两种纬度生态条件下热带、亚热带玉米群体的鉴定

比较了热带、亚热带玉米群体在中、低两种纬度生态条件下的产量和农艺性状表现.在长日照生态条件下,热带、亚热带群体具有明显的光周期敏感特性.营养生长与生殖生长严重失调是光周期敏感表现的最突出矛盾.不同性状和不同群体的光周期敏感反应存在明显差异.根据对各性状光周期敏感系数(RD)的比较,ASI、吐丝期、穗位高、株高等可作为反映光周期敏感特性的指标.热带、亚热带群体营养生长的生育时期、株高、穗位高在2种纬度环境之间显著相关,产量和多数果穗性状在2种纬度环境之间呈显著负相关.说明长日照环境下热带、亚热带群体的生育时期、株高、穗位高与短日照环境下群体基因型的表现有关,但长日照条件下产量较高的群体,短日照条件下反而产量较低.长日照条件下不能准确鉴定热带群体的产量潜力.     

两种纬度生态条件下热带,亚热带玉米群体的鉴定

比较了热带、亚热带玉米群体在中、低两种纬度生态条件下的产量和农艺性状表现。在长日照生态条件下,热带、亚热带群体具有明显的光周期敏感性。营养生长与生殖生长严重失调是光周期敏感表现的最突出矛盾。不同性状和不同群体的光周期敏感反应存在明显差异。根据对各性状光周期敏感系数（ＲＤ）的比较,ＡＳＩ、吐丝期、穗位高、株高等可作为反映光周期敏感特性的指标。热带、亚热带群体营养生长的生育时期、株高、穗位高在２种纬度环境之间显著相关,产量和多数果穗性状在２种纬度环境之间显著负相关。说明长日照下热带、亚热带群体的生育时期、株高、穗位高与短日照环境下群体基因的表现有关,但长日照条件下产量较高的群体,短日照条件下反而产量较低。长日照条件下不能准确鉴定热带群体的产量潜力。     

墨白1号群体在两种环境下经多年栽培选择后的性状变异

2005年在四川雅安生态条件下,对分别在广西南宁和四川屏山2种环境条件下经多年栽培选择后的墨白1号群体的表现进行了鉴定和评价。结果表明,在雅安生态条件下,经不同环境种植的墨白1号一致表现散粉期、吐丝期偏晚,雌雄不协调,植株和穗位高,空秆率高,结实性差。但均表现有较大的遗传变异和选择潜力,可用于拓宽现有玉米种质的遗传基础;不同性状对生态环境或栽培选择条件的敏感程度不同,吐丝期、散粉期、散粉至吐丝间隔、百粒重、穗行数、行粒数、空秆率、雄花退化率等性状的敏感性强,而穗位高、雄穗分支数、秃尖长、单株产量等性状的敏感性弱。     

热带、亚热带自交系与中国温带玉米种质杂交种的研究

在春、夏播 2个环境下鉴定评价了代表中国温带玉米主要杂优群的 5个自交系、3个改良群体与 10个热带亚热带自交系间杂交种的产量、农艺性状和配合力。结果表明 :基因型、一般配合力、特殊配合力、基因型×环境互作的方差达到显著 ;在春、夏播环境下均可选出产量高于对照掖单 13的杂交组合 ,说明温热杂交种具有较高的利用潜力 ;散粉吐丝延迟 ,株高和穗位高增加 ,果穗变细、穗行数减少 ,是利用温热杂交种的突出问题 ;果穗长度、千粒重、行粒数是温热杂交种的优点。代表我国主要杂优群的种质对温热杂交种的选择和热带亚热带种质的改良具有不同的利用价值 :自交系 4 78对于降低温热杂交种的株高、穗位高 ,旅 9对于增加果穗粗、穗行数 ,黄早 4对于散粉、吐丝的提早及雌雄协调 ,Mo17对于增加果穗长、行粒数、出籽率 ,豫 5群体对于提高粒重 ,都具有不同程度的改良效果     

热带,亚热带自交系与中国温带玉米种质杂交种的研究

在春、夏播2个环境下鉴定评价了代表中国温带玉米主要杂优群的5个自交系、3个改良群体与10个热带亚热带自交系间杂交种的产量、农艺性状和配合力。结果表明基因型、一般配合力、特殊配合力、基因型×环境互作的方差达到显著;在春、夏播环境下均可选出产量高于对照掖单13的杂交组合,说明温热杂交种具有较高的利用潜力;散粉吐丝延迟,株高和穗位高增加,果穗变细、穗行数减少,是利用温热杂交种的突出问题;果穗长度、千粒重、行粒数是温热杂交种的优点。代表我国主要杂优群的种质对温热杂交种的选择和热带亚热带种质的改良具有不同的利用价值自交系478对于降低温热杂交种的株高、穗位高,旅9对于增加果穗粗、穗行数,黄早4对于散粉、吐丝的提早及雌雄协调,Mo17对于增加果穗长、行粒数、出籽率,豫5群体对于提高粒重,都具有不同程度的改良效果。     

