利用分子标记辅助选择优质蛋白玉米近等基因系

为了扩增优质蛋白玉米育种新种质,用普通玉米种质转育创制优质蛋白玉米(QPM)近等基因系;利用SSR标记phi057进行辅助选择,以优质蛋白玉米种质为o2基因供体,转导、构建来自不同遗传背景普通玉米种质为受体的QPM近等基因系。结果表明：利用共显性SSR标记引物phi057在o2基因供体自交系与普通玉米受体自交系间表现多态性,能区分O2O2、O2o2和o2o2等3种基因型,来自不同遗传背景种质所构建获得的QPM近等基因系赖氨酸含量有不同程度提高,赖氨酸含量达到0.36%~0.42%,不同遗传背景受体自交系赖氨酸增加幅度9.1%~64.0%。普通玉米种质导入供体o2基因后能够提高种质赖氨酸含量。     

玉米Opaque-2基因内3个SSR位点的显性等位变异及其对赖氨酸含量的影响

以10个O2O2基因型的普通玉米自交系和3个o2o2基因型的高赖氨酸玉米自交系为材料,用3对O2基因内SSR引物phi112、umc1066和phi057进行PCR扩增产物电泳图谱分析和特异片段序列比较分析,以期了解O2位点显性等位变异对赖氨酸含量的影响。结果表明,玉米phi112、umc1066和phi057三个SSR位点均有丰富的显性等位变异,phi112位点的变异主要发生在其SSR序列的两侧,umc1066和phi057两位点的变异主要表现为SSR序列内部重复数目的变化和点突变。这些变异均对玉米籽粒的赖氨酸含量有影响。还讨论了这些显性等位变异影响O2基因的转录效率及其翻译产物对激活玉米醇溶蛋白合成能力改变的可能机制。     

玉米Opaque-2基因内3个SSR位点的显性等位变异及其对赖氨酸含量的影响

以10个O2O2基因型的普通玉米自交系和3个o2o2基因型的高赖氨酸玉米自交系为材料，用3对O2基因内SSR引物phi112、umc1066和phi057进行PCR扩增产物电泳图谱分析和特异片段序列比较分析，以期了解O2位点显性等位变异对赖氨酸含量的影响。结果表明，玉米phi112、umc1066和phi057三个SSR位点均有丰富的显性等位变异，phi112位点的变异主要发生在其SSR序列的两侧，umc1066和phi057两位点的变异主要表现为SSR序列内部重复数目的变化和点突变。这些变异均对玉米籽粒的赖氨酸含量有影响。还讨论了这些显性等位变异影响O2基因的转录效率及其翻译产物对激活玉米醇溶蛋白合成能力改变的可能机制。     

opaque 2基因微卫星标记与玉米籽粒赖氨酸含量的关系

利用opaque2（o2）基因序列内的微卫星标记phi057、phi112和umc1066检测优质蛋白和普通玉米自交系CA335及黄早四,发现phi057是共显性标记,且具有明显的多态性。利用标记phi057对BC1F1回交群体[(CA335×黄早四)×CA335]的224个单株进行检测,两种基因型o2o2和o2O2的分离比为1︰1.24,符合孟德尔遗传分离比例。进一步将群体内     

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。     

糯玉米opaque2基因近等基因系的创制

opaque2基因能够提高糯玉米赖氨酸、色氨酸等必需氨基酸的含量。用2种优质蛋白玉米(QPM)CA339和鲁2548自交系作为opaque2基因供体,25个品质较好的糯玉米自交系作为受体,利用回交技术和SSR分子标记辅助选择育种,创制糯玉米opaque2近等基因系。分子标记结果表明,不同受体以及两种供体间都存在多态性。5套创制成功的opaque2近等基因系的赖氨酸含量比其轮回亲本分别提高了59.0%、52.7%、48.5%、46.3%和61.9%,分别由0.308%、0.313%、0.309%、0.341%、0.323%提高到0.489%、0.478%、0.458%、0.498%、0.522%。本研究表明,可以利用此方法通过向不同遗传背景的多种受体导入opaque2,选取赖氨酸含量提高较大、透明表型的近等基因系,提高糯玉米的营养价值和经济价值。     

