甜玉米雄穗一级分枝数QTL定位

【目的】为改良玉米雄穗性状.【方法】以雄穗一级分枝数有显著差异的超甜玉米自交系T4和T19为亲本,构建了包含232个单株的F2群体,考察雄穗一级分枝数,利用复合区间作图法进行QTL定位.【结果和结论】结果获得一张包含77个SSR标记的遗传连锁图谱,全长868.7 cM,标记平均间距为11.28 cM,共检测到4个与超甜玉米雄穗一级分枝数相关的QTL位点,分别位于玉米第4、7、8染色体上,可解释5.08%~17.71%的表型变异.主效QTL位点qTBN-4位于第8染色体,可解释17.71%的表型变异.这些QTLs将为雄穗一级分枝数的分子标记辅助选择提供依据.     

特异玉米种质四路糯的穗行数遗传解析

【目的】玉米穗行数与产量密切相关,剖析其遗传基础对指导玉米育种实践具有重要意义。【方法】以只有4行籽粒的中国特异地方品种四路糯选系和多穗行数的自交系农531为亲本,采取单粒传法（single seed descend method, SSD）构建正反交F2:3分离群体。在北京昌平和河南新乡采用随机区组试验设计进行分离群体家系的穗行数表型鉴定。与此同时,根据玉米基因组数据库上公布的标记信息,在全基因组范围内筛选获得173个具有多态性的SSR标记,用于群体基因型鉴定及遗传图谱构建。采用完备区间作图法（ICIM）和复合区间作图法（CIM）进行玉米穗行数QTL定位和遗传效应分析,利用SAS软件GLM程序估计主效QTL对分离群体穗行数遗传变异的贡献率。【结果】表型鉴定结果表明,亲本四路糯选系与农531的穗行数平均值分别为4.0行与19.2行,F2:3家系穗行数变化范围为4.0-17.4行。利用完备区间作图法,分别对北京昌平、河南新乡的正交F2:3群体进行穗行数QTL定位,2个环境下共检测到12个穗行数QTL,分布于除第1、7染色体外的其他8条染色体上。等位变异来源分析表明,本研究定位的QTL减效等位变异全部来自少穗行数亲本四路糯选系。共有5个主效QTL在2个环境下均被检测到,其中,位于bin2.04区间内的主效位点qKRN2-1在单环境下最大可解释群体穗行数变异的18.48%,其余4个主效位点及其单环境下解释的最大表型变异分别为qKRN4-2（11.58%）、qKRN5-1(13.55%)、qKRN8-2（16.91%）和qKRN9-1(9.66%)。利用复合区间作图法,在联合环境条件下共检测到5个穗行数QTL,分布在第2、4、5、8、9染色体上,每个QTL解释的表型变异范围为6.13%-10.05%,除位于第5染色体的QTL以外,其余4个位点与完备区间作图法定位到的主效QTL区间一致。一般线性模型分析显示,在2个环境下,5个主效QTL可分别解释正交F2:3群体51.5%（北京昌平）和54.0%（河南新乡）的表型变异。还定位到2对穗行数上位性QTL位点,分布于第2,、4、9染色体上,但表型贡献率分别仅为2.90%和1.80%。【结论】穗行数减效等位变异全部来自四路糯选系,鉴定出5个玉米穗行数主效QTL,分别位于bin2.04、bin4.09、bin5.04、bin8.05和bin9.03。表明该四路糯选系可作为重要的穗行数遗传研究材料,而定位到的主效QTL可作为玉米穗行数候选基因图位克隆和玉米遗传基础研究的重要候选区段。     

基于掖478导入系的玉米雄穗分枝数QTL定位

为玉米雄穗分枝数的遗传改良和分子育种提供参考,以有掖478遗传背景的SL19-22导入系为母本与轮回亲本掖478杂交,构建F2群体,在3种生态环境下田间种植观察亲本及其F2群体的雄穗分枝数,并采用SSR标记和单标记作图法进行基因型鉴定和雄穗分枝数的QTL定位分析。结果表明:2016年在QY、SH和SF环境下,掖478亲本的雄穗分枝数分别为(17.5±2.5)个、(14.8±2.1)个和(19.0±2.4)个,SL19-22亲本分别为(10.2±2.4)个、(11.3±1.7)个和(12.9±1.7)个,F2群体分别为(12.9±2.7)个、(13.9±4.2)个和(14.5±3.8)个,且2亲本的雄穗分枝数差异达显著水平(P0.05)。在SH和SF环境下,检测到在第5染色体umc1225位点处有1个控制雄穗分枝数的QTL位点,其对雄穗分枝数表型变异的贡献率分别为24.4%和33.9%。因此,雄穗分枝数较少的SL19-22亲本可作为种质材料进行雄穗分枝数改良,umc1225则可用于玉米雄穗分枝数的分子标记辅助选择育种。     

