基于玉米重组自交系籽粒脱水速率的相关性状分析

以脱水速率慢的玉米自交系郑58与脱水速率快的自交系KW1A139为亲本,构建了含有650个家系的重组自交系(recombinant inbred lines,RILs)群体,对籽粒脱水速率、穗轴含水量、籽粒含水量3个性状进行初步分析。结果表明:籽粒含水量和穗轴含水量呈极显著正相关,籽粒脱水速率与穗轴含水量和籽粒含水量呈极显著负相关;RILs群体各性状分离明显,且基本符合正态分布,表现为数量性状遗传特点,是较为理想的作图群体。     

抗玉米纹枯病早代材料分子标记辅助选择的初步研究

本研究利用已定位的两个SSR标记phi116和umc1044对CML270×掖478的145个F2:4家系进行玉米抗纹枯病分子标记辅助选择。结果表明,单个标记和两个标记选择对抗病家系和感病家系中选率差异不大。利用phi116和umc1044分别选择与抗病亲本CML270相同带型的家系,抗病家系中选率分别为27.3%和20.0%,选择与感病亲本掖478相同带型的家系,感病家系中选率分别为95.8%和93.3%;同时使用phi116和umc1044时,抗病家系中选率为29.5%,感病家系中选率为93.8%。利用标记phi116和umc1044对玉米纹枯病抗病材料进行早代选择是有效的,可淘汰大量感病家系,大大减轻工作量。     

玉米o16基因回交渗入o2系的分子标记辅助选择

在高赖氨酸玉米育种中,主要是以玉米opaque-2(o2)突变体作供体回交转育培育亲本材料,再行培育高赖氨酸杂交种。但是,迄今培育的o2玉米系及其杂交种的籽粒赖氨酸含量约为0.4%,不能满足食用和饲用的需求。为了提高o2玉米的赖氨酸含量,本研究利用一个新的高赖氨酸突变基因opaque-16(o16)的载体QCL3021作供体,o2玉米系太系19为受体,将o16基因回交渗入o2玉米系。在回交的每一世代及随后的自交世代,用o2基因内的SSR标记umc1066和o16基因的连锁SSR标记umc1141进行前景选择,再对中选单株进行全基因组SSR标记的背景选择,最后用染料结合赖氨酸法测定籽粒赖氨酸含量,以便保证筛选出遗传背景恢复率和赖氨酸含量均高的目标单株。在BC₂F₄代,获得携带o2和o16基因的家系17个,其遗传背景与o2玉米系相当(恢复率为92%~95%),赖氨酸含量为0.469%~0.599%。其赖氨酸含量比普通玉米平均提高约122.63%;比高值亲本太系19(o2o2)平均提高约22.33%,增幅为6.11%~35.52%;比低值亲本QCL3021(o16o16)平均提高约65.86%,增幅为43.87%~83.74%。表明采用标记辅助选择技术将o16基因回交导入o2玉米,能有效提高玉米籽粒的赖氨酸含量,对高赖氨酸玉米的遗传改良和育种具有重要意义。     

玉米籽粒生理成熟后自然脱水速率QTL的初步定位

以吉846(脱水快,1.18%d-1)和掖3189(脱水慢,0.39%d-1)为亲本衍生出的232个重组自交系(F7)为作图群体,构建了具有101个SSR标记位点的玉米遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组1941.7cM,标记间平均距离为19.22cM。通过1年2点试验(双城和哈尔滨,2007年)评价了232个重组自交系籽粒生理成熟后的自然脱水速率。采用WinQTL2.5对该性状数量性状位点(QTL)进行了初步定位和遗传效应分析,结果共检测出9个显著影响玉米籽粒生理成熟后自然脱水速率的QTL,分别位于第2、第3、第4、第5和第6染色体上,加性增效作用均来源于亲本吉846。其中在第2和第6染色体上的2个QTL(qKdr-2-1和qKdr-6-1)在2个环境下均稳定表达,分别位于SSR标记bnlg198～umc1516之间和phi126～phi077之间,其累积表型贡献率为15.49%。具有较快脱水速率的等位基因均来自吉846。所检测到的QTL将在分子辅助选育具有较快脱水速率的材料中具有较大的应用潜力。     