玉米o2,o16和wx基因不同聚合类型近等基因系的选育

为研究玉米高赖氨酸奥帕克-2(opaque-2,o2),奥帕克-16(opaque-16,o16)和糯性(waxy1,wx1)突变基因聚合提高营养品质的分子机理,以玉米o2,o16和wx三隐性基因聚合系QCL 8002-11(o2o2o16o16wxwx)为供体亲本,以普通玉米自交系CML 539为受体亲本,构建玉米o2、o16和wx基因不同聚合类型的近等基因系,经过多代回交和自交,利用分子标记辅助选择技术,选育出一批含有o2o16wx三隐性基因,o2o16、o2wx和o16wx双隐性基因,o2、o16和wx单隐性基因的近等基因系材料,为玉米品质的快速改良和阐明优异基因聚合提高玉米营养品质的机理提供材料基础。     

玉米高赖氨酸和糯性基因聚合材料营养品质分析

为评价玉米高赖氨酸和糯性基因聚合材料的营养品质，本研究以玉米高赖氨酸(o2、o16)和糯性(wx)基因不同聚合类型材料及其亲本为试材，利用近红外分析仪和全自动氨基酸分析仪对籽粒油分含量、总淀粉含量、蛋白质含量和氨基酸含量等指标进行分析。结果表明，与轮回亲本CML 530相比，o2、o16和wx三基因聚合材料，W 1(o2o16wx)籽粒油分含量降低了20.69%,总淀粉含量提高了4.22%,赖氨酸含量提高了72.57%。4份o2和o16两基因聚合材料，W 2(o2o16)、W 3(o2o16)、W 11(o2o16)和W 12(o2o16)籽粒总淀粉含量平均提高了2.92%;赖氨酸含量分别提高了68.55%、67.68%、49.77%、56.08%。7份o16和wx两基因聚合的材料中，W 4(o16wx)和W 5(o16wx)籽粒蛋白质含量平均增加了8.10%;W 6(o16wx)、W 7(o16wx)和W 9(o16wx)籽粒赖氨酸含量分别增加了9.84%、12.30%和8.66%。可见，这些优质基因聚合材料是品质性状遗传改良和育种应用的重要材料。     

玉米双交F1群体中SSR遗传标记位点的遗传分离分析

用高赖氨酸玉米白交系太系19和QCL 3021及糯玉米自交系QCL 5019构建了双交F1代群体[(太系19×QCL3021)×(太系19×QCL 5019)],利用SSR分子标记技术,选出o2o2 o16o16 Wxwx基因型的植株23株.然后.用3个亲本从分布于全基因组的180个SSR标记中筛选出在3个亲本问均具有多态性的SSR标记14个.最后.进行14个SSR位点在23株后代中的位点及基因型分离分析,结果为SSR位点与基因型的分离主要偏向于两个高赖氨酸玉米亲本基因型分离产生了4种正常基因型和3种异常基因型;4种正常基因型在13个SSR位点存在极显著的偏分离.这一结果对SsR标记的遗传分离及应用研究有一定的参考价值.     

水稻转高赖氨酸蛋白质基因(sb401)植株的获得及种子中蛋白质和氨基酸的含量分析

用来源于马铃薯花粉的高赖氨酸蛋白质基因和玉米醇溶蛋白基因启动子构建了一个植物表达载体。采用农杆菌法导入籼稻品种龙特甫B,PCR和Southern blot结果表明外源基因己整合到水稻基因组中,Western blot分析表明高赖氨酸蛋白质基因已在转基因水稻种子中表达。对7株转基因水稻种子的分析表明,蛋白质的含量（10.87%～13.16%）     

