一种玉米叶片基因组DNA快速提取新方法的初步研究

在玉米分子标记辅助育种工作中,需要对大量群体的个体样本进行分子标记分析,其中DNA的高效快速提取是关键的技术环节。以异硫氰酸胍为主要提取试剂,结合使用组织研磨器(Qiagen Tissuelyser),建立了一种玉米叶片基因组DNA的快速提取新方法。利用此方法提取玉米叶片基因组DNA,具有使用药品少、操作步骤简单、快速、成本低、DNA质量稳定等优点,通常情况下每人每个工作日可以提取300个DNA样品。此DNA提取方法可有效地用于玉米分子标记分析。     

基于全基因组重测序信息开发玉米H99自交系特异分子标记

随着基因组测序技术和计算生物学的发展,利用生物信息学的方法大规模挖掘基因组特异分子标记已成为可能。玉米自交系H99具有较强的可再生能力,是玉米转基因研究的主要供体材料,但是目前对H99基因组信息了解甚少。本研究利用高通量Illumina测序技术,对H99全基因组进行重测序,利用生物信息学手段大规模挖掘并开发了4043个H99特异性的SSR分子标记。随后利用模拟PCR策略,对开发的SSR分子标记进行电子多态性筛选,针对B73×H99、Mo17×H99和B73×Mo17三个群体亲本组合共开发2699候选的特异多态性SSR分子标记。随机挑选20对SSR分子标记对群体亲本B73、H99和Mo17进行多态性筛选,进一步证实候选的多态性具有95%的准确率。此外,基于B73参考序列对开发的多态性SSR分子标记进行全基因组染色体定位及基因注释,揭示了候选多态性SSR分子标记在全基因组及基因内的分布特征。为玉米自交系H99开发了大量的分子标记资源,同时也为快速开发品种间多态性分子标记提供了一套高效可行的分析方法。     

SNP标记在玉米分子育种中的应用

SNP是第三代分子标记技术,在玉米分子育种方面具有广泛的应用。对SNP标记的概念、特点和相关的SNP技术类型进行介绍,并从玉米遗传多样性分析、构建遗传图谱及QTL分析、全基因组关联分析、品种真实性和纯度鉴定等方面的应用进行了论述。为SNP分子标记在玉米分子育种中的利用提供一些参考。     

分子标记辅助育种在现代玉米育种上的应用及展望

玉米是重要的粮食和饲料作物,也是现代食品、医药、化学工业的重要原料作物.所以,加快玉米育种的进程,提高玉米的产量和质量是育种工作者迫切解决的问题.近年,随着分子生物学的迅速发展,遗传标记技术在玉米育种中也得到了广泛的应用,并且遗传标记的种类和数量也发生了显著的变化,即在原有的形态标记、细胞标记、生化标记基础上增加了分子标记.1 分子标记在玉米育种中的应用在玉米遗传育种方面,分子标记技术主要用于亲缘关系及遗传多样性研究、各种优势预测、QTL分析、指纹图谱构建和种子鉴定等方面.1.1 亲缘关系和遗传多样性的研究只有合理准确的划分玉米杂种优势群,建立相应的杂种优势模式,才能有效的改良玉米自交系和选配优质高产的玉米杂交组合,提高育种效率.而深入认识种质的遗传多样性,是合理发掘、开发和利用各种种质资源的前提.由于分子标记数目多,多态性丰富等特点,利用分子标记进行遗传多样性评价比以往通过形态观察和同工酶标记等手段具有更多的优势,DNA分子标记技术的发展为玉米杂种优势群的划分提供了新的方法.     

玉米耐旱相关性状的QTLs研究

干旱是影响玉米生产的主要非生物胁迫因素之一,所以玉米的耐旱性遗传改良是玉米育种的一个重要目标.随着DNA标记的应用可鉴定玉米耐旱相关性状的QTLs,为分子标记辅助育种奠定基础,给玉米耐旱性的遗传改良提供一个新的途径.本文综述了玉米耐旱相关性状QTLs的研究现状和应用并对玉米耐旱QTLs深入研究的方向作出了展望.     

分子标记技术在玉米育种中的应用

简述分子标记的种类、方法及特点。分子标记技术主要用于玉米基因标记、基因图谱的绘制、指纹分析、遗传距离测定、预测杂种优势及鉴定等方面,极大地提高玉米育种效率。     

利用RAPD分子标记分析玉米种质遗传多样性

以RAPD分子标记技术对玉米的10个品种的全基因组DNA进行PCR扩增,再用Popgene32软件和SPSS 13.0软件分析扩增结果,研究10个玉米的种质资源遗传关系。结果表明：（1）所选20个引物可扩增出214条RAPD条带;（2）所选引物扩增条带的多态性比率为86.4%,RAPD分子标记扩增10个玉米品种间的相似性系数分别在0.316-0.654之间;（3）用RAPD-PCR扩增条带的分析结果建立了遗传相关系数矩阵、构建了分子树状图、可将10个玉米品种分为3个类群;（4）RAPD分子标记适合于构建玉米的DNA指纹图谱,进行品种鉴定和遗传分析。     

