通过分析水分和养分利用效率、光合利用能力的差异,综合评价美洲黑杨超亲杂种生长优势形成的生理机制;并首次在全基因组范围内利用甲基化免疫共沉淀及测序技术(MeDIP-seq)研究美洲黑杨亲本和杂种F_1的DNA甲基化组差异,在表观遗传学水平上探讨杂种优势的分子基础。本研究对于丰富林木杂交育种理论、最大限度的开发杨树种内杂种优势、促进林业生产的良种化进程都具有重要意义。论文主要研究结果如下:(1)美洲黑杨杂种优势评价。美洲黑杨种内杂交后,五年生杂种H1、H2、H3树高和胸径均高于亲本,表现为正向超高亲杂种优势,而五年生杂种L1、L2、L3树高和胸径低于亲本,表现为负向杂种优势。美洲黑杨可通过种内杂交,分化出不同生长势的杂交子代,且这种生长差异是稳定存在的。超高亲杂种H1、H2、H3树高的速生期为第叁年,胸径的速生期为第二年,低亲杂种L1、L2、L3树高和胸径的速生期均为第二年。(2)美洲黑杨不同生长势杂种F_1的水分利用效率和氮素利用效率评价。美洲黑杨超高亲杂种F_1(H1、H2、H3)叶片δ~(13)C值平均超母本1.63%,超父本1.31%,N含量平均超母本4.27%,超父本7.84%,C含量平均超母本6.07%,超父本4.72%,低亲杂种F_1(L1、L2、L3)叶片δ~(13)C值、N含量、C含量均显着低于亲本,说明超高亲杂种F_1较低亲杂种F_1有较大的水分利用效率和氮吸收能力;超高亲杂种F_1的C/N(均值为36.90)极显着低于低亲杂种F_1(均值为38.89),说明超高亲杂种F_1的氮素利用效率低于低亲杂种F_1;水分利用效率和氮素利用效率之间呈现显着负相关(R2=-0.652),说明不同生长势的杂交子代对能量的利用策略不同,超高亲杂种的水分利用效率较高,但由于其对N的利用速率远大于对C的同化速率,最终导致C/N较低,因而氮素利用效率较低,美洲黑杨不能同时对水分和氮素的利用效率达到最优,两者存在着制约;美洲黑杨叶片δ~(13)C和碳氮含量存在空间分布差异,树冠上层大于中层,下层最小。(3)美洲黑杨不同生长势杂种F_1的光合利用效率评价。与亲本和低亲杂种F_1相比,超高亲杂种的光合面积(包括单叶面积和单株叶面积)较大,光合生产率较高(平均超母本34.30%,超父本53.18%)、叶绿素含量较高(平均超母本7.02%,超父本11.64%)、RuBP羧化酶活性较大(平均超母本9.00%,超父本47.65%),上、下表皮气孔数量比(平均超母本5.83%,超父本28.28%)和气孔频度(平均超母本11.59%,超父本7.22%)较大,光饱和点较高(平均超母本1.93%,超父本16.43%),光补偿点、表观量子效率和暗呼吸速率均较低,而低亲杂种呈现与其相反的趋势,说明超高亲杂种对光的生态适应性较强,对光能的吸收、转化能力较强,从而增强光合能力,提高生长速率,并促进干物质积累和器官形态建成,为产量增加奠定基础;而低亲杂种的氮素含量较超亲杂种低,且光合面积较小,导致其叶绿素含量下降,RuBP羧化酶活性较低,光合作用减弱,从而使其生长较缓慢。单株叶面积、光合生产率和叶绿素含量可作为生长量评选的间接指标。(4)美洲黑杨亲本与杂种F_1的甲基化组差异分析。利用甲基化免疫共沉淀以及第二代测序技术(MeDIP-seq),亲本与杂种F_1共生成670547762个读序,其中能比对到毛果杨参考基因组的数据为486272891个读序,亲本和杂种F_1平均比对率为72.31%,唯一比对率为57.8%;遗传背景相近的美洲黑杨种内杂交亲本之间具有显着不同的甲基化组;超高亲杂种F_1的甲基化水平高于双亲平均值,呈现出DNA甲基化非加性遗传,说明亲本甲基化模式部分、动态地遗传给杂交子代,并发生重塑;超高亲杂种F_1、亲本和低亲杂种F_1在启动子和CpG岛这些对调节基因表达有显着作用区域的甲基化水平显着不同,且在对维持基因组稳定性起重要作用的转座因子及重复序列中的甲基化水平也不同;超高亲杂种F_1与母本相比,超甲基化基因和低甲基化基因数量相似,与父本和低亲杂种F_1相比,超甲基化基因数量多于低甲基化基因数量;超亲杂种F_1与亲本和低亲杂种F_1之间的甲基化差异基因多富集于代谢过程、响应胁迫、催化活性、发育过程等,涉及激素合成、信号传导等通路,说明启动植物杂种优势的方式可能是多重和多水平的。