玉米雄穗主轴长和分枝数QTL定位

合理的雄穗结构在协调玉米株型、增加生物产量方面具有重要的意义，而雄穗结构的2个重要指标分别是雄穗主轴长和分枝数。本研究利用玉米雄穗主轴长和分枝数具有显著差异的自交系Y915和郑58构建重组自交系(RIL)群体，在连续自交6代后，利用高密度分子遗传图谱在3个环境(2020年春扬州、2021年春扬州和2021年夏镇江)对玉米雄穗主轴长(TL)和分枝数(TBN)进行QTL分析。结果共检测到6个雄穗主轴长QTLs,分布于1号、8号和10号染色体上，贡献了5.10%～14.63%的表型变异；4个雄穗分枝数相关性状QTLs,分布于1号、4号和6号染色体，贡献了5.69%～10.56%的表型变异。其中在多个环境下检测到qTBN1-1位点，并且此区间上还有1个控制雄穗主轴长的位点qTL1-1。本研究将为挖掘玉米雄穗主轴长和分枝数基因和分子标记辅助品种改良提供参考。     

小麦穗部产量性状研究进展与展望

小麦穗部产量性状主要由总小穗数、穗粒数、穗长、不育小穗数等构成;穗部性状是典型数量性状。研究小麦穗部产量性状的遗传规律对小麦育种实践具有重要意义;已有较多科研工作者对小麦穗部性状等产量性状进行连锁分析或关联分析研究,结果表明在小麦21条染色体上均有控制穗部性状的QTL位点分布,但目前只有少数的QTL功能基因位点被克隆与应用,将优异等位变异辅助选择与聚合,有望突破传统育种局限,有助于解决小麦育种"卡脖子"瓶颈。     

玉米株型性状的QTL定位

理想株型是杂交种玉米育种的主要目标之一.该研究以玉米黄C×178 F2群体作为研究材料,采用SSR分子标记构建遗传连锁图谱.采用区间作图法对5个玉米株型性状进行了QTL定位.共检出11个QTLs,包括3个株高QTLs,分别可解释表型变异的8.7%,8.3%和9.0%;1个穗位高QTL,解释表型变异的13.4%;2个雄穗分枝数QTLs,分别可解释表型变异的8.2%和7.3%;4个茎粗QTLs,分别可解释表型变异的8.3%,15.9%,10.3%和6.8%,1个穗上叶平均叶向值QTL,可解释表型变异的11.1%.     

基于SNP遗传图谱定位玉米雄穗分枝数和主轴长QTLs

以玉米雄穗分枝数差异显著的自交系豫086(分枝数多)和豫M 1-7(分枝数少)杂交获得F_1,通过单粒传法获得含177个株系的F_7 RIL群体。以玉米10 kb SNP芯片进行RIL群体基因分型,构建高密度遗传图谱,并利用QTL Cartographer 2.5对郑州和海南2个环境下玉米雄穗分支数(Tassel branch number,TBN)和玉米雄穗主轴长(Total tassel length,TTL)进行QTL分析。结果表明,构建的高密度遗传图谱覆盖玉米10条染色体,包含1 792个簇,覆盖基因组长度为2 109.45 cM,相邻簇之间平均距离为1.18 cM。在此图谱基础上采用复合区间作图法,在2个环境下共检测到了24个雄穗相关性状QTLs。其中7个与TBN相关QTL分布于第3, 8和10条染色体上,单个QTL的表型变异范围是6.74%～13.88%;其余17个为与TTL相关QTL,位于第1,3,5,6,8和9染色体上,单个QTL位点可解释5.59%～18.66%的表型变异。在2个环境下检测到了一个相同的TTL相关QTL位点(qTTL1-2)和2个既控制TBN又控制TTL的QTL位点(qTBN8郑州,qTTL8郑州;qTBN8-3海南,qTTL8海南)。     