玉米抗病基因一致性图谱的构建

发掘和精细定位玉米抗病基因是构建玉米抗病分子育种技术体系的重要基础。利用生物信息学手段,整理文献和玉米基因组数据库中已有的抗病基因定位的信息,借助高密度玉米分子标记连锁图谱IBM2 2005 neighbors,通过染色体映射的方法,绘制了玉米抗病基因的一致性图谱。结果显示,在试验涉及到的14种主要玉米病害的78个抗病主基因或QTL之中,抗病基因在各条染色体上呈不均匀分布,第3、第6、第10染色体上的主效抗病基因较多,第5和第7染色体上的抗病基因较少,且抗病基因呈簇集分布。研究结果为进一步发掘和鉴定玉米抗病基因和建立玉米抗病分子标记辅助育种技术体系奠定了基础。     

利用聚类分析筛选玉米杂交种SSR指纹库中鉴别能力强的标记

作物DNA指纹库构建后,如何有效应用是亟待解决的问题.本研究首先设定品种间某(些)分子标记位点遗传距离大于零者为某(些)分子标记可鉴别的品种,分析DNA分子标记鉴别品种的能力;在此基础上,设定品种间某(些)分子标记位点最小遗传距离大者为优,筛选出鉴定参试品种所需的最少标记数.然后利用聚美分析,从20个SSR标记构建的48个玉米杂交种的指纹库中,可以筛选出鉴别能力最强的标记和鉴据别效果最优的标记组合.结果表明,该方法直观、易行、快速、高效,可为指纹图谱库的高效应用提供参考.     

waxy基因功能标记开发及在糯玉米育种中的应用

为利用分子标记辅助选择加快糯玉米种质资源改良进程,以糯玉米自交系云539和普通玉米自交系昌7-2为材料,通过DNA序列测定和分析,探明糯玉米自交系云539 wx基因属于wx-D7突变类型。根据2个自交系基因组序列差异,开发出waxy基因功能标记FMD7,并通过了表型验证和通用性验证。利用开发的基因功能标记FMD7进行分子标记辅助选择,结合产量、株型和品质性状分析,获得携带wx基因的优良昌7-2改良系6个。利用本研究开发的基因功能标记FMD7进行辅助选择可加快回交转育进程,提高育种效率,为选育高产糯玉米杂交种提供材料基础,同时也为分子标记辅助选择单基因或少数主效基因控制的性状提供理论参考。     

基于株高性状的玉米EST序列与水稻基因组的比较研究

从已公布的玉米分子标记中，挑选出均匀覆盖玉米全基因组、平均间距小于10 cM的224个SSR和RFLP分子标记，从NCBI上查找这些标记所在的玉米EST或基因的原始序列，逐一与水稻数据库的序列信息进行同源性比较。结果表明：在PN<1e-5水平上，从水稻数据库中共找到16 939段同源序列，平均每段玉米的序列可以在水稻数据库中找到75.6     

Molecular markers: It’s application in crop improvement

Over the past few decades, plant genomics research has been studied extensively bringing about a revolution in the field of plant biotechnology. Molecular markers, useful for plant genome analysis, have now become an important tool in crop improvement. The development and use of molecular markers for the detection and exploitation of DNA polymorphism is one of the most significant developments in the field of molecular genetics. The presence of various types of molecular markers, and differences in their principles, methodologies and applications require careful consideration in choosing one or more of such methods. No molecular markers are available yet that fulfill all requirements needed by researchers. In this article we attempt to review most of the available DNA markers that can be routinely employed in various aspects of plant genome analysis such as characterization of genetic variability, genome fingerprinting, genome mapping, gene localization, analysis of genome evolution, population genetics, taxonomy, plant breeding, and diagnostics. The emerging patterns make up a unique feature of the analyzed individual and are currently considered to be the ultimate tool for biological individualization.     

玉米SSR分子标记技术操作流程研究进展

SSR分子标记是一种基于PCR技术的分子标记技术,以其多态性高、共显性遗传、检测简单等优点在玉米品种鉴定、杂种优势类群划分等方面有广泛的应用。DNA提取、PCR扩增、产物检测是玉米SSR分子标记的技术流程的重要环节。尽管出现了一些能够整合SSR标记流程几个环节甚至是整个流程的实验设备,但这样的仪器常常本身价格昂贵,实验药品、耗材等成本也很高。因此,近年来,科研人员对玉米SSR分子标记技术流程各步骤进行大量的优化和改进,使实验过程更加简化、高效。为此综述了玉米SSR分子标记技术流程的DNA提取、PCR扩增、产物检测3个关键环节,分析认为这一技术流程的发展体现了实验试剂集成化、实验操作标准化、实验流程自动化的总体趋势。     

