玉米骨干自交系品质基因SSR标记遗传多样性研究

选用玉米品质基因第2条染色体上的2对和第7条染色体上的3对SSR引物,对32个玉米自交系材料进行遗传多样性分析。结果表明:不同引物在不同自交系间多样性范围与程度都不相同,umc1066具有最好的多态性,带型稳定,重复性好。在o2基因内的SSR标记区域变异具有独立性,并非保守序列。具有o2基因的自交系与不具有o2基因的自交系,在基因的等位区段具有明显差异;在都具有o2基因的自交系间o2基因区段内的SSR标记具有多样性;具有o2基因的材料与优良自交系之间具有较好的多态性。     

纯合o_2o_2背景下玉米胚乳硬质度与赖氨酸含量的遗传研究

为快速解决优质蛋白质玉米容重低、易感穗腐病的缺陷,大幅提高优质蛋白质玉米新种质的品质,采用SSR分子标记辅助选择的方法检测了回交转育的高赖氨酸近等基因系的基因型,确定这些材料确实在o_2位点纯合,对纯合o_2o_2背景下玉米F_1代籽粒进行观察和测定容重,并测定F_2代籽粒产量、容重和赖氨酸含量。结果表明:F_1代籽粒胚乳硬质度存在明显的母本效应;F_2代籽粒赖氨酸含量与F_2代籽粒容重呈不显著负相关;对同一杂交组合的不同近等基因系家系穗行而言,籽粒产量和赖氨酸含量差异均较小,而籽粒容重存在较大差异;不同杂种优势类群杂交组合近等基因系家系内部F_2代籽粒容重和赖氨酸含量测定结果表明,杂交组合Q478×QC72的部分家系组合胚乳硬质度与赖氨酸含量达到了相对完美的结合。     

玉米奥帕克-16和奥帕克-2突变的BC2F2∶3近等基因材料的SDS-PAGE分析

为了探知玉米opaque-16(o16)、opaque-2(o2)高赖氨酸突变和普通玉米的蛋白质表达差异,构建了BC2F2∶3世代o16和o2的近等基因材料.结果表明,突变o16、o2近等基因材料与其普通玉米之间,其植株形态相近,但籽粒胚乳质地相异,o16、o2近等基因材料的胚乳不透明,而其普通玉米的胚乳透明.经蛋白质...     

玉米高赖氨酸突变奥帕克-2和奥帕克-16近等基因系的营养品质分析

为了评价高赖氨酸玉米近等基因系的品质,以便为其遗传与应用研究奠定基础,用近红外分析仪分析了玉米高赖氨酸突变奥帕克-2(o2)和奥帕克-16(o16)近等基因系BC5F3种子的营养品质。结果表明:普通玉米自交系QCL2179和QCL2180籽粒的赖氨酸、油分、蛋白质和淀粉平均含量分别为0.33%、6.26%、13.51%和65.94%。其o2近等基因系籽粒的赖氨酸、油分、蛋白质和淀粉平均含量分别提高了22%、15%、16%和1.7%。其o16近等基因系不透明和带修饰基因胚乳籽粒的赖氨酸、油分、蛋白质和淀粉平均含量分别提高了21%、18%、-16%和1.5%。其o16近等基因系半不透明(透明度较低)胚乳籽粒的赖氨酸、油分、蛋白质和淀粉平均含量分别提高了3%、-3.5%、-5%和1.5%。可见,o2近等基因系、o16不透明和带修饰基因胚乳近等基因系可作为o2和o16两基因遗传研究和应用的重要材料。     