Pob43玉米群体的适应性改良

Pob43玉米群体在太原生态环境条件下具有较强的光周期敏感性,表现为成熟期过晚,植株高大,叶片数增多,叶面积增大,抽雄、散粉、吐丝期推迟,导致空秆率高,结实性差,植株、穗部性状明显劣于温带对照品种。用控制双亲的混合选择法进行适应性选择后,Pob43群体的植株性状和雌雄协调性有所改善,子粒产量有所增加。研究结果表明,控制双亲的混合选择法是改良热带和亚热带玉米种质在温带长日照条件下适应性、提早开花及改善雌雄协调性的有效途径。     

不同深松模式对早熟春玉米产量和土壤含水量的影响

为探讨深松对作物产量的影响,以早熟玉米新品种德美亚1号为试验材料,在7个不同深松模式下,研究了其对德美亚1号玉米品种产量和主要农艺性状的影响和玉米吐丝期不同深度土壤含水量的变化情况。结果表明：德美亚1号玉米品种的产量在处理3时达到最高;不同深松模式对玉米的株高、穗位高影响较大,对穗粗、穗行数等性状影响较小。     

密植玉米群体产量及相关性状对低氮干旱胁迫的响应

【目的】通过综合分析密植条件下不同低氮干旱胁迫对玉米产量构成、物质积累与叶面积变化等指标的影响,研究密植玉米群体产量及相关性状对低氮干旱胁迫的响应机制.【方法】在密植条件下设置不同氮素和干旱胁迫处理试验.【结果】不同氮素胁迫对密植玉米群体产量构成影响较大;氮素胁迫对单位面积穗粒数、千粒质量和穗部性状的影响随着胁迫处理年限的增加愈加明显;吐丝后40d干旱胁迫对产量的影响大于吐丝后20d,吐丝后20d干旱胁迫对穗部性状的影响大于吐丝后40d;吐丝后期干旱胁迫处理越迟对收获期群体叶面积指数(LAI)影响越大.【结论】随着氮素胁迫程度减小对产量的影响逐渐减小,氮素胁迫和吐丝后期干旱胁迫使穗粗、穗长、穗行数、行粒数以及单穗粒数减小,秃尖增长;吐丝后期干旱胁迫能明显降低群体干物质的积累量,减缓吐丝至收获期群体LAI的下降速率;在吐丝后期只灌一次水的情况下,适当早灌水有利于增产,增加籽粒千粒质量.     

遮光对不同株型玉米品种农艺性状和果穗发育的影响

以不同株型玉米品种为材料,在大田采用人工遮光处理,研究了弱光胁迫对不同株型玉米品种的农艺性状、穗部性状和产量的影响。结果表明,拔节至吐丝期遮光处理导致玉米生长发育迟缓,吐丝期株高、茎粗、叶面积等农艺性状和雌穗长、雌穗粗、雌穗鲜重等穗部性状均下降,可见花丝数减少;成熟期,穗部性状除千粒重增加,其余均降低。紧凑型品种浚单20对遮光的敏感性显著低于平展型品种豫玉22。     

西南地区10个玉米自交系光周期敏感性研究

光周期敏感性是热带、亚热带玉米种质引入温带的主要障碍,鉴定自交系光周期敏感性对于温热杂交种的组配及西南玉米制种基地的选择具有重要价值。试验以西南地区10个常用自交系为材料,在三亚、贵阳和张掖三地种植,调查抽雄吐丝期、株高与穗位高等性状,鉴定分析其光周期敏感性。结果表明:自交系T32、QB446、S909对光周期反应最为敏感,自交系PH6WC、QB1018自交系对光周期反应最为钝感。     

Studies on the Heredity of the Traits Related to the Photoperiod-Sensitive Phenomenon Among the Temperate × Tropical Crosses in Maize

The genetic study of characters concerning photoperiod sensitivity of the growth and development stages, plant and ear height was carried out from 5 temperate tropical combinations by using P1, P2, F1,F2, BC1, BC2 generations mean analysis. The results showed that the square sums of additive, of dominance and of epistatic gene effects contributed to total genetic variance were 11.3 -53.6 %, 36.0 -78.6 % and 5.5 -27.0% respectively for five traits of the insensitive× insensitive combination to photoperiod, which suggested dominance gene effect was the most important among various gene effects. In insensitive × sensitive combination to photoperiod, the square sums of additive gene effect with 66.9 - 84.5 %, of dominance gene effect with 11.6 -30.7% and of epistatic gene effect with 1.4 -5.2% were found for five tested traits, which showed additive gene effect held a dominant position, and dominance and epistatic gene effects were reduced compared with insensitive× insensitive combination. The differences existed among different insensitive × sensitive combinations. The proportion of the genetic component among the insensitive × sensitive crossbreed offspring in the temperate zone had a certain dosage effect on fading photoperiod sensitivity reaction. The sensitivity of BC1, with 25 % of the tropical genetic component, is extremely weak, but with high application value.     