玉米出籽率、籽粒深度和百粒重的QTL分析

为研究玉米出籽率、籽粒深度、百粒重的遗传机制,以豫82×沈137组配的229个F_2:3家系为试验材料,采用复合区间作图法进行QTL定位分析。在3个环境下共检测到10个QTL。其中,控制出籽率、籽粒深度、百粒重相关QTL分别为3个、3个和4个,它们的联合贡献率分别为35.5%、28.1%和39.0%。位于第1染色体上介于标记umc1335与umc2236之间控制出籽率的QTL qKR1b和位于第9染色体上介于标记bnlg1209–umc2095之间控制百粒重QTL q100-KW9b,分别解释18.9%和11.7%的表型变异,且作用方式为加性效应,分析表明这些区域可能包含调控玉米籽粒性状关键基因,对剖析玉米产量形成机制具有重要的参考价值。     

一个新的抗玉米矮花叶病基因的发现及初步定位

由SCMV引起的矮花叶病是我国的主要玉米病害之一, 鉴定和发掘新的抗病基因对于玉米抗病遗传育种具有重要意义。以抗病自交系海9-21和感病自交系掖478杂交的一个BC₂F₃群体为试验材料, 通过人工接种矮花叶病毒进行抗病性鉴定, 发现该分离群体中抗病植株与感病植株数符合1∶3的分离比例, 推测其抗病基因是由1对隐性基因控制。抗感池和SSR标记连锁分析表明, 存在一个新的玉米矮花叶病隐性抗病基因(或等位基因), 将该基因命名为scm3。scm3基因来源于抗病玉米自交系海9-21, 位于第3染色体短臂3.04~3.05区域, 在SSR标记umc1965和bnlg420之间, 遗传距离分别为45.7 cM和6.5 cM。连锁的标记还有umc1307、umc2265、bnlg2241和umc2166, 它们与scm3之间的遗传距离分别是8.3、13.3、15.5和19.7 cM, 这些SSR标记与scm3基因在染色体上的排列顺序为umc1965—scm3—bnlg420—umc1307—umc2265—bnlg2241—umc2166。     

玉米自交系耐盐鉴定相关SSR标记的开发

玉米是中国主要粮食作物之一,培育耐盐玉米品种可以有效地保持其在盐渍土壤条件下的产量稳定性。本研究通过主成分分析法(PCA)对69份玉米自交系进行耐盐性鉴定和评价,并从中选取耐盐和盐敏感材料各10份,并以上述20份自交系为试验材料,从本实验室构建的郑58/昌7-2连锁图谱第5连锁群的24个SSR引物中。通过各位点等位变异耐盐性的方差分析,检测到4个耐盐相关的SSR标记(umc1416,umc1349,umc2295和umc1686)。研究结果可为分子标记辅助耐盐鉴定、创制优异耐盐育种材料提供分子水平上的依据。     

成熟期玉米自交系籽粒含水量的快速测定方法

为探索一种快速、无损的玉米籽粒含水量田间测定方法,本研究以297份玉米自交系为材料,通过保定和辛集2年的田间试验,采用烘干法和探针式水分测定仪分别测定成熟期玉米茎秆、苞叶、穗轴和籽粒的含水量。结果表明,成熟期玉米籽粒含水量与雄穗穗柄、苞叶和穗轴含水量均呈极显著正相关,且达强相关水平;对同一部位,水分测定仪和烘干法测定的含水量差异极显著,但两者呈极显著正相关;构建了通过水分测定仪测定的穗轴和苞叶含水量预测籽粒含水量的线性方程:Y=-1.864+0.603 X_1+0.411 X_2,(p=3.92×10~(-12));利用30个自交系的测定结果对线性方程预测的符合程度进行检验,籽粒含水量预测值与实测值的相关系数为0.73,表明该方程有效,可用于玉米籽粒含水量的预测。     