分子标记在优质蛋白玉米（QPM）育种中的应用

 与opaque-2（o2）基因紧密连锁的分子标记，可以有效地用于优质蛋白玉米育种。本研究利用SSR标记，检测了QPM群体中群13、中群14内o2基因的频率分布，发现中群13、中群14在o2基因位点基因频率发生了改变。检测了从QPM群体中选育的高代系中o2基因的频率，发现在CA、CD、CB和R高代系中o2o2基因型频率分别为91.7%、80.0% 、0.0和100%。表明用常规方法选育QPM自交系，不能有效地保证o2基因纯合。为了拓宽QPM种质基础，利用分子标记追踪普通玉米与QPM自交系回交后代的o2基因，将普通自交系转育为QPM，结果表明非常有效。     

利用SSR标记划分微胚乳超高油玉米的杂种优势群

利用SSR分子标记研究了50份微胚乳超高油玉米自交系的遗传变异。从64对SSR引物中,选出扩增带型稳定的58对引物进行遗传多样性分析,共检测出207个多态性条带,涉及58个SSR位点,平均每个位点检测到的等位基因变异数为3.569个,变化范围2~7个;平均PIC值为0.560,变化范围从0.232到0.784。经遗传多样性和聚类分析把供试微胚乳超高油玉米自交系划分为4个类群(8个亚群)。聚类后的群内遗传相似系数大于群间遗传相似系数,这表明所选取的SSR引物可以有效地区分微胚乳超高油玉米自交系的遗传多样性,划分结果是客观合理的。     

opaque-2基因对爆裂玉米籽粒性状、品质和膨爆特性的影响

采用分子标记辅助选择技术将opaque-2(o2)基因导入到2个爆裂玉米自交系中,分析了o2基因对爆裂玉米籽粒性状、品质及膨爆特性的影响。结果表明,利用分子标记辅助选择可以高效地将o2基因导入到爆裂玉米自交系;在BC3F2群体中o2爆裂玉米籽粒的粗蛋白含量比野生型降低0.34%~3.97%,百粒膨化体积比野生型减少17.50~96.50 m L;爆花率比野生型降低25.00%~98.00%;膨化倍数比野生型减少1.50~10.24 m L/g;而o2基因对爆裂玉米其他性状影响较小。因此,o2基因对爆裂玉米籽粒的粗蛋白含量和膨爆特性影响较大。     

玉米胚乳不同糯质基因型对总淀粉及支链淀含量的影响

本试验研究了玉米胚乳的不同糯质基因型对总淀粉和支链淀粉含量的影响。试验选用普通玉米自交系Ａ与糯质玉米自交系Ｂ１与成两套组合,每套组合４种胚乳基因型。     

硬质O_2玉米的选育方法研究

玉米opaque-2基因能够显著提高玉米胚乳中的赖氨酸、色氨酸含量,但胚乳质地松软。有研究发现,玉米opaque-2基因能够有效地提高玉米胚乳的硬质度,但在不同的遗传背景中的表达不尽相同。通过对两个不同遗传背景的回交六代材料A、B两个群体的考察,根据他们不同的遗传背景表达相同,来说明在不同的遗传背景下选育硬质高赖氨酸自交系需要用不同的选育方法。结果表明:两个遗传背景下都有部分单株软粒与硬粒的比例小于1/3,即双隐性基因所占比例小于1/4,但材料A软粒与硬粒的比例变化幅度较大。得出材料A用分子标记的方法更容易选育硬质高赖氨酸自交系;材料B从表型考种更容易选育硬质高赖氨酸自交系的结论。     

硬质O2玉米的选育方法研究

玉米opaque-2基因能够显著提高玉米胚乳中的赖氨酸、色氨酸含量,但胚乳质地松软.有研究发现,玉米opaque-2基因能够有效地提高玉米胚乳的硬质度,但在不同的遗传背景中的表达不尽相同.通过对两个不同遗传背景的回交六代材料A、B两个群体的考察,根据他们不同的遗传背景表达相同,来说明在不同的遗传背景下选育硬质高赖氨酸自交系需要用不同的选育方法.结果表明:两个遗传背景下都有部分单株软粒与硬粒的比例小于1/3,即双隐性基因所占比例小于1/4,但材料A软粒与硬粒的比例变化幅度较大.得出材料A用分子标记的方法更容易选育硬质高赖氨酸自交系;材料B从表型考种更容易选育硬质高赖氨酸自交系的结论.     