基于高通量测序开发玉米高效KASP分子标记

SNP (Single Nucleotide Polymorphism)在基因组中数量多、分布广,适用于大规模、自动化基因型检测。本研究利用205份不同来源的玉米自交系全基因组重测序数据鉴定出一系列多态性高的二态性SNP位点并开发出700个KASP分子标记。其中, 202个在46个玉米代表系中得到验证的KASP标记进一步用于系统进化树构建及群体结构分析。结果显示,开发成功的KASP标记在染色体上分布均匀,平均PIC为0.463,平均MAF为0.451。基于KASP标记位点和总SNP位点的聚类分析结果高度吻合。KASP标记位点与总SNP位点的遗传距离相似性系数高达89.5%,能成功区分玉米的杂种优势群。该KASP标记可在玉米种质资源分析、连锁群构建以及杂种优势群划分等方面发挥重要作用。     

AFLP标记技术在甘薯育种中的应用进展

近年来,AFLP分子标记技术已经逐步应用于甘薯的遗传育种研究中。本文简要概述了AFLP技术在甘薯的起源、进化与亲缘关系研究、遗传多样性分析、连锁图谱构建及基因定位和分子标记辅助育种等的应用进展,并对其发展前景进行了展望。     

Breeding for provitamin A biofortification of maize (Zea mays L.)

Vitamin A deficiency is widely prevailing in children and women of developing countries. Deficiency of vitamin A causes night blindness, growth retardation, xerophthalmia and increases the susceptibility against epidemic diseases. Among different interventions of overcoming malnutrition, biofortification is the most acceptable and preferred intervention among researchers, growers and consumers. Maize is grown and consumed in those regions where vitamin A deficiency is most prevalent; thus, targeting this crop for provitamin A biofortification is the most appropriate solution. Different breeding strategies including diversity analysis, introduction and stability analysis of exotic germplasm, hybridization, heterosis breeding, mutagenesis and marker‐assisted selection are practised for exploring maize germplasm and development of provitamin A‐enriched cultivars. Genome‐wide association selection and development of transgenic maize genotypes are also being practised, whereas RNA interference and genome editing tools could also be used as potential strategies for provitamin A biofortification of maize genotypes. The use of these breeding strategies for provitamin A biofortification of maize is comprehensively reviewed to provide a working outline for maize breeders.     

Sequence characterized amplified region markers tightly linked to the dwarf mosaic resistance gene <Emphasis Type="Italic">mdm1 (t)</Emphasis> in maize (<Emphasis Type="Italic">Zea mays</Emphasis> L.)

Maize dwarf mosaic is one of the devastating and wide spread viral diseases in the world. The present investigation was carried out to develop DNA markers closely linked to the resistance gene mdm1 (t). Linkage between the markers and phenotypes was confirmed by analyzing an F₂ population obtained from a cross between a resistant parent ‘Huangzaosi’ and a susceptible parent ‘Mo17(478)’. Four AFLP markers were found in the maize dwarf mosaic resistant plants. By using (BSA) bulked segregant analysis, two of the four AFLP markers were transformed into Sequence-characterized amplified regions markers (SCARs), nominated Rsun-1 and Rsun-2. The two amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers, RHC-1and RHC-2, from the amplification products of primer combination E-AGC/M-CAA and E-AGC/M-GAA, showed linkage with the mdm1 (t) gene in a genetic distance 1.6 and 2.0 cM, respectively. The results indicate that the new SCAR markers will be valuable to distinguish resistant plants from susceptible plants in plantlets growing in seedbeds. The markers developed in this study are suitable for marker-assisted selection for maize dwarf mosaic resistance.     

Genome‐wide identification of candidate phosphate starvation responsive genes and the development of intron length polymorphism markers in maize

To develop genetic markers associated with tolerance to low phosphorus, we identified candidate phosphate starvation responsive (PSR) genes and developed their intron length polymorphism (ILP) markers in maize on a genome‐wide scale. Based on the known plant PSR genes, 161 candidate PSR genes were identified. Of these genes, 138 genes contained at least one intron and were then used to develop 606 PSR‐ILP markers by designing PCR primers to the intron‐flanking exonic regions. PCR evaluation was performed on 43 randomly selected PSR‐ILP markers in 30 maize inbred lines. Of the primers, 88.4% amplified stable and pure products in all maize inbred lines, and 53.5% of the markers showed ILP, with PIC values ranging from 0.06 to 0.80. The result of clustering analysis of the 30 maize inbred lines, based on the polymorphism of 23 ILP markers, suggests that the ILP markers developed in this study are not only efficient for genetic diversity analysis but also potentially useful for marker assisted selection for tolerance to low phosphorus.