黍子矮秆突变体‘87’表型及对赤霉素敏感性分析

为探究黍子突变体株高、节间和穗部等表型差异及对外源赤霉素的敏感性,以野生型‘260’及其EMS诱变获得的矮秆突变体‘87’为试验材料,对其农艺性状、茎秆细胞学、内源激素含量及喷施外源赤霉素后的表型进行分析。结果显示:与野生型‘260’相比,矮秆突变体‘87’成熟期株高、穗长和千粒重分别下降53.3%、31.8%和1.7%;茎粗和分蘖数分别增加14.1%和113.3%。突变体株高的下降与节间数无关,主要由中下部节间长度缩短造成。经细胞学观察,矮秆突变体茎秆缩短主要是由主茎茎节纵向细胞尺寸减小所致,茎粗增加是由横向细胞数目增加造成的。喷施外源GA₃后,植株高度变化与喷施清水基本一致,成熟期矮杆突变体‘87’内源GA₁+GA₃含量显著高于野生型‘260’,可见矮秆突变体‘87’为GA不敏感性突变体,导致植株矮化并增强了抗倒伏性能,可作为黍子矮化育种的新种质。     

水稻矮杆小粒突变体dsg1的表型鉴定及粒形基因精细定位

粒形是评价水稻产量和品质性状的重要指标之一，其分子机制研究对水稻（Oryza sativa）遗传改良及品种培育有重要意义。利用EMS诱变粳稻品种TB309获得了一个矮杆小粒的突变体dwarf and short grain (dsg1)。与野生型相比，突变体dsg1株高较野生型显著降低20.35%，其矮化表型由穗长和节间长度缩短缩短所致。突变体的籽粒粒长、粒宽和粒厚分别减少15.53%、10.45%和7.26%。将突变体dsg1与9311进行杂交，获得F2群体进行表型考察和遗传分析，F2代出现表型分离，正常粒长与dsg1突变体的粒长比例符合3:1，说明该粒长突变基因是由隐性单基因控制。利用图位克隆的方法，将突变基因定位于水稻第4染色体分子标记ID2798与ID2803之间52.28 kb的区间内，并利用Gramene数据库对定位区间进行基因预测，发现该区间存在11个基因，这为该突变基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

一份水稻矮杆突变体的形态特征和基因定位(英文)

[目的]对一株水稻矮杆突变体的形态特征进行分析,同时进行基因定位。[方法]以一株矮秆突变体(潇湘矮)为研究对象进行形态观察,并以潇湘矮作母本,半矮杆材料湘早143为父本,构建群体进行遗传分析,同时利用微卫星标记进行基因定位。[结果]潇湘矮的平均株高为55cm;遗传分析结果显示所有F1株高偏向于父本,F2群体出现半矮杆植株和矮杆植株,比例接近于3:1性状分离,证实潇湘矮株高性状受1对主效隐性基因控制;将该基因定位于水稻第5染色体上,位于RM249上游,遗传距离为8.4cM。[结论]rRH是一个新的水稻矮杆基因。     

一份新的玉米永久性失绿突变体chs10的鉴定及基因克隆

【目的】利用⁶⁰Co-γ射线处理自交系齐319获得了一份新的玉米叶色突变体,对该突变体进行遗传分析、基因定位与克隆,并对候选基因的功能进行初步分析。【方法】以该突变体为亲本,构建遗传分析群体和基因定位群体;通过图位克隆技术获得关键候选基因;利用生物信息学方法分析关键候选基因的结构和进化关系;通过qRT-PCR技术检测候选基因在不同组织中的表达差异;同时运用烟草瞬时表达技术对候选基因进行亚细胞定位表达分析。【结果】鉴定了一份玉米永久性失绿突变体chs10(Permanent chlorosis 10),chs10自V2时期开始,叶片从幼苗基部到顶部逐渐由绿转黄,后期的生长发育过程中不再复绿,并且,整个植株包括叶鞘、叶环、茎秆、苞叶和雄穗也均为黄色。该突变体受一对隐性核基因控制,可稳定遗传,植株生长发育正常,可正常授粉结实。突变基因被定位于玉米第10染色体长臂标记SNP-2和SNP-3之间约0.17 Mb范围内,确定了关键候选基因Zm00001d025860,qRT-PCR结果显示Zm00001d025860在玉米根、茎、叶和叶鞘中均有表达,但在叶片中高表达,亚细胞定...     