Simple sequence repeat polymorphism in Quality Protein Maize (QPM) lines

A set of 23 Quality Protein Maize (QPM) lines, including 13 lines developed in India and 10 lines at CIMMYT (International Maize and Wheat Improvement Center), Mexico, was analyzed using microsatellite or simple sequence repeat (SSR) markers. Polymorphic profiles for 36 SSR loci have aided in differentiating the QPM inbred lines. The study resulted in identification of SSR markers, such as bnlg439, phi037, bnlg125, dupssr34 andbnlg105, with high polymorphism information content in the selected QPM genotypes. Detection of 30 unique/rare SSR alleles could contribute to effective differentiation of 14 of the 23 QPM inbreds. An opaque2-specific microsatellite marker, phi057, also facilitated differentiation of opaque2-carrying QPM inbreds from the non-opaque genotypes. Analysis using SSR markers indicated high levels of heterozygosity in majority of the Indian QPM lines and in one CIMMYT QPM inbred, CML188. Cluster analysis using SSR data, followed by canonical discriminant analysis, clearly distinguished the Indian QPM inbreds from those developed at CIMMYT. The cluster patterns were largely in congruence with the available pedigree information of the QPM inbreds studied. The study demonstrates the effectiveness of SSR markers in QPM genotype discrimination and analysis of genetic relationships, and could potentially contribute towards effective utilization of the elite QPM germplasm in Indian maize breeding programmes. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

根据SSR标记划分优质蛋白玉米自交系的杂种优势群

利用SSR标记技术对18个优质蛋白玉米(QPM)自交系和4个代表国内主要杂种优势群的普通玉米标准测验种进行杂种优势群划分, 研究热带、亚热带QPM与温带玉米自交系之间的遗传关系. 从70对引物中筛选出39对扩增谱带清晰且具有多态性的SSR引物, 在供试材料中检测到134个等位基因变异, 平均多态性信息量为0.55. 根据扩增谱带建立0、     

玉米自交系遗传关系的SSR标记分析

选用系谱明确的和系谱来源复杂的38个玉米自交系为材料,在玉米基因组上均匀选取62个SSR引物进行遗传关系分析：(ⅰ)分析SSR引物在这些自交系中的差异程度;(ⅱ)进行自交系的类群划分;(ⅲ) 明确SSR标记在不同来源类型玉米自交系的类群划分和遗传关系分析上的应用价值。62对SSR引物共检测到238个等位基因变异,平均每个位点的等位基因数4.08个,平均多态性信息量(PIC)0.612,平均标记索引系数(MI)2.58,三个指标对标记多态性的分析不完全一致。UPGMA聚类分析将38个玉米自交系分为瑞德、旅大红骨、塘四平头、兰卡斯特、P1、P2和热带素湾7个类群,划群结果与系谱基本吻合,同时对系谱来源复杂的自交系进行分析,明确了它们的归属。     

东北地区主要玉米自交系的SSR遗传多样性分析

利用70对扩增产物具有稳定多态性的SSR标记研究了66份玉米自交系的遗传多态性。70对引物在供试材料中共检测出273个等位基因变异,每对引物检测等位基因2~7个,平均3.9个,每个位点的多态性信息量(PIC)变化于0.121~0.814之间,平均0.584。66份自交系之间的遗传相似系数变化范围0.70~0.93。UPGMA聚类分析结果表明,66份供试自交系划分为5个类群,分类结果与系谱来源基本一致,东北地区生产上主要推广杂交种的亲本大多来自不同的类群。     

优质蛋白玉米发展回顾与前景展望

优质蛋白玉米（QPM）是过去植物育种领域中取得最意想不到的成就之一，它的赖氨酸和色氨酸含量比普通玉米高，从而改善玉米蛋白质品质，因此其营养价值优于普通玉米。文章回顾了优质蛋白玉米的发展历史以及中国优质蛋白玉米研究的发展历程，提出政府支持，重视科技投入，加强研究力度，实施多学科合作尤其是现代生物技术的引进利用，加强种质资源创新与利用研究，把普通玉米自交系和杂种优势群转育为优质蛋白玉米资源，挖掘新的种质源，探索新的检测方法和应用领域，形成科研——种植——加工业——养殖业产业链联合开发是中国优质蛋白玉米研究的发展方向。