玉米自交系K 12花丝红色基因的分子标记

利用自交系K12和琼68的1套分离群体对玉米红花丝基因进行了遗传分析,发现K12的红花丝由1对显性基因控制,利用数量性状和质量性状基因定位的方法将K 12中控制红花丝的基因定位在第10染色体上,与SSR引物um c 1576的遗传距离为3.0 cM.     

玉米白化突变体As-81647的鉴定及基因定位

白化突变体As-81647是在自交系81647的自交后代中发现的自然突变体。光合色素含量测定表明,白化突变体叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量分别为正常植株的0．6％、5．8％和1．6％,推测光合色素含量的减少导致突变体光合作用强度减弱,无法利用光能进行营养生长,进而造成突变体产生白化表型,三叶期左右萎蔫死亡。组织细胞染色实验证实H2O2的积累可能是造成突变体细胞死亡的直接原因之一。本研究构建了As-81647杂合突变体与蒙自2的杂交F2分离群体,遗传分析表明该白化性状由一对隐性核基因控制,暂时命名为As-81647（Albino seeding一81647）。利用已公布的SSR分子标记和本实验室开发的分子标记,将该基因定位在玉米第3染色体umc1052和ume1641之间,遗传距离分别为0．7cM和2．8cM且与分子标记as47共分离。     

玉米SLAF标记的开发及其在玉米果皮纤维素含量BSA分析中的应用

【目的】降低果皮纤维素是甜玉米品质改良的重要目标,然而玉米果皮纤维素含量调控的研究甚少,相关调控基因尚未定位。利用纤维素含量差异的重组自交系（RILs）群体,通过特异位点扩增片段（specific-locus amplified fragment-sequencing,SLAF）测序和分离混池分析（bulked segregant analysis,BSA）定位控制玉米果皮纤维素含量的染色体区段,鉴定调控玉米果皮纤维素含量的候选基因。【方法】以果皮纤维素含量显著差异的E327和G5-1为亲本,构建重组自交系（RILs）。对RILs群体进行果皮纤维素含量的测定,并根据纤维素含量的结果选择纤维素含量高、低的样本进行混池,用于SLAF标签的鉴定和BSA分析。在BSA分析中,首先对两混池和2个亲本DNA用HaeⅢ和Hpy166Ⅱ进行酶切,回收414-464 bp的酶切片段进行Illumina建库,并进行SLAF测序,然后根据多态性SLAF标签开发SNP标记,利用SNP标记对玉米果皮纤维素含量进行关联分析,鉴定调控甜玉米果皮纤维素含量的染色体区段。分析这些区段所包含的玉米基因,并找到它们对应的拟南芥同源基因,通过查阅拟南芥相关基因功能研究的文献,进一步鉴定控制玉米果皮纤维素含量的候选基因。【结果】两亲本和2个混池SLAF建库测序得到的SLAF符合预期,基于SLAF测序数据,鉴定了73 786个多态性SLAF标签,这些SLAF标签均匀分布在玉米的10条染色体上。在这些多态性标签中得到了523 395 SNP位点信息。通过关联分析,调控果皮纤维素变异的基因被定位到玉米基因组的6个染色区段,都位于玉米的第5染色体上。在这些区段上,一共有47个玉米基因。通过进一步的研究分析,在这些关联的染色体区段最终确定了9个候选基因。【结论】定位到调控玉米果皮纤维素的含量的基因,表明此方法可以用于基因定位。     

玉米SSR标记的多重PCR试验分析

以玉米自交系4011为试验材料,选用玉米SSR核心引物20对,利用单重SSR分子标记技术体系,采用逐步递加引物对的方法,尝试了二重、三重、四重、五重、六重PCR试验.结果筛选出了6个适宜六重PCR扩增的SSR标记组合:phi053/umc2084/umc1196/bnlg1154/mmc0151/bnlg1025、umc1231/umc1196/phi053/umc1222/mmc0151/bnlg1025、umc1231/umc1196/phi053/umc1222/bnlg240/bnlg1025、umc1231/umc1196/phi053/umc1222/1154/bnlg249、bnlg1451/umc1196/phi053/umc1019/phi072/bnlg1025、bnlg1451/umc1196/phi053/umc1545/bnlg2291/bnlg1025.这些标记组合的PCR扩增和PAGE电泳检测良好,从而可提高SSR标记检测的效率,并且降低试验成本.     