利用种子性状QTL定位高油玉米淀粉含量QTL

以普通玉米自交系8984与高油玉米自交系GY220为亲本组配得到284个F2:3家系群体,利用185个SSR标记构建玉米遗传连锁图谱。通过包含母体效应的种子性状QTL作图方法对玉米籽粒淀粉含量进行QTL定位和效应分析,共检测到7个与淀粉含量相关的QTL,分别位于第5,8,10染色体上,除qSTA8-3的遗传作用方式表现为加性外,其余QTL作用方式为部分显性。单个QTL贡献率为5.87%～10.93%,累计贡献率为53.37%。所有QTL的增效基因均来自普通玉米亲本8984。淀粉含量QTL qSTA5-2贡献率较大,可以作为进一步精细定位的主要目标QTL。     

基于高密度SNP标记对玉米籽粒相关性状的QTL定位

高产是玉米育种的主要目标之一,而玉米籽粒是产量构成最重要的因子。本研究以‘T32’与‘齐319’为亲本构建118份F2:3家系的双亲分离群体为材料,通过对不同家系的3个籽粒性状(粒长,粒宽和粒重)进行评价,结合高密度SNP标记的基因型鉴定结果,利用IciMapping 4.2软件中的复合区间作图法对粒长、粒宽和粒重进行了QTL定位。共检测到11个QTL,其中控制粒重、粒长和粒宽的QTL分别为2、2和7个,单个QTL可解释4.03%～11.34%的表型变异。研究结果将为玉米籽粒性状的遗传改良提供更多的遗传位点,也为后续的精细定位以及候选基因功能研究提供科学支持。     

利用种子性状QTL定位高油玉米蛋白质含量QTL

利用普通玉米自交系8984与高油玉米自交系GY220为亲本构建了284个F2∶3家系群体及含有185个SSR标记的玉米遗传连锁图谱。通过包含母体效应的种子性状QTL作图方法对玉米子粒蛋白质含量进行定位和效应分析,共检测到4个QTL,位于第5和第8染色体上。除qPRO8-2遗传作用方式表现为加性外,其余QTL作用方式均为部分显性。单个QTL贡献率为3.86%~5.17%,累计贡献率为18.54%。所有QTL的增效基因均来自高油亲本GY220。     

玉米抗灰斑病QTL元分析及其验证

玉米灰斑病是危害玉米生产的主要病害之一,目前对抗灰斑病基因数目、位置及作用方式仍然不清楚,这严重制约着玉米抗灰斑病育种进展。本研究利用元分析方法分析并整理了14篇玉米抗灰斑病QTL文献的信息,共筛选确定了13个一致性QTL区间。利用以自交系81162为轮回亲本、自交系CN165为非轮回亲本构建的回交导入群体根据连锁不平衡原理对13个一致性QTL进行验证,在13个一致性QTL区间共获得20多个偏分离位点。第1和第4染色体上偏分离最严重,其他染色体上偏分离度较小。说明第1和第4染色体上存在着效应较大的抗病QTL。第1染色体标记umc2227、bnlg1832、umc1243、umc2025、umc1515、umc1297、umc1461处供体基因频率均在50%以上,可能存在几个连锁的抗病基因。第4染色体上基因位于标记bnlg2291和umc1194之间。研究为精细定位供体CN165中第1和第4染色体上的抗灰斑病QTL奠定了基础。     

玉米籽粒产量所潜在的生理过程的数量遗传分析

极少有人研究玉米籽粒产量和其生理过程之间的遗传关系和两者问的相互关系。本研究旨在建立玉米籽粒产量的遗传和籽粒产量与生理组成成分问的相互关系，检验籽粒产量的遗传及其组成过程（即加性和非加性遗传效应）。利用北卡罗琳纳Ⅱ设计将三个雄性自交系和四个雌性自交系进行配对，自2000年至2002年在安大略省对21个杂交种进行了评价。     