于亚辉[5]2014年在《北方粳型光温敏核不育系育性转换及杂种优势的研究》文中指出我国两系杂交水稻的配组成功是水稻杂种优势利用的又一重大创举,现已经大面积推广,取得令人瞩目的成就。但在北方怎样选育育性表达稳定的粳型光温敏核不育系及如何获得更高的杂种优势一直困扰育种工作者,这也大大限制了两系杂交水稻在北方的发展。为了进一步阐明北方粳型光温敏核不育系育性转换特性及杂种优势,本文利用北方粳型光温敏核不育系G317S、G321S、G326S和GB028S为试材,以“叶枕距法”标记育性转换时期,并在此基础上研究不同温度、光照及生态条件下粳型光温敏核不育系育性转换特性。同时利用北方粳型核心光温敏核不育系GB028S与籼粳交重组自交系(秋光×七山占)构建杂种F1群体,研究株高、剑叶长宽、产量及构成因素的杂种优势,为北方粳型两系杂交水稻育种提供理论依据。研究结果表明：1.当剑叶叶枕距众数为0cm时将粳型光温敏核不育系G317S、G321S和G326S 20℃处理3d,3个粳型光温敏核不育系平均花粉不育度为50.06%,平均自交结实率为60.42%。剑叶叶枕距-4-4cm育性恢复,花粉不育度呈U型曲线分布,在剑叶叶枕距-0.5-0.5cm处花粉不育度最低。各穗位在剑叶叶枕距+3cm和±4cm处花粉不育度相近,在剑叶叶枕距-2-2cm处表现为穗上部<穗中部<穗下部。2.利用不同低温、光照时长及光温组合研究粳型光温敏核不育系育性转换的结果,14.5h日长和20℃低温对GB028S处理1d、3d、5d、7d,各处理抽穗期滞后2-8d；1d和3d处理GB028S花粉不育度大于99.5%,没有发生育性转换：5d和7d处理GB028S花粉不育度为98.33%和94.33%,自交结实率为2.64%和5.04%,育性恢复。GB028S的临界温度接近20℃,其低温敏感时期为剑叶叶枕距-3-1cm。在日均温25℃不同光照时长条件下11.5h和12.5h处理育性恢复,13.5h和14.5h处理育性没有恢复。在本研究10个光温组合处理中,11.5h/24℃处理有利于不育系的育性恢复,并获得较高的自交结实率,适合不育系自身繁殖。3.不同生态区域(辽宁盘锦、海南叁亚和陵水)条件下粳型光温敏核不育系的育性表现不同。在辽宁盘锦水稻生长发育时段具有长日照(15 h)和高温(25℃)条件,不育系表现不育,通过配组恢复系,可以组配两系杂交水稻。而不育系在海南叁亚和陵水冬季短日照(11-12 h)和较低温度(22-23℃)条件下能进行自我繁殖。4.粳型两系杂交水稻的杂种优势研究表明,杂种F1群体的产量构成因素中穗数、千粒重具有中亲优势,穗粒数具有高亲优势,结实率具有中亲优势。因此,杂种F1在单株产量上表现杂种优势较强。单株产量的杂种优势与穗数、穗粒数、结实率的杂种优势存在极显着正相关,而与千粒重的杂种优势相关分析不显着。杂种优势利用遗传分析表明,在杂种F1群体中检测到关于产量和相关性状的QTLsl6个,其中5个QILs在RIL和F1群体中被重复检测到,5个QTLs在产量杂种优势表现为加性效应。66.75%的QTLs位点没有在RIL检测到,表现为显性效应。第1染色体RM259-RM449聚集了9个产量杂种优势相关QTLs,该区间内基因位点可能是形成产量杂种优势的重要遗传基础。据此认为现阶段北方粳型两系杂交水稻的杂种优势是以显性效应为主,加性效应为辅。5.利用程氏指数法及分子标记法的偏粳系数在群体籼粳分类上具有较高的一致性。亲本籼粳成分与杂种优势关系的研究表明,父本RIL程氏指数与F1单株产量及其杂种优势相关不显着。RIL的偏粳系数与单株产量及其杂种优势存在二次曲线关系,达极显着和显着相关水平。F1单株产量在偏粳系数0.55-0.70区间内出现高峰区,杂种优势在偏粳系数0.50-0.65区间内出现高峰区。说明就粳型光温敏核不育系GB028S(Chi:20.5, Dj:0.875)而言,当父本偏粳系数为0.55-0.65时有形成较高产量及杂种优势的潜力。Chrl和Chr12的籼粳成分与F1产量及杂种优势关系密切。双亲的遗传距离与F1产量和相关性状及杂种优势没有明显的关系。