基于掖478导入系的玉米产量性状QTL鉴定

 目的】鉴定玉米产量相关性状基因位点及包含有利等位基因的导入系,为了解产量性状形成的遗传基础及针对玉米自交系产量性状的分子设计提供参考和依据。【方法】以QB80和Qi319为供体亲本,掖478为轮回亲本,采用回交结合定向选择,分别构建含有61和72个家系的基础导入系群体。通过2年4点田间试验,利用完备复合区间作图进行产量及其相关性状的QTL（quantitative trait locus,QTL）分析。【结果】4个环境下,在QB80为供体的导入系群体中,共检测到9个性状的49个QTL;在Qi319为供体的导入系群体中,检测到9个性状的42个QTL。在2个及以上环境中均检测到的QTL有16个。同一性状在不同环境下所检测的QTL定位在相同的染色体区域,不同性状的QTL也定位在相同或临近的染色体区域,形成多个QTL富集区。2个群体所检测的QTL位点具有较少的一致性,说明2个供体材料中含有不同的有利基因位点。同时,导入片段中含有利基因的导入系,其相关性状明显得以改良,这些导入系可用于QTL聚合以改良掖478的产量相关性状。【结论】QB80较Qi319与掖478间的遗传差异更大,能检测更多的产量性状QTL;2个导入系群体中含有优良等位基因的导入系可用于QTL聚合改良掖478;QTL富集区是为产量性状基因的克隆提供可供参考的重要染色体区域。     

Phenotypic characterization and genetic mapping of the dwarf mutant m34 in maize

Plant height is one of the most important agronomic traits associated with yield in maize.In this study,a gibberellins(GA)-insensitive dwarf mutant,m34,was screened from inbred line Ye478 by treatment with the chemical mutagen ethylmethanesulfonate(EMS).Compared to Ye478,m34 showed a dwarf phenotype with shorter internodes,and smaller leaf length and width,but with similar leaf number.Furthermore,m34 exhibited smaller guard cells in internodes than Ye478,suggesting that smaller cells might contribute to its dwarf phenotype.Genetic analysis indicated that the m34 dwarf phenotype was controlled by a recessive nuclear gene.An F2 population derived from a cross between m34 and B73 was used for mutational gene cloning and this gene was mapped to a chromosome region between umc2189 and umc1553 in chromosome 1 bin1.10,which harbored a previously identified dwarf gene Zm VP8.Sequencing analysis showed a nucleotide substitution(G1606 to A1606)in the sixth exon of ZmVP8,which resulted in an amino acid change(E531 to K531)from Ye478 to m34.This amino acid change resulted in anα-helix changing to aβ-sheet in the secondary protein structure and the‘SPEC’domain changed to a‘BOT1NT’domain in the tertiary protein structure.Taken together,these results suggested that m34 is a novel allelic mutant originally derived from Ye478 that is useful for further ZmVP8 functional analysis in maize.     

普通玉米和奥帕克-2玉米自交系间杂交当代籽粒性状的表现

本文用３个奥帕克－２（Ｏ２）玉米和３个普通玉米自交系进行相互杂交和自交,研究了杂交当代的粒重、籽粒密度和赖氨酸含量的杂交优势表现特点。结果表明,用普通玉米和Ｏ２玉米自交系作母本杂交当代粒重较自交有较大优势,并且同类型内杂交优势小于类型间杂交优势;各自交系杂交当代籽粒密度和自交相比优势不大或无优势,只有用普通玉米花粉给Ｏ２玉米授粉,杂交当代优势较明显;同类型自交系间杂交当代籽粒赖氨酸含量和自交相比无差异或差异不大,用普通玉米花粉给Ｏ２玉米授粉,杂交当代赖氨酸含量有不同程度的下降,相反,可使赖氨酸含量有不同程度的提高。     

Androgenesis conditioned by a mutation in maize

A maize embryo having the nuclear constitution of a reduced gametophyte cell is produced in 3 percent of the embryo sacs of inbred strain Wisconsin-23 that carry the mutant indeterminate gametophyte (ig). The nucleus of most monoploid sporophytes so derived is paternal. Such androgenetic monoploids may originate from a sperm nucleus acting in conjunction with the cytoplasm of a maternal cell from which the nucleus has been functionally displaced.     