玉米生育期QTL定位及上位性互作效应的遗传研究

为了探讨玉米生育期的遗传规律,以自交系N6和BT-1为亲本组配了重组自交系(Recombinant inbred line,RIL)群体,利用207个微卫星标记构建分子标记遗传连锁图谱,对生育期相关的抽雄、吐丝和散粉3个性状进行QTL定位,并进行上位性效应分析。结果表明,在第1染色体umc1676-umc1590区域和第2染色体的umc1422-umc1776区域存在共同控制抽雄、吐丝和散粉3个性状的稳定的QTL位点。生育期3个性状QTL的上位性分析,都检测到3对加性×加性上位性互作效应,分别可以解释3.78%~5.43%,1.24%~2.36%和3.27%~4.04%的表型遗传变异。上位性效应是生育期性状的重要遗传基础。     

不同玉米品种籽粒脱水速率相关分析及快速测定

为了探究玉米籽粒含水量和脱水速率在各个生长时期变化趋势及其相关性,本研究以‘浚单1538’、‘高玉1668’、‘浚单18’共3个不同玉米单交种为材料,利用相关分析和回归分析模型对主要农艺性状进行了分析。结果表明不同类型品种籽粒含水量和脱水速率差异较明显,变化趋势不尽相同。籽粒含水量、整穗含水量和穗部叶片含水量呈显著正相关,与穗上节和苞叶含水量有较强的正相关,与地上第三节和穗上节穿刺力有较强的负相关性,但均未达到显著水平。籽粒脱水速率与整穗脱水速率呈显著正相关,与地上第三节和穗部叶片脱水速率负相关性较强,但未达到显著水平。利用探针式水分测定仪测量玉米整穗含水量与烘干法水分数据呈显著正相关,建立了计算玉米籽粒真实水分读数的数学模型：y=1.565x-91.455 (R ²=0.63),优化了利用探针式水分测定仪进行籽粒含水量测定的方法,利用籽粒水分校正值分析籽粒脱水速率相关性状与烘干法结果基本一致。利用探针式水分测定仪测定茎秆含水量和叶片含水量与烘干法相关性较小。     

玉米抗灰斑病基因的分子标记

玉米灰斑病是我国玉米生产中的重要病害,培育和种植抗病品种是防治此病的有效途径.1年内在3个灰斑病重发区选取64份我国常用玉米自交系进行了抗灰斑病鉴定,分别筛选出高抗、抗病和中抗自交系2份、15份和12份.采用集团混合分组分析法,分别以10个抗病和10个感病玉米自交系基因组DNA构建抗病基因池和感病基因池.从100对AFLP引物组合中筛选出54对在抗感基因池间呈多态性的引物,进一步在组建抗池和感池的20份自交系之间检测到8个多态性片段.通过片段的回收、克隆和测序,将其中的P51M38-100扩增片段转化为SCAR标记(SCAR-100).利用SCAR-100标记分析64份玉米自交系的基因型,结合田间抗病和感病表型进行相关分析,卡方测验表明SCAR-100标记与抗灰斑病显著相关.采用Mo17×黄早四群体(190个F2单株)和X178×B73群体(181个F8家系),结合已构建的SSR和AFLP标记连锁图谱,均将SCAR-100标记定位于第3染色体上,分别位于SSR标记umc1399-bnlg1754和umc1320-bnlg1754之间.开发抗病基因的分子标记可为分子标记辅助育种提供基础.     

利用TRAP标记分析玉米遗传多样性的研究

本研究利用24对TRAP引物对16个玉米自交系进行了遗传多样性分析,目的是探讨利用TRAP标记进行玉米种质资源遗传多样性分析和杂种优势群划分的价值及可行性.结果共扩增出475条具多态性的谱带,平均多态性信息量为0.9044,平均多态性比率为84.8%.通过聚类分析将16个自交系分为5个类群,其划分结果与系谱分析结果基本一致.表明TRAP标记是一种适合于玉米种质遗传多样性研究的分子标记.     