水稻矮秆基因对节间长度的遗传控制

以籼稻品种南京１１号，一枝腊，南京６号和粳稻品种Ａ６５，矮杆黄，“盐变”为材料，配成５个杂交组合，每一组合均获得亲本Ｐ１，Ｐ２，分离世代Ｆ２和与亲本回交所得的Ｂ１，Ｂ２回交世代，分别测定其株高，穗长以及各节间长度，并对矮杆基因控制的节产是长度进行分析。结果表明：矮杆基因降低株高的作用主要表现为穗下第１节间和第２节间长度的缩短。一枝腊的矮杆主基因伴有明显缩短穗长的作用，可能属“一因多效”。     

玉米隐性矮秆突变体的遗传分析与初步定位

利用3个回交后代分离群体结合混合分群法,对发现的玉米矮秆平展叶突变体的遗传机理进行了初步分析.结果表明,该突变体主要是由于植株节间长缩短而导致株高降低,同时穗上叶夹角接近直角,表现为典型的一因多效作用.遗传分析结果表明,该材料的株高与叶夹角变异由1对隐性基因控制.利用SSR标记将该基因定位在玉米第3染色体的3.05 bin,位于SSR标记umc2265和umc2166之间,遗传距离分别为2.5和5.4 cM.     

玉米ZmCIPK23基因Mutator插入突变体的鉴定

【目的】玉米ZmCIPK23基因的候选突变体连续与玉米自交系B73回交并自交,最终得到以B73为背景的纯合突变体,为研究该基因的功能奠定材料基础。【方法】从玉米Mutator(Mu)突变体库中定向筛选到玉米ZmCIPK23基因的候选突变体。在田间种植候选突变体,利用巢式PCR对这些后代植株进行鉴定,选择阳性植株与B73杂交。通过连续的回交及自交,最终获得该基因的纯合突变体。【结果】通过PCR鉴定,获得了以B73为背景的ZmCIPK23基因纯合的突变体zmcipk23。【结论】获得了玉米Zm CIPK23基因的Mu插入的纯合突变体zmcipk23,为研究该基因的功能奠定了基础。     

调控玉米株高和穗位高候选基因Zmdle1的定位

【目的】株高是玉米株型育种的重要目标性状之一,不仅与玉米籽粒的机械化收获及抗倒伏相关,也与玉米产量密切相关。因此,挖掘玉米株高 QTL/基因并解析其功能具有重要的理论和育种价值,定位一个新的玉米矮秆基因 ZmDLE1,阐明其生物学功能,为加速改良玉米的株型提供重要的理论依据和基因资源。【方法】利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)诱变甘肃省农业科学院作物研究所自育玉米骨干自交系 LY8405,M₂后代分离获得一个单基因调控隐性遗传的玉米矮秆低穗位突变体,M₃、M₄后代能稳定遗传,命名为 dwarf and low ear mutant1(Zmdle1),通过与 Mo17 杂交构建 F₂分离群体,借助极端性状混池测序分析法(BSA-seq)及目标区段重组交换鉴定的方法,基于 Mo17 参考基因组对目标区段内的基因进行挖掘和功能注释,定位候选基因。【结果】开展了 Zmdle1 表型鉴定,突变体 Zmdle1 苗期表型与对照 LY8405 无显著性差异,成熟期植株株高和穗位高较 LY8405 分别降低 87...     

水稻花器官数目异常突变体afon1的表型分析与基因定位

【目的】研究水稻花器官数目异常突变体afon1(abnormal floral organ number1)的分子机理,鉴定出控制水稻花器官数目变化的基因。【方法】利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻品种浙农34获得一个花器官数目异常突变体作为试验材料,命名为afon1。开花期随机取突变体afon1和野生型浙农34的稻穗各5个,利用组织学和扫描电子显微镜等技术研究afon1的花器官表型、细胞学特征和花粉育性。成熟期随机取突变体afon1和野生型浙农34植株各10株,测定株高、分蘖数、穗长、每穗颖花数、每穗实粒数和千粒重等农艺性状。随机取突变体afon1和野生型饱满种子各100粒,测定发芽势和发芽率。以突变体afon1为母本,分别与野生型浙农34和粳稻品种浙农大104杂交构建2个F2群体进行遗传分析和基因定位,筛选候选基因进行DNA测序比对,构建AFON1蛋白质的空间模型并对其结构进行分析,同时对候选基因以及与花器官数目相关的基因进行实时荧光定量PCR分析。【结果】与野生型相比,突变体afon1中59.64%小穗的花器官数目发生异常,其中多数小穗仅在内稃一侧产生一个颖壳状的器官,部分小穗表现2—4轮花器官数目同时增加;株高和千粒重显著增加,而结实率显著降低。遗传分析表明,突变体afon1与野生型浙农34杂交的F1植株小穗花器官数目表现正常,F2群体中小穗花器官数目正常植株与花器官数目异常植株的分离比符合3﹕1,表明突变体afon1性状受一对隐性核基因控制,基因位于水稻第1染色体长臂端In Del标记1M5和1M18之间,物理距离为73 kb,该区间内共有6个注释基因。突变体afon1和野生型的测序比对发现,突变体afon1中的基因LOC_Os01g67430外显子中第565个碱基T突变成A,导致第189个氨基酸由色氨酸突变为精氨酸。蛋白质序列和空间结构分析表明,AFON1蛋白质序列中含有一个Lipase_3结构域,结构域内的突变导致蛋白质的空间结构发生了明显的变化。实时荧光定量PCR结果显示,LOC_Os01g67430在突变体afon1幼穗中的表达量要显著高于野生型,而在根、茎和叶中则无显著差异;穗发育早期FON1和FON2/4等调控花器官数目的基因在突变体afon1花器官中的表达量显著增加。【结论】LOC_Os01g67430为突变基因afon1,该基因通过影响花器官数目相关基因的表达而调控各轮花器官数目。     