吴宪文[6]2016年在《畜禽杂种优势的实验动物（果蝇）模拟》文中研究表明杂种优势在畜禽生产中已得到了广泛应用,但在动物中对其分子机制的研究较少,分子机理尚不明确。应用畜禽直接进行研究会受到资金投入、试验周期、群体数量等因素的限制,因此,本研究应用模式动物-果蝇,通过高通量转录组测序的方法对体重和繁殖性状杂种优势进行研究,以期获得可以解释杂种优势产生的原因,筛选出杂种优势相关通路和候选基因,并摸索畜禽中研究杂种优势的方法。本研究应用六个果蝇品系进行6×6的完全双列杂交试验,计算杂种优势率并检验。在30个杂交组合中共得到3组同时具有体重和繁殖性状杂种优势的杂交组合,分别为♂WT*♀eyw、 ♂W1118*♀WT和♂eyw*♀WT,并应用这些组合中的亲本和杂交后代进行测序研究。通过对所筛选出的叁个杂交组合的亲本和杂种后代进行高通量转录组测序分析和差异比较,共筛选出5877个差异表达的基因,对每个杂种后代与其亲本间的差异基因进行功能分类,发现显着富集到糖类代谢、脂肪合成等通路,并且在多个组中都富集到了昆虫激素合成通路,该通路中的差异表达基因为保幼激素分解代谢过程中的环氧化水解酶。为了了解保幼激素在杂种优势中的作用,我们在果蝇培养基中添加了不同浓度的保幼激素类似物-吡丙醚。结果发现,当添加量为100ng/L和200ng/L时,果蝇可以发育成蛹,但无法羽化,蛹明显增大。通过测量蛹的体长体宽和体重,发现蛹的长度无显着变化,而宽度显着增加,体重呈增大趋势；当吡丙醚添加量为10ng/L和20ng/L时,果蝇可以正常羽化,体重和后代数量与对照组相比,纯系中均有显着变化,而杂种中无显着影响。对转录组测序中筛选出的差异基因环氧化水解酶1、2、3以及保幼激素代谢过程中的限速酶保幼激素酯酶进行荧光定量检测,未发现显着规律。因此推测在杂交后代中保幼激素代谢途径可能整体发生了优化。对转录组测序中所筛选出的差异表达基因进行分类分析,约92%的差异基因为显性表达,分别对每组中的显性表达基因进行功能富集并比较,在叁组中均可富集到生长、发育、繁殖等功能类别。将叁组的显性表达基因取交集,共得到215个共同显性表达的基因,这些基因显着富集在了半乳糖代谢、淀粉和蔗糖代谢通路及氨基聚糖代谢途径中,共富集到18个基因,可以作为果蝇体重和繁殖性状杂种优势的候选基因。进行基因偏向性表达的分析,发现部分基因发生了偏向性表达,偏向父本表达的基因与偏向母本表达的基因数量相近。对正反交组合进行偏向性比较,发现偏向同品系的基因多于偏向同性别的基因。对共同偏向性表达的基因功能富集发现Hippo信号通路可能对果蝇杂种优势起到重要作用,并筛选出fat作为候选基因。比较并挑选出叁组有重迭的,杂种后代中表达而亲本中不表达的19个新基因,我们认为这些基因可能对杂种优势有着重要的影响,特别是FBgn026358和FBgn0262367基因可以作为研究目标性状的候选基因。上述研究结果可以为果蝇杂种优势的研究提供依据,并可能可以为畜禽杂种优势的研究提供新的思路。
洪舟[7]2009年在《杉木杂种优势分子机理初探》文中进行了进一步梳理杉木种内杂交存在明显杂种优势,且杂种优势表现与亲本配合力组分、以及作用方式密切相关,但F1组合杂种优势分子机理目前尚不清楚。本研究以8×8杉木杂交组合为材料,从分子遗传学和表观遗传调控对杂种优势的分子机理进行了探讨。其实验结果和主要结论如下:1.生长性状在F1组合之间的差异均达到极显着水平;一般配合力效应和母本效应十分显着,而特殊配合力效应、父本效应、特殊正反交效应则可以忽略;F1的杂种优势与双亲的特殊配合力达到了显着水平的正相关。2.