基于掖478导入系的玉米雄穗分枝数QTL定位

为玉米雄穗分枝数的遗传改良和分子育种提供参考,以有掖478遗传背景的SL19-22导入系为母本与轮回亲本掖478杂交,构建F2群体,在3种生态环境下田间种植观察亲本及其F2群体的雄穗分枝数,并采用SSR标记和单标记作图法进行基因型鉴定和雄穗分枝数的QTL定位分析。结果表明:2016年在QY、SH和SF环境下,掖478亲本的雄穗分枝数分别为(17.5±2.5)个、(14.8±2.1)个和(19.0±2.4)个,SL19-22亲本分别为(10.2±2.4)个、(11.3±1.7)个和(12.9±1.7)个,F2群体分别为(12.9±2.7)个、(13.9±4.2)个和(14.5±3.8)个,且2亲本的雄穗分枝数差异达显著水平(P0.05)。在SH和SF环境下,检测到在第5染色体umc1225位点处有1个控制雄穗分枝数的QTL位点,其对雄穗分枝数表型变异的贡献率分别为24.4%和33.9%。因此,雄穗分枝数较少的SL19-22亲本可作为种质材料进行雄穗分枝数改良,umc1225则可用于玉米雄穗分枝数的分子标记辅助选择育种。     

玉米自交系单倍体诱导率的研究

单倍体育种技术（double haploid,DH）具有加速育种进程的突出优势,已成为玉米育种关键性核心技术并在国外广泛应用,成为国外一些大公司玉米商业育种的主要手段。利用诱导系MT1诱导国内有代表性玉米自交系,分析不同玉米自交系的单倍体诱导率。结果表明,不同玉米主产区自交系的单倍体诱导率存在一定差异,北方春播玉米区（5.16%）>南方丘陵玉米区（5.14%）=西南山地玉米区（5.14%）>黄淮海夏播玉米区（4.44%）;不同杂种优势群自交系的单倍体诱导率大小不同,表现为兰卡斯特群（5.64%）>Suwan群（553%）>瑞得群（5.43%）>旅大红骨群（4.96%）>四平头群（2.76%）;温带自交系的单倍体诱导率为5.17%,明显高于热带自交系的单倍体诱导率（3.63%）,说明单倍体诱导率因母本的遗传背景不同存在较大差异。     

玉米籽粒皱缩突变体sh2021的表型分析和基因定位

【目的】分析玉米籽粒皱缩突变体的表型特征并进行籽粒相关基因的精细定位，为揭示该基因调控玉米籽粒发育的分子机制奠定基础。【方法】以玉米自交系‘B73’种植过程中籽粒自发突变个体为材料，命名为shank2021(sh2021)，对其形态学和细胞学特征进行观察；构建分离群体，通过混合群体分离分析法(Bulked segregant analysis,BSA)对基因进行初步定位，筛选交换单株进一步缩小定位区间，最后结合转录组测序及基因功能注释推测控制籽粒缺陷性状的候选基因。【结果】与野生型相比，sh2021籽粒凹陷皱缩、颜色加深、籽粒排列不规则，且百粒质量降低。扫描电镜观察发现，与野生型相比，sh2021胚乳细胞和淀粉粒均显著变小，且淀粉粒大小不均匀。遗传分析结果表明，sh2021是由单个隐性基因突变所致。利用BSA分析方法将目的基因定位在3号染色体末端约13.25 Mb区域。进一步扩大分离群体筛选交换单株，将目的基因定位在标记ID5与ID9之间的529.60 kb范围。通过sh2021和野生型的转录组测序，结合基因功能注释结果，预测Zm00001d044119、Zm00001d044120、...     