水稻窄卷叶突变体nrl4的表型分析与基因定位

【目的】研究水稻卷叶突变体叶形变化的分子机理,鉴定出新的水稻卷叶基因。【方法】利用EMS诱变籼稻品种浙农34,获得一个窄卷叶突变体,命名为nrl4(narrow and rolling leaf 4)。在抽穗期随机选取野生型浙农34和nrl4各10株,对其进行表型观察和主要农艺性状调查等,并测定叶绿素含量;同时用Zeiss荧光显微镜观察剑叶中部叶片横切面维管束的数目并统计泡状细胞数量。以多代自交稳定的突变体nrl4为母本与野生型浙农34杂交,观察植物F_1和F_2叶片表型,统计F_2中性状分离比并作卡方测验,分析突变表型的遗传行为。利用nrl4与粳稻品种浙农大104杂交,采用F_2分离群体进行基因精细定位。利用定量表达对定位区间内5个预测的基因进行相对表达量的分析。【结果】与野生型相比,窄卷叶突变体nrl4抽穗期时全部叶片卷曲且变窄、叶绿素含量升高;株高稍有增加,结实率增大,籽粒明显变长、变窄。窄卷叶突变体nrl4功能叶夹角不同程度减小,叶形更为直立。突变体叶近轴表面特有的泡状细胞数目降低、体积变小,导致叶片向内卷曲。突变体nrl4的叶脉数减少,叶片变窄,中脉一侧2个大维管束之间的小维管束平均为4.5个,而野生型为6.0个。遗传分析表明,突变体nrl4和浙农34杂交的F_1表型正常,F_2群体中正常植株与窄卷叶突变植株的分离比符合3﹕1,表明突变体nrl4的突变性状受1对隐性核基因控制;利用SSR和In Del分子标记将nrl4定位在水稻第3染色体长臂3M11103和3M1115之间、物理距离约为53 kb的区间。在这一区间内,有5个预测注释基因,序列比对和表达分析表明在野生型浙农34和突变体nrl4之间,这些基因序列及启动子序列均未发生变化,但是LOC_Os03g19770在突变体叶片中的表达量显著增加。【结论】nrl4叶片变窄与维管束数目减少有关,叶片发生内卷与泡状细胞数目减少、体积变小有关。水稻窄卷叶突变体nrl4的性状由1对隐性核基因控制,该基因位于第3染色体In Del标记3M11103和3M1115物理距离约为53 kb的区间内,预测区间内基因序列及5′UTR区未发现碱基变异,但LOC_Os03g19770在突变体叶片中的表达量达到了野生型植株叶片的17.5倍,推测LOC_Os03g19770为候选基因。     

RBSDV-S10基因和SCMV-CP基因双价植物表达载体的构建

克隆了水稻黑条矮缩病毒（RBSDV）的外壳蛋白S10基因的片段和甘蔗花叶病毒（SCMV）的外壳蛋白CP基因的片段,将两个片段在pMD18-T Simple Vector上连接起来。获得的S10-CP片段全长为830bp,将其分别以正向和反向插入植物表达载体pMCG161,构建了含两种不同病毒来源基因的RNAi植物表达载体pMCG161-CP10,为进一步转化玉米,探索利用RNAi技术同时防治玉米矮花叶病和玉米粗缩病奠定了基础。     

QTL analysis of the developmental changes in cell wall components and forage digestibility in maize (Zea mays L.)