亲本间遗传距离与F1杂种优势在生长和材性性状上相关与材料选择无关;各性状亲本的平均遗传距离与亲本一般配合力、母本效应、父本效应在4个性状上相关显着。3.杉木基因组中至少有22.45%的胞嘧啶位点发生甲基化。杂交组合与其双亲间发生广泛的胞嘧啶甲基化变化;在优势组合杉木36×杉木21中的去甲基化位点数高于在劣势组合杉木21×杉木36中的去甲基化位点数。4.杉木基因组的DNA甲基化模式主要以内侧胞嘧啶的甲基化为主;6个正反交组合总的甲基化百分率相对于亲本的自交组合而言,甲基化率呈减少的趋势;外侧胞嘧啶半甲基化、内侧胞嘧啶甲基化位点变化与杉木树高,胸径和材积性状的杂种优势均成显着负相关。
文定青, 姚全胜, 王松标, 魏永赞, 石胜友[8]2015年在《植物杂种优势分子机理研究进展》文中指出杂种优势是自然界的一种普遍现象。文章对植物杂种优势分子机理研究从数量遗传学、基因表达差异分析、DNA甲基化分析和核质互作、小RNA等几个方面作一综述并对今后植物杂种优势的研究方向进行展望,以期对近年来科学家在植物杂种优势机理方面的研究有一个全面、详尽的了解,并进一步促进植物杂种优势分子遗传机理的研究。
王振华[9]2003年在《杂种小麦亲本优势群划分及其F_1优势分析与F_2优势利用》文中研究指明为了揭示和研究杂种小麦强优势组合的内在组配规律，本研究专门对杂种小麦亲本优势群的划分，杂种小麦F_1优势分析和F_2优势利用等问题进行了比较深入系统地研究，取得如下结果： (一)用4类11个亲本及其通过完全双列杂交配制的55个组合研究了9个性状的杂种优势和配合力，以及根据形态性状划分了有利于出现强优势组合的杂种优势群，结果表明： 1．多穗×大粒型比其它几种类型具有较高的杂种优势、超标优势，强优势组合百分率、平均特殊配合力效应和较高特殊配合力的组合百分率亦高，因此，认为多穗×大粒型是强优势组合类型。 2．F_1各性状普遍具有明显的杂种优势，各性状杂种优势大小分别为单株产量＞主穗重＞株高＞百粒重＞主穗下节长＞穗粒数＞主穗长＞主穗小穗数＞单株穗数。要获得强优势组合，3个产量构成因素中至少有两个为正向的杂种优势。 3．一般配合力和特殊配合力无必然关系，杂种优势与一般配合力相关不显着，但有一定的关系。用一般配合力较好的亲本杂交，获强优势组合的可能性较大，杂种优势与特殊配合力的正相关达极显着水平。 (二)用16个小麦品种进行RAPD标记聚类，结果表明： 1．小麦中的RAPD多态性不强，利用RAPD标记的遗传距离与小穗数杂种优势有显着的相关，但是与产量性状的杂种优势相关不显着． 2．地理差异并不代表基因组水平的差异，不同地方的品种被分为一类，同一品种的不同系可以用RAPD标记区分，说明RAPD标记可以作为小麦的一种指纹图谱用来鉴定品种。 (叁)利用8个品种和通过完全双列杂交配制的28个F_1组合和28个F_2群体，研究杂种小麦F_2优势利用的可能性，结果表明： 1．杂种小麦各种性状的遗传效应符合加性-显性模型，利用加性-显性模型预测杂交小麦F_1和F_2各性状是有效的， 2．小麦F_1代和F_2代各性状基因型的群体超亲优势之间均极显着正相关，说明欲利用F_2代杂种优势，F_1代必须具有高的杂种优势，F_1代优势越强，F_2代的优势亦越强。 4．F_2群体的株高遗传因材料不同而不同，因而对F_2群体株高与亲本株高的关系的预测比较困难，但一般情况下，亲本株高差值和F_2群体株高极差符合以下方程：Y=4.499+0.184X(R=0.56**) 在一般情况下，当亲本株高差值在30厘米以内时，其组合的F_2群体极差不超过10厘米。