玉米雄性不育系晋玉1A的选育及其特性

【目的】 利用分子生物学和细胞学方法确定晋玉1A的雄性不育类型,鉴定玉米种质资源对该不育系的恢保关系,并测定其一般配合力和特殊配合力,为应用晋玉1A雄性不育系开展杂交育种工作提供依据。【方法】在海南乐东、山西晋中、忻州和运城,调查晋玉1A连续3年田间的育性;对晋玉1A与郑58的雄花、花药、花粉进行观察比较;对晋玉1A与昌7-2杂交F₁代的花粉进行I₂-KI染色观察;用专性PCR方法对晋玉1A的不育类型进行鉴定;以晋玉1A作母本,与158个自交系进行测配,对F₁代进行田间育性调查,以筛查与之适配的恢复系与保持系;对以晋玉1A配制的可育杂交种F₂代群体和BC₁群体,进行育性调查;对晋玉1A及郑58与10个玉米自交系杂交F₁代的籽粒产量性状进行一般配合力和特殊配合力分析。【结果】晋玉1A在以上4个地点,连续3年的田间不育性状保持稳定。晋玉1A与郑58的雄花外形相似,但其颖壳不开裂,花药不外露,无花粉散出。I₂-KI染色表明,晋玉1A的花粉完全败育。对晋玉1A与昌7-2杂交F₁代植株花粉的显微观察表明,64.4%的花粉粒能够被I₂-KI正常染色,35.6%花粉粒败育,说明该不育系属于配子体不育类型。经专性PCR鉴定,晋玉1A和昌7-2的细胞质都属于S型雄性不育细胞质类型。昌7-2核基因组携带恢复基因,掩盖了其细胞质雄性不育的表型。郑用琏等设计的专性鉴定引物特异性更强。在以晋玉1A作母本进行测配的158个自交系中,鉴定出96个保持类型,47个恢复类型和15个半恢复类型。在以晋玉1A配制的可育杂交种F₂代群体中,存在3.1%—8.7%的不育株,表明恢复系中存在微效恢复基因。晋玉1A和郑58分别与10个自交系配制的同父异母杂交种之间籽粒产量差异不显著;对这些杂交种F₁代配合力分析表明,晋玉1A的一般配合力略高于郑58。【结论】晋玉1A属于S型胞质雄性不育系,其不育性状稳定,花粉完全败育,在现有玉米种质资源中有一定量的恢复与保持类型材料。它与昌7-2杂交的F₁代植株能够产生正常雄穗并散出可育花粉。微效恢复基因的存在使得花粉可染率向可育方向偏移,并导致F₂群体中出现不育株。用晋玉1A和郑58分别与相同父本配制的杂交种间的产量均无显著差异,晋玉1A的一般配合力比郑58略高,可以在玉米杂交种选配中使用,也可用于转育新的不育系。     

Identifying glyphosate-tolerant maize by soaking seeds in glyphosate solution

The identification of glyphosate-tolerant maize genotypes by field spraying with glyphosate is time-consuming, costly and requires treatment of a large area. We report a potentially better technique of seed-soaking to identify glyphosate-tolerant maize genotypes. The effects of soaking maize seeds in glyphosate solution under controlled conditions were studied on seed germination rate, seedling morphological indices, seedling growth and leaf chlorophyll content. These responses were compared among a glyphosate-tolerant transgenic maize cultivar CC-2, glyphosate-susceptible inbred line Zheng 58 (the recurrent parent of CC-2) and hybrid cultivar Zhengdan 1002. The results showed that the germination rate, seedling morphological indices and leaf chlorophyll content of glyphosate-tolerant CC-2 seeds did not change significantly among five different concentrations of glyphosate treatment (0 to 2%). In contrast, germination rates, seedling morphological indices and leaf chlorophyll contents of Zheng 58 and Zhengdan 1002 seeds were significantly negatively affected by exposure to increasing concentrations of glyphosate. The glyphosate-tolerant inbred line CC-2 displayed a strong tolerance to glyphosate after soaking in 0.1 to 2.0% glyphosate solutions, while both the inbred line Zheng 58 and hybrid Zhengdan 1002 were susceptible to glyphosate. The accuracy of the glyphosate-soaking method for screening glyphosate-tolerant maize was confirmed using a field spraying trial.     