Cell wall architecture plays a key role in stalk strength and forage digestibility. Lignin, cellulose, and hemicellulose are the three main components of plant cell walls, and they can impact stalk quality by affecting the structure and strength of the cell wall. To explore cell wall development during secondary cell wall lignification in maize stalks, conventional and conditional genetic mapping were used to identify the dynamic quantitative trait loci (QTLs) of the cell wall components and digestibility traits during five growth stages after silking. Acid detergent lignin (ADL), cellulose (CEL), acid detergent fiber (ADF), neutral detergent fiber (NDF), and in vitro dry matter digestibility (IVDMD) were evaluated in a maize recombinant inbred line (RIL) population. ADL, CEL, ADF, and NDF gradually increased from 10 to 40 days after silking (DAS), and then they decreased. IVDMD initially decreased until 40 DAS, and then it increased slightly. Seventy-two QTLs were identified for the five traits, and each accounted for 3.48–24.04% of the phenotypic variation. Six QTL hotspots were found, and they were localized in the 1.08, 2.04, 2.07, 7.03, 8.05, and 9.03 bins of the maize genome. Within the interval of the pleiotropic QTL identified in bin 1.08 of the maize genome, six genes associated with cell wall component biosynthesis were identified as potential candidate genes for stalk strength as well as cell wall-related traits. In addition, 26 conditional QTLs were detected in the five stages for all of the investigated traits. Twenty-two of the 26 conditional QTLs were found at 30 DAS conditioned using the values of 20 DAS, and at 50 DAS conditioned using the values of 40 DAS. These results indicated that cell wall-related traits are regulated by many genes, which are specifically expressed at different stages after silking. Simultaneous improvements in both forage digestibility and lodging resistance could be achieved by pyramiding multiple beneficial QTL alleles identified in this study.     

玉米品种抗矮花叶病的介体传播研究初报

以中玉4号为试验材料,以江苏南京、东台田间自然发生的玉米病株为接种毒源,分析了一种新的玉米矮花叶病抗病类型。汁液摩擦接种试验结果表明,2￣3叶龄期中玉4号和高感品种掖单13一致,发病率均为100%,随着叶龄的增大,中玉4号发病率显著下降。蚜虫传毒结果表明,当接种蚜量由5头增至30头时,掖单13的发病率从5%增至100%,而与此同时中玉4号的发病率为0%。自然和人工接种条件下,饲养在中玉4号和掖单13上玉米蚜的生活力基本一致。综上所述,幼苗期中玉4号对SCMV-MDB表现为高度感病,6叶龄期后具有较强的成株期抗性,对玉米蚜无抗生性,即中玉4号对玉米矮花叶病的抗性表现为抗介体传毒过程而非抗病原病毒本身。     

留膜留茬免耕栽培条件下旱作玉米生长季土壤氮素供应动态特征

为了明确留膜留茬免耕栽培模式对旱地玉米生长季土壤氮素供应动态的影响。试验设2个处理：全膜双垄沟播栽培（CK）、留膜留茬免耕栽培（T），分析了玉米生长季土壤全氮、硝态氮（NO-3-N）、碱解氮、铵态氮（NH+4-N）在0~100 cm土层分布的差异。结果表明：NO-3-N和NH+4-N含量变化主要集中在0~20 cm土层，整体上从表层到底层依次降低。玉米整个生育期0~20 cm土层，T处理的NO-3-N和NH+4-N含量显著低于CK，0~10 cm土层降幅分别为24.7%~59.9%和4.4%~46.8%，10~20 cm土层降幅分别为20.5%~58.0%和8.7%~31.7%；玉米进入拔节期后，20~100 cm土层T处理的NO-3-N和NH+4-N含量出现明显的累积效应。栽培方式改变了全氮及碱解氮含量的垂直分布特征，不同栽培方式各生育时期全氮及碱解氮含量整体上随土层深度增加呈下降趋势，以表层0~20 cm含量最高。在0~20 cm土层，T处理的碱解氮含量在玉米进入抽雄期后显著低于CK，0~10 cm降幅在0.3%~26.0%，10~20 cm降幅在17.7%~23.8%。因此，玉米整个生育期0~20 cm土层留膜留茬免耕栽培的NO-3-N和NH+4-N供应量显著低于全膜双垄沟播栽培，引起玉米拔节后碱解氮含量供应不足，是留膜留茬免耕栽培玉米生育后期出现早衰的原因之一。     