谭祖猛[10]2007年在《甘蓝型油菜遗传多样性分析及杂种优势预测研究》文中认为杂种优势作为自然界一种普遍的生物学现象，是提高作物产量的一种有效途径。而遗传多样性研究是种质资源评价和杂种优势利用的基础，因此充分了解亲本之间的遗传差异，将亲本材料划分成不同的遗传类群，有助于指导强优势杂交组合的选配，从而快速有效地利用杂种优势。长期以来，人们探讨了杂种优势预测的多种方法，但均表现一定的局限性，预测效果均不理想。近年来分子标记技术的发展与应用，为深入研究作物杂种优势提供了崭新的方法和手段。本研究以49份甘蓝型油菜品系和诸葛菜、新疆野生油菜共51份为实验材料，用SSR标记和SRAP标记研究材料的遗传多样性，从分子水平揭示其遗传差异；利用3个保持系1055B、6098B、8908B和4个恢复系R1、R2、R3、R6及由保持系对应的不育系与恢复系按NCⅡ遗传交配组配的12个组合的F_1杂种共19份材料，研究甘蓝型油菜细胞质雄性不育杂种主要经济性状包括株高、有效分枝数、单株角果数、每角粒数、千粒重、单株产量、小区产量和含油量等的杂种优势，并用SSR标记和SRAP标记的遗传距离对甘蓝型油菜的杂种优势进行预测，主要研究结果如下：1．对遗传关系较远的材料，基于SSR标记和SRAP标记的聚类结果基本相似，但是对于遗传关系比较近的材料，SRAP标记聚类的结果与系谱来源更为接近；两种分子标记估算的遗传距离相关系数达到0.857，呈极显着正相关；当多态性条带数数目相同时，SRAP标记揭示的遗传距离比SSR标记揭示的遗传距离要大。2．油菜主要经济性状的中亲优势平均值分布在1.8％-39.4％之间，其中以小区产量最大(39.4％)，其次为单株产量(29.3％)，千粒重最小(1.8％)；超亲优势平均值分布在-5.3％～24.9％之间，其中千粒重和一次有效分枝数为负值，其它性状为正值，仍以小区产量最大(24.9％)；1055A×R6小区产量的超亲优势最大，达42.7％，是一个产量潜力较大的组合。3．杂交组合单株产量的特殊配合力与产量构成因子中的单株角果数特殊配合力相关系数最高(0.730)，达到极显着水平，而与千粒重特殊配合力的相关系数为负数。产量构成因子中，单株有效角果数对产量的贡献最大(72.45％)，每角粒数对产量的贡献次之(28.50％)，千粒重的贡献率最小(9.21％)，且具有负效应。因此，在培育油菜细胞质雄性不育杂交种时，对不育系、保持系和恢复系的选育都应该把单株角果数放在首位，其次是每角粒数，同时注意千粒重的副作用。4．SRAP标记估算的遗传距离与产量杂种优势的二次模拟曲线与叁次模拟曲线几乎重合，呈现出先升后降的趋势，即随着遗传距离的增加，产量杂种优势也随之增加，增加到一定值以后，产量杂种优势又随着遗传距离的增加而减少，即适当的遗传距离才能产生最大产量杂种优势。试验所用材料中含油量杂种优势没有明显规律可寻。5．SRAP标记遗传距离与小区产量的杂种优势相关系数为0.654，达到显着水平；而SSR标记算出的遗传距离与产量相关系数为0.423，相关性未达到显着水平。因此，在利用分子标记技术预测油菜的杂种优势时，SRAP标记效果更好。
参考文献：
[1]. 水稻杂种和亲本间差异表达基因与杂种优势分子机理关系初探[D]. 张转. 中国农业大学. 2004
[2]. 水稻一般配合力与杂种优势分子机理初探[D]. 宋高远. 武汉大学. 2014
[3]. 杂交稻骨干亲本“蜀恢527”产量性状及其一般配合力的遗传基础研究[D]. 张宏军. 中国农业科学院. 2012
[4]. 美洲黑杨(Populus deltoides Marsh)超亲杂种生长优势机理初探[D]. 高暝. 中国林业科学研究院. 2013
[5]. 北方粳型光温敏核不育系育性转换及杂种优势的研究[D]. 于亚辉. 沈阳农业大学. 2014
[6]. 畜禽杂种优势的实验动物（果蝇）模拟[D]. 吴宪文. 中国农业大学. 2016
[7]. 杉木杂种优势分子机理初探[D]. 洪舟. 南京林业大学. 2009
[8]. 植物杂种优势分子机理研究进展[J]. 文定青, 姚全胜, 王松标, 魏永赞, 石胜友. 安徽农业科学. 2015
[9]. 杂种小麦亲本优势群划分及其F_1优势分析与F_2优势利用[D]. 王振华. 西北农林科技大学. 2003
[10]. 甘蓝型油菜遗传多样性分析及杂种优势预测研究[D]. 谭祖猛. 中国农业科学院. 2007
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