玉米穗行数遗传基础的研究进展

从分子生物学机制和主效QTL定位两个方面阐述了玉米穗行数的遗传基础,旨在为玉米分子育种提供理论参考。     

种植密度对玉米雄穗发育的影响

为了研究种植密度对玉米雄穗发育的影响,对郑单958和浚单20玉米的雄穗长度﹑分枝数、抽雄期进行了统计分析,采用石蜡制片方法观察了玉米花药的发育,醋酸洋红法测定了花粉的生活力.结果表明,随着密度增加,玉米雄穗的分化相应推迟.在高密度条件下,雄穗的穗长明显变短,分枝数显著减少,抽雄期推迟.高密度条件下花药发育迟缓,当低密度条件下的玉米花药壁形成药室内壁、中层和绒毡层时,高密度的玉米花药仅分化出孢原细胞.花粉的生活力随密度增加略有降低,但影响不显著.     

玉米雄穗性状主基因一多基因遗传的初步研究

以478×CML312和丹340×CML322等两个组合的6个世代(P1 ,P2,F1,F2,B1,B2)为材料,采用数量性状的主基因-多基因混合遗传模型,重新研究了玉米雄穗分枝数和雄穗长度的遗传.结果表明,玉米雄穗分枝数和雄穗长度在2个不同的组合中都表现为一对主基因加多基因遗传和多基因遗传等两种遗传模式.     

玉米雄穗主要性状研究进展

雄穗性状是玉米生长发育过程中重要的农艺性状。介绍了玉米雄穗与产量的关系,环境因素对雄穗的影响,并综述了前人对玉米雄穗主要性状的遗传研究及数量性状基因座(QTL)定位分析,以期为玉米高效育种、高产栽培以及深入开展玉米雄穗性状的遗传研究提供一定的理论基础。     

玉米雄穗分枝性状的数量遗传分析

以2个株型不同的玉米自交系自330和PH4CV构成的6世代群体为材料,目测计数玉米不同群体雄穗分枝数量。通过P1、P2、F1、F2、B1和B2共6个世代联合分析法,以玉米雄穗分枝数为性状,研究控制玉米雄穗分枝性状的基因遗传分离规律。结果表明:该性状在F2分离世代群体呈双峰分布,B1和B2群体分离世代呈多峰分布,说明玉米雄穗分枝性状遗传为多基因数量性状控制,且符合加性-显性-上位性多基因遗传模型(即C模型)。显性效应起主要作用,多基因遗传力较高,在74.83%～80.42%之间,若选择雄穗分枝较少的自交系必须从基础材料入手。这一研究结果为玉米雄穗分枝选择提供方法和理论依据。     

河南部分优异玉米地方品种主要农艺性状变异研究

基于SSR聚类分析,对从不同玉米类群中筛选到的46份有突出优良性状的河南地方品种进行精细的表型重复鉴定,分析了抽雄天数、吐丝天数、株高、穗位、主茎叶片数、雄穗一级分枝数、穗长、穗粗、穗行数、千粒重、穗粒重、粒长、粒宽及粒厚14个数量性状的变异情况,株型、穗型、粒型、花药颜色、花丝颜色、粒色及轴色7个质量性状的变异情况。结果表明,河南玉米地方品种数量性状频率基本符合正态分布,同时穗位、雄穗一级分枝数、千粒重和穗粒重的变幅较大,并发现一些具有独特优异性状的地方品种,对于今后的育种材料改良具有重要意义。     

玉米千粒重与主要农艺性状的灰色关联分析

[目的]计算玉米(Zea mays L.)千粒重与主要农艺性状的灰色关联度,并进行排序,为玉米育种性状选择提供理论依据。[方法]用灰色关联分析的方法研究了玉米杂交种的行粒数、抽丝期、株高、穗行数、穗长、穗粗、秃尖长、雄穗1级侧枝数目和穗位比率9个主要农艺性状与千粒重的关系。[结果]秃尖与千粒重的灰色关联度最大,其次是雄穗1级侧枝数目,再次是穗粗,穗位比率和千粒重的灰色关联度最小。[结论]玉米育种工作在保证穗行数较多、穗较长、较粗的基础上,应主攻秃尖小,雄穗1级侧枝数目多,并协调各穗粒性状。     