大田环境下玉米抗旱相关性状QTL定位

干旱是世界范围内导致玉米产量损失的主要因素。为了阐明玉米抗旱性的遗传基础并定位相关的数量性状位点,利用抗旱自交系临1和敏感的湘97-7组配160个F2:3家系定位群体,于2011年在湖南省作物研究所和长沙县高桥镇,分别在大田干旱胁迫和正常水分条件下进行表型鉴定。所考察性状包括抽雄至吐丝间隔、株高、千粒重和产量,用抗旱系数来衡量抗旱性。结果表明,110个SSR标记构建连锁图,图谱总长1246.1 cM,标记间平均距离11.33 cM。抗旱相关性状定位的QTL介于8～14个,共检测到43个QTL。单个QTL解释的表型变异为6.27%～18.27%。不同水分条件下定位到的QTL大多数不相同,表明对干旱胁迫的适应存在不同机制。抗旱性相关性状定位到的QTL,除第2和10染色体外,在其它染色体上都有分布,主要集中在第1染色体1.02-03区域和1.06-07区域,以及第3染色体3.04-05区域。第1染色体标记umc2224和bnlg176区间同时检测到与株高、千粒重和产量有关的QTL簇;标记bnlg1556和umc1128区间检测到与抽雄至吐丝间隔和产量有关的QTL簇。第3染色体标记umc1773和umc1311区间同时检测到与株高、千粒重和产量有关的QTL簇。这些QTL簇可能有助于通过分子标记辅助选择的方法提高干旱地区玉米的抗旱性。     

玉米自交系成熟期籽粒含水量分析

机收籽粒已成为玉米生产发展的必然趋势,玉米成熟期籽粒含水量是限制品种是否适合机收的重要因素之一。本试验以69份不同杂种优势群的玉米自交系为材料,采用电子水分测定仪测定法和烘干法2种方法测定1点2年间的成熟期籽粒含水量,构建了2种方法的标准曲线y=0.749 x+10.56,R2=0.568,2种方法的相关性较小;通过对不同自交系籽粒成熟期含水量分析,结果表明,自交系成熟期籽粒含水量受气候因素影响较大;对不同杂种优势群进行分析表明:NSS,国内瑞德分别与其他4个类群间存在显著性差异;塘四平头,SS与二环系之间差异不显著,与其他2个类群间存在显著性差异;筛选出成熟期籽粒含水量稳定且低于25%的自交系有HM 1、PH 6982、PH 6WC、农系4596、农系4603。     

玉米籽粒中花色苷和黑色素含量的QTL分析

花色苷和黑色素是黑玉米籽粒中重要而有益的化学成分,深入开展其QTL定位研究,对于色素相关基因的克隆与转化和分子标记辅助育种,具有重要的理论意义和应用价值。本文利用一个黑玉米自交系SDM为共同父本,分别与白玉米自交系木6和黄玉米自交系Mo17杂交,构建2个相关F_2:3群体(分别缩写为WD和YD),对玉米籽粒中花色苷含量(ACK)和黑色素含量(MCK)进行QTL分析。结果表明,黑玉米SDM籽粒中的花色苷和黑色素含量均极显著高于木6和Mo17,2种色素含量间呈极显著正相关。2个群体中共检测到17个色素相关的QTL,其中与花色苷含量相关的QTL在2个群体中各4个,分布在第4、第6、第7和第10染色体上,与黑色素含量相关的QTL在WD和YD群体中分别为4个和5个,分布在第1、第2、第6、第7和第10染色体上。2个群体检测到QTL的数量、分布和对表型的贡献率均高度一致,而且解释花色苷含量和黑色素含量变异大的QTL在2个群体中均有成簇分布的现象,主要表现在bin 6.04处的标记区间umc1796~mmc2006内和bin 10.04处的标记区间umc2043~bnlg1028内,分别解释表型变异的12.7%~21.3%和8.6%~21.3%。它们可能是一因多效的同一QTL或者是在该区段内紧密连锁的不同QTL。上位性分析表明,2个群体中检测到的上位性QTL的数量、位置和对表型的贡献率差别均较大,WD群体的上位性效应明显大于YD群体,说明上位性效应对遗传背景更加敏感,需要进一步深入研究贡献率大的上位性QTL及其利用。