10个热带、温带玉米群体育种潜势分析

[目的]研究热带温带玉米群体产量性状的产量配合力、杂种优势和杂优模式。[方法]采用NCⅡ遗传交配设计,对10个热带(亚热带)、温带玉米群体的配合力及杂种优势进行评价。[结果]墨黄1号、新墨1号和墨白962及豫综5号、辽旅综和WBM-C4的一般配合力较高,在育种利用上有较优的利用潜势;墨白961×豫综5号、新墨1号×WBM-C4、墨白964×辽旅综、墨白962×EP7和墨黄1号×SUWAN-1的特殊配合力较高,具有潜在杂优模式;供试群体各组合群体平均优势在5.9%~39.6%、超亲优势在3.8%~21.6%。统计表明,亲本群体组合F1基因型值与其平均优势相关关系不密切(r=0.200 8),亲本群体间的遗传差异与群体平均优势呈极显著正相关(r=0.786 7**)。[结论]该研究对热带温带玉米群体的进一步改良和有效利用提供参考依据。     

玉米株型相关性状的全基因组关联分析

【目的】玉米株型性状与植株产量、光合效率、抗倒性等密切相关,是理想株型设计育种的基础,通过对玉米多个株型相关性状进行全基因组关联分析,构建玉米理想株型,为抗倒伏、耐密性的玉米新品种选育提供理论基础。【方法】以284份温带、亚热带和热带材料组成的关联群体为研究对象,在郑州与浚县2个环境下对玉米总叶片数（LN）、穗上叶片数（LNAN）、穗上叶片数与总叶片数比值（LNAN/LN）、株高（PH）、穗位高（EH）、穗位高与株高的比值（EH/PH）等6个玉米株型相关性状进行调查,借助覆盖玉米全基因组约56万个SNP标记,进行全基因组关联分析,以期为玉米新品种的选育提供理论依据。【结果】2个环境下,6个性状均表现为正态分布;大多数性状之间均存在高度正相关或负相关;方差分析表明这6个株型相关性状的基因型与环境以及基因型×环境的互作均达到显著水平。在选择最优关联分析模型时,发现Q模型假阳性较高,Q+K模型对假阳性的控制过于严格,而K模型的表现最好;在2个环境下,全基因组关联分析（K模型）共检测到56个显著SNP-性状关联（P≤3.99E-6）,这些SNPs共涉及5个性状的17个位点,每个位点解释的表型变异从7.97%-10.56%不等。同时发现有4个位点能够在2个环境中同时被检测到,表明这4个位点受环境影响较小,在不同环境下可以稳定存在。通过对显著关联的SNP上下游各50 kb范围内候选基因进行搜索,共发现80个候选基因,其中42个具有功能注释。例如,与株高和穗位高显著相关的基因GRMZM2G161293编码一个具有乙酰葡糖转移酶活性的蛋白,该酶催化UDP-N-乙酰氨基葡萄糖生成糖过程中的N-乙酰葡糖氨基残基的转移,可能通过影响玉米籽粒可溶性糖含量进而影响产量,推测其为最可能的候选基因。【结论】K模型对假阳性的控制效果最好,基于K模型的GWAS结果,一共检测到17个株型性状相关的位点。     

诱变育种在改良热带亚热带玉米种质资源中的 应用及前景展望

近10年中国玉米单产几乎没有什么实质性的突破。种质资源狭窄是造成这种现象的一个重要原因。引进热带亚热带种质资源是拓宽温带玉米种质的一个重要途径。但是热带亚热带种质资源引进到温带以后会出现成熟期延迟、营养生长优于生殖生长等现象。针对热带亚热带玉米种质这些特点,诱变可以发挥重要的作用。主要对目前经常应用的几种诱变方法在改良热带亚热带玉米种质资源上的应用前景进行了比较。对将来大规模地运用诱变方法改良外来种质进行了预测。     