施锰微肥对镉污染土壤中玉米生长及镉吸收分配的影响

为定量研究锰(Mn)对镉(Cd)污染土壤的修复效果,以低(5 mg·kg~(-1))和高(10 mg·kg~(-1))Cd污染棕壤为供试土壤,通过盆栽培养试验,研究施加不同浓度的MnSO4(20、200、2 000 mg·kg~(-1))对土壤Cd形态、玉米生长和体内Cd吸收、Cd亚细胞分布的影响。结果表明:施Mn可以显著改变土壤中Cd的赋存形态,与对照(未施加Mn)相比,土壤可交换态Cd含量降低了4.75%～30.81%,且随着Cd浓度的增加,可交换态Cd降低比例逐渐增大。适量的Mn(20、200 mg·kg~(-1))可以促进玉米根系的生长,提高玉米各部位生物量,增产11.42%～17.51%,但过量的Mn(2 000 mg·kg~(-1))则会对玉米产生一定的毒害作用,导致减产。Mn降低了土壤中Cd的生物有效性,从而抑制玉米对Cd的吸收,籽粒Cd含量在低Cd污染土壤中降低了46.15%～53.85%,在高Cd污染土壤中降低了38.37%～52.33%。同时Mn增加了细胞壁对Cd的沉积和液泡区隔化作用,促进Cd在根部的固持,从而降低其向地上部转运。研究表明,Mn的施加对低Cd污染土壤的钝化效果优于高Cd污染土壤,适量的Mn更有助于玉米的生长发育以及降低玉米体内的Cd含量。     

玉米叶序对生候选基因筛选及克隆

根据近等基因系对生叶序玉米H4D与互生叶序玉米H4d的转录组测序数据筛选出的差异基因,结合玉米对生基因OPP-1和OPP-2的SSR分子标记定位,将19个玉米对生叶序差异基因进行了染色体定位。利用比较基因组学和生物信息学分析对染色体定位的差异基因进行了详细分析,发现11个对生叶序差异基因具有同源基因报道,对其进行荧光定量PCR验证后发现基因表达量变化与转录组数据较为一致,其中8个基因在对生中表达量显著提高,3个基因在对生中表达量下降。结合差异基因染色体定位与同源性分析,筛选确定了SSR标记定位之间的5个差异基因作为候选基因。启动子分析表明这些基因启动子区域发现了多个与激素和光信号诱导相关的作用元件。以对生玉米近等基因系H4D和H4d的四叶期茎尖生长点c DNA为模板,对候选基因进行克隆,成功克隆出GRMZM2G077744_T01,GRMZM2G064845_T01和GRMZM2G348959_T01基因。经测序和氨基酸序列比对,发现在H4D和H4d中,GRMZM2G077744_T01基因氨基酸序列同源性为97.30%,GRMZM2G064845_T01同源性为98.85%,GRMZM2G348959_T01同源性为98.50%。氨基酸序列上的差异可能与玉米叶序对生变异具有密切关系。     

玉米推广品种与品种资源抗病毒病苗期鉴定初报

通过苗期人工接毒 ,对当前推广的 3 8个杂交种、1 8个自交系玉米品种进行了抗玉米矮花叶病毒鉴定 ,调查了 4 3 8个品种资源材料田间自然感染玉米矮花叶病毒和玉米粗缩病毒的情况。鉴定出高抗玉米矮花叶病毒的玉米杂交种 1 4个、自交系 6个 ,分别占供试材料的 3 6 84 %和 3 1 58% ,品种资源中存有大量的抗性材料 ,抗玉米矮花叶病和玉米粗缩病的材料均在 70 %以上     

土地利用方式对荒漠土壤有机碳和养分含量的影响

以未开垦荒漠土壤为对照,研究土地利用方式对荒漠土壤有机碳、全氮和速效磷含量的影响.结果表明,与未开垦荒地相比较,玉米地和刺槐苗圃地土壤总有机碳含量在0-20 cm土层深度分别增加了32%-68%和27%-136%,但是苜蓿地仅在0-10 cm土层增加了48%.在0-20 cm土层深度,玉米地颗粒有机碳含量增加了143%-167%,而苜蓿地和刺槐苗圃地则仅在0-10 cm土层分别增加了217%和550%.在0-30 cm土层深度,玉米地和刺槐苗圃地矿物结合态土壤有机碳含量与未开垦荒地之间差异不显著,而苜蓿地则显著低于未开垦荒地.不同土地利用方式之间矿物结合态有机碳含量的这种变化主要是由于土壤粘粒含量的变化所引起(r=0.69,P<0.01).玉米地和刺槐苗圃地0-30 cm土层土壤全氮含量分别增加了61%和64%,而苜蓿地全氮含量变化不大;玉米地和刺槐苗圃地0-30 cm土层土壤速效磷含量变化不显著,而苜蓿地则降低了80%.