Evaluation of drought tolerance in ZmVPP1-overexpressing transgenic inbred maize lines and their hybrids

The vacuolar proton-pumping pyrophosphatase gene(VPP) is often used to enhance plant drought tolerance via genetic engineering. In this study, the drought tolerance of four transgenic inbred maize lines overexpressing ZmVPP1(PH4 CV-T, PH6 WC-T, Chang7-2-T, and Zheng58-T) and their transgenic hybrids was evaluated at various stages. Under normal and drought conditions, the height and fresh weight were greater for the four transgenic inbred maize lines than for the wild-type(WT) controls at the germination and seedling stages. Additionally, the transgenic plants exhibited enhanced photosynthetic efficiency at the seedling stage. In irrigated and non-irrigated fields, the four transgenic lines grew normally, but with increased ear weight and yield compared with the WT plants. Moreover, the ear weight and yield of the transgenic hybrids resulting from the PH4 CV-T×PH6 WC-W and Chang7-2-T×Zheng58-W crosses increased in the non-irrigated field. Our results demonstrated that the growth and drought tolerance of four transgenic inbred maize lines with improved photosynthesis were enhanced by the overexpression of ZmVPP1. Moreover, the Chang7-2 and PH4 CV transgenic lines may be useful for future genetic improvements of maize hybrids to increase drought tolerance.     

交替选择对玉米自交系抗性改良的效应

 【目的】研究交替选择对玉米自交系抗病性、耐旱性以及产量的影响。【方法】选用中国目前玉米生产上应用面积最大的杂交种郑单958的父本自交系昌7-2和母本自交系郑58,分别在河南和海南进行抗病、耐旱、丰产性交替选择。采用田间试验与盆栽试验相结合的方法,测定灰斑病病情指数、耐旱系数、丙二醛(MDA)含量和产量及其构成因素。【结果】与基础材料相比,随着交替选择代数的增加,郑58第一至第四代衍生系的灰斑病病指分别下降了16.1%、16.6%、31.5%和33.1%,昌7-2第一至第四代衍生系灰斑病病指分别下降了28.1%、29.7%、45.3%和49.5%;随选择代数增加MDA含量逐代下降,耐旱系数逐代提高;郑58和昌7-2的第四代平均产量分别比其相应基础材料提高8.3%和9.1%。【结论】经过连续四代交替选择后,郑58和昌7-2的抗病性、耐旱性以及产量都得到了明显的提高,证明交替选择对玉米自交系抗逆性改良是有效的。     

矮秆玉米自交系08H67-2的选育

以性状上相互互补又同为Reid种质的郑58和长A37的杂交种为基础材料,按严格自交的系圃法进行选系,在自交4代即将稳定时,用EMS化学诱变剂对其进行处理,引发变异,选育出了矮秆玉米自交系08H67-2。     

郑单958的价值及改良

介绍了我国主推玉米品种—郑单958的价值,明确了改良其父母本是目前提高效率、节约成本的育种方法。     

玉米果穗出子率QTL定位及上位性分析

利用郑58×昌7-2组配的225个F2单株为作图群体,构建了全长为1 987.7 cM、覆盖玉米基因组10条染色体的分子标记遗传连锁图,标记间平均距离11.0 cM.采用复合区间作图方法(CIM),对玉米出子率性状进行QTL定位,利用多区间作图法(MIM)对上位性效应进行了分析.结果表明,在玉米第1染色体和第3染色体上检测到2个稳定的QTL位点,分别可以解释8.47%和10.52%的表型遗传变异.检测到5对上位性QTL,涉及6个位点,分布于第1,2,3,4和第5染色体,共解释9.94%表型遗传变异.这说明除了加性效应和显性效应外,上位性效应也是出子率性状的重要遗传基础.     