基于温带和热带玉米群体全基因组FST和XP-EHH的选择信号检测

【目的】玉米起源于热带地区,经过自然和人工选择,广泛的种植于温带地区。开花是玉米生长发育的中心环节,也是热带玉米向温带环境种植的主要适应性性状。鉴定玉米在驯化过程中出现的受选择基因区段,并进一步挖掘开花候选基因,为玉米的群体改良、开花遗传机理解析提供数据支撑。【方法】首先单独分析30份温带玉米自交系和21份热带玉米自交系的单倍型数据,通过过滤高缺失和等位基因频率较低的变异位点,得到高质量的SNP（single nucleotide polymorphism）标记,利用SnpEff软件对温带和热带玉米群体的基因组多态性位点进行了功能预测。其次过滤得到同时存在于温带和热带玉米的高质量SNP标记,对温带和热带玉米的基因型数据进行主成分分析（principle component analysis,PCA）以确定其群体结构,之后利用群体分化指数（fixation index,F_ST）和群体间扩展单倍型纯合度（cross population extended haplotype homozygosity,XP-EHH）法分析温带和热带玉米群体间的选择信号分布情况,选择F_ST和XP-EHH值的top 1%为阈值,筛选得到受选择位点。通过对SNP进行功能注释得到温热带玉米群体受到选择的基因。利用agriGO工具对候选驯化基因进行功能富集分析。利用相关的生物信息学数据库对候选基因进行功能注释,进一步鉴定玉米驯化过程中的开花候选基因。【结果】通过对温热带玉米群体的高测序深度的SNP进行分析,发现热带玉米群体的SNP数目为14 123 408个,温带玉米群体的SNP数目为8 791 673个,鉴定到的SNP主要分布于基因间区。2个群体中均存在的SNP标记数目是204 752个。主成分分析表明温带和热带玉米可以显著的分为两个类群。F_ST选择信号的top 1%是0.3593,共鉴定到557个候选驯化基因,XP-EHH选择信号法的top 1%是3.2681,共鉴定到1 913个候选基因。鉴定到多个候选基因与玉米的开花调控密切相关,包括ZmCCT9、COL1、GRMZM2G387528。如ZmCCT9抑制开花基因ZCN8的表达,导致玉米在长日照环境下出现晚花表型,是一个重要的开花调控基因;COL1与开花促进因子FT蛋白互作,加速玉米开花以适应长日照环境;GRMZM2G387528的功能注释揭示该基因是一个光敏色素互作因子,与光周期基因ZmphyB1互作。【结论】热带玉米群体具有更高的遗传多态性,筛选到一系列参与了热带玉米和温带玉米的分化候选基因,并且重点挖掘了参与其中的玉米开花调控相关基因。     

玉米轮回选择基础群体及其亲本群体的遗传变异评估

以鄂西地方玉米巫溪（Ｗ），美国硬粒坚杆玉米（Ｂ）及墨西哥耐热玉米墨黄九（Ｍ）３个开放分群体为主体，加另外８份材料经手配重组和３次隔离区混粉重组合成的用于轮回选择的基础群体ＷＢＭＣＯ等４个开放群体为试材，比较了单株粒重、穗重、株高等１５个农艺性状的平均值及标准差。以穗粒 因变量进行回归分析，以及用ＲＡＰＤ和ＲＦＬＰ分析技术，在ＤＮＡ水平上进行跗多态性的初步研究。结果表明，同一性状的均值，在４个群体的     

墨白964群体5轮混合选择遗传变异的分子生物学研究

 【目的】研究控制双亲的混合选择法对墨白964群体在四川生态条件下经过5轮适应性改良的效果。【方法】采用性状表型分析和SSR分子标记技术。【结果】经过5轮混合选择后，开花期性状有显著的选择增益, 多数性状的表型变异系数随着选择世代的增加有所下降。40对SSR引物在各轮群体中扩增出418个等位位点，有88.5%的遗传多样性分布于群体内，有11.5%分布于群体间。群体内的遗传多样性大于群体间的遗传多样性，且群体内的遗传差异随着选择的增加呈下降趋势。基因杂合度、多态性位点数和多态性位点百分率都呈递减趋势。原始群体C0的基因型种类多，为418种，且频率分布较散，选择后的高代群体C4、C5的基因型种类少且频率分布较集中。【结论】选择群体的遗传变异逐渐减小，这可能是由于连续对开花期性状定向选择的结果，也可能还与群体的有效含量较小和选择强度大所引起的遗传漂变有关。     

利用高代回交重组自交系群体定位玉米部分农艺性状的QTL

以141份玉米高代回交重组自交系群体(RIL)及受体亲本黄早四于2011年在黄冈市农业科学院试验基地、2011和2012年在武汉市华中农业大学校内试验基地进行田间试验,对穗长、穗粗、株高、穗位高、吐丝期、散粉期、雄穗分枝数等7个农艺性状进行QTL分析。结果表明:7个农艺性状共检测到18个主效QTL,单个QTL的贡献为9.79%~37.35%,其中4个QTL在多个环境下同时检测到,5个QTL与前人的报道结果一致。