优良玉米杂交种植株性状杂种优势及其与亲本自交系的相关分析

以7个优良玉米杂交种及其亲本自交系为材料,研究了株高、穗位高、顶高、顶高/株高、穗上叶片数、雄穗长、雄穗分枝数、叶夹角、叶向值、叶面积、气生根层数、气生根数目、茎粗13个植株性状的表现、杂种优势及杂交种与双亲的相关性。结果表明:杂交种和自交系间各性状均存在显著差异;不同杂交种及不同性状的中亲优势(MH)和超高亲优势(HH)均存在差异,株高、穗位高、顶高、叶面积、雄穗长、茎粗、夹角、穗上叶片数、雄穗分枝数等杂种优势较大,顶高/株高、叶向值、气生根层数、气生根数等杂种优势较小;顶高、顶高/株高和穗上叶片数表现为杂交种与父本呈显著或极显著正相关;雄穗长和叶面积表现为杂交种与母本呈显著正相关;顶高、雄穗分枝数、叶夹角和叶面积表现为杂交种与中亲值呈显著或极显著正相关。     

玉米对干旱胁迫的反应和适应性Ⅱ.玉米雌穗和雄穗生长发育对干旱胁迫的反应

在人工控制和自然干旱条件下就玉米雌穗和雄穗生长发育对干旱胁迫的反应和适应性进行了深入研究。结果表明：在轻度、中度和重度干旱胁迫下，玉米植株上部节间、雄穗穗柄和雄穗长度不同程度地缩短，雄穗抽出缓慢或不能抽出，导致部分花粉在玉米植株顶部叶片形成的封闭筒内散落而成为无效花粉。干旱胁迫下雄穗分枝数和小穗数大幅度下降及雄穗长度的缩短造成的玉米雄穗花粉量明显减少，可供授粉的花粉量不足。与此同时，玉米雌穗生长发育亦受到干旱胁迫的严重影响，雌穗变短变细，基础物质不足，“库”容量显著缩小，而且，玉米雌穗花丝伸长速率下降或不能抽出。干旱胁迫下玉米雌穗和雄穗生长发育方面发生的变化最终导致玉米花期不遇，授粉受精不良，产量不可逆下降。     

深度测序鉴定玉米雄穗花器官分化期响应干旱胁迫的miRNA和其靶基因

【目的】 运用现代分子生物学及高通量测序技术,研究不同品种玉米雄穗花器官分化期响应干旱胁迫的差异miRNA和其靶基因,挖掘和鉴定与玉米发育相关的基因,分析其性状差异的信号通路及分子调控网络。【方法】 以耐旱自交系"PHBA6"和干旱敏感自交系“吉63”为研究对象,应用深度测序技术进行miRNA文库构建,鉴定其差异表达的 miRNA,对差异表达mi RNA及其靶基因进行功能注释、聚类分析及通路富集。【结果】 鉴定了总共337种前体miRNA,其中包含289种已知的miRNA和48种新的miRNA。在3个文库,两个分组中共有155种差异表达miRNA。基于GO功能分类及遗传和基因组(KEGG)的功能富集显示,这些miRNA可能通过靶向一系列与胁迫相关的基因而在干旱胁迫中发挥作用。至少55个预测的靶基因进一步被60个miRNA调控。NAC,MYB和MAPK基因家族在干旱胁迫下评分最高,在植物抗旱中重要作用。一系列miRNA与这些排名靠前的基因相关,包括miR164、miR172、miR1520、miR6158、ghr-n24、ghr-n56等。【结论】 miRNAs可能在玉米雄穗花器官分化期耐旱中发挥重要作用,miRNAs的筛选为分子辅助育种和转基因育种将提供新的靶标。     

生物技术在玉米育种中的应用

近年来生物技术在玉米育种中的应用取得了一定成果。通过转基因技术和SSR、AFLP分子标记的应用,加快了玉米研究进程,育成了抗虫、抗病、抗除草剂的玉米,有利于研究玉米群体遗传多样性,建立玉米杂种优势群,提高玉米QPM育种效率,缩短育种进程。但由于研究费用过高,基因技术与SSR标记缺乏有用的玉米基因,基因沉默现象也成为开展玉米生物技术育种的限制因素。随着生物技术的飞速发展及其研究的日趋成熟,在拓宽玉米自交系种质材料,提高杂交种抗逆、抗病性和产量,完善玉米转基因技术体系,发掘玉米高产、优质、高抗、高油、高直链淀粉基因并进行相关标记的定位等方面将发挥更大的作用,应用前景广阔。