中国玉米骨干亲本黄早四杂种优势形成的遗传基础解析

【目的】杂种优势利用是实现玉米高产育种的重要途径。解析玉米骨干亲本黄早四杂种优势形成的遗传基础,对指导中国玉米骨干亲本高效利用和高产育种具有重要的理论研究意义与生产利用价值。【方法】以玉米黄改系杂种优势类群的骨干亲本黄早四为共同亲本与11个代表性自交系构建的、包含2 000个重组自交系（recombination inbred line,RIL）的巢式关联分析群体（nested association mapping population,NAM）为试验材料,分别与改良瑞德×黄改系杂优利用模式的代表自交系郑58和昌7-2进行测交,并在全国4个玉米主产区10个试验点开展测交群体的多环境产量及重要农艺性状鉴定。在开展NAM测交群体产量和重要农艺性状相关性分析、各性状在NAM群体及其测交群体之间相关性分析基础上,基于高密度遗传图谱,利用联合逐步回归（Joint stepwise regression）模型进行了NAM及其测交群体QTL定位和产量QTL的复等位遗传分析,并对NAM及其测交群体定位QTL所在区域的遗传重组率进行了比较。【结果】表型分析结果表明,2个测交群体的株高和产量相关性状（主要是行粒数和百粒重）与小区产量均表现出较高的正相关关系。但强优势测交组合（郑58测交群体）的产量表现与NAM群体自身的产量表现相关性较低,表明相对于弱优势测交组合（昌7-2测交群体）,强优势测交组合的产量表现受RIL家系自身的产量影响较小。QTL定位结果表明,与NAM群体相比,利用其测交群体检测到的QTL数目较少,但能解释更高的表型变异。昌7-2和郑58测交群体定位到的QTL中,分别仅有27%和25%的位点与NAM群体定位结果重叠或相邻。主效位点的复等位分析结果表明,对于郑58测交群体（强优势测交组合）,在单穗产量QTL中,68.69%的增产等位变异来自骨干亲本黄早四。但在昌7-2测交群体中（弱优势测交组合）,仅有36.36%的增产等位变异来自黄早四。利用郑58测交群体共鉴定到13个重要的产量相关基因组区段,来自黄早四的等位变异在其中的11个区段表现为增产,这些区段对黄早四杂种优势的形成可能具有重要作用。QTL所在区域的重组率分析结果表明,利用郑58测交群体检测到的QTL所在区域具有较低的遗传重组率,符合杂种优势相关位点更容易分布于低重组区的基因组基本特征。【结论】在强优势测验种郑58遗传背景下,来自黄早四的等位变异对测交组合的产量具有重要遗传贡献,定位到的相关遗传区段与玉米杂种优势形成密切相关。     

不同表达载体对玉米抗蚜虫基因转化效率的影响

以玉米自交系87-1和郑22,杂交种87-1×郑22、郑22×87-1、郑58×HiⅡA和昌7-2×HiⅡA的幼胚为外植体,对幼胚的出愈率、愈伤组织的形态差异以及愈伤组织的繁殖继代能力3个方面进行了比较分析.结果表明,昌7-2×HiⅡA产生的愈伤组织是较好的转化受体材料.以农杆菌LBA4404为媒介,将携带有抗蚜虫基因EβF的表达载体pNCX和pBJ40分别转入受体愈伤组织,根据筛选过程中愈伤组织的状态、筛选后所得抗性愈伤组织的块数和最终的抗性苗数,认为以pNCX为载体的基因转化效果明显好于pBJ40载体.