玉米SSR连锁图谱构建和粗缩病抗性QTL的初步定位

以玉米自交系80007和80044为亲本衍生的RIL群体构建连锁图谱,对205个F5∶6家系成株期的粗缩病抗性进行鉴定。所构建的连锁图谱共拟合173个SSR标记位点,覆盖基因组919.87 cM,标记间平均距离为5.32 cM。应用完备区间作图法（ICIM）进行QTL分析,结果表明：在泰安环境下检测到5个QTLs,分布在第1、2和第5染色体上,可分别解释4.69%～17.74%的表型变异;在肥城环境下检测到3个QTLs,分布在第1和第2染色体上,可分别解释4.95%～9.13%的表型变异。其中,定位于第2染色体的QTL在两个环境下均被检测到,分别解释抗粗缩病表型变异的17.74%和8.76%,可做进一步精细定位和克隆。     

Determination of the Number of SSR Alleles Necessary for the Analysis of Genetic Relationships Between Maize Inbred Lines

The amount of molecular marker information has considerable impact on the results of studies of crop germplasm genetic relationships in crop. The number of alleles required to reveal genetic relationship in maize inbred lines is a theoretical issue that needs to be addressed. In this study, 112 pairs of SSR （simple sequence repeat） primers and 97 maize inbred lines were selected to study the relationship between the number of inbred lines and the number of SSR primers and alleles required for a stable cluster. The results showed that the number of SSR primers is not tightly associated with the stability of the cluster analysis results, while an increase in the number of alleles can significantly improve the stability of cluster analysis results. The number of inbred lines （X） is significantly associated with the number of alleles required for stable cluster analysis （Y）, and the regression equation is Y- 600.8xe（-15.9/x）. This equation can be used to calculate the number of SSR alleles required for a genetic relationship study of maize inbred lines. These results provide a reference for determining of SSR alleles number in genetic relationship analysis of maize inbred line and other crop germplasm.     

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。     

整合玉米基因表达与遗传分析资料发掘耐渍性候选基因

对用cDNA microarray技术鉴定所得的玉米自交系Hz32(耐)与Mo17(敏)的根系在淹水胁迫早期响应的88个3倍差异表达ESTs进行电子定位,其中47条ESTs可分别排列到玉米10条染色体上;ESTs电子定位结果与玉米耐渍性QTLs图谱的整合发现,10条ESTs落入耐渍性QTLs区段内,并分别位于第1、2、4、5、9和10号染色体上。对这些ESTs的功能分析,推测其中3个基因为玉米耐渍性重要候选基因。整合基因差异表达与QTLs定位资料对筛选和发掘重要数量性状的侯选基因具有一定的指导作用。     

玉米QR-001/QS-001组合F_2群体SSR连锁图谱构建

以自育的高抗玉米粗缩病自交系QR-001为母本、高感自交系QS-001为父本,配制了包含281个单株的F2分离群体为作图群体。选用在玉米基因组中均匀分布的1 028对SSR引物在双亲间进行多态性引物的筛选,共检测到110个可以鉴别F2群体各单株标记基因型的SSR多态性标记。借助QTL IciMapping Version 3.3软件构建了较好覆盖玉米10条染色体的分子标记连锁图谱,图谱总长度为1 343.2 cM,标记间平均距离为10.3 cM。其中1个分子标记(bnlg161)不与连锁群连锁。所建连锁群中有26.6%的SSR分子标记发生偏分离。该图谱的构建为玉米抗粗缩病QTL定位、分子标记辅助选择和分子设计抗病育种等研究奠定了基础。     

玉米EMS突变体库构建及突变体初步鉴定

[目的]构建玉米诱变变体库,创制玉米新种质资源.[方法]采用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变玉米优良自交系B73和郑58,构建变体库;选取小叶夹角突变体rla1、rla2进行密植产量测定和遗传学分析.[结果]2个突变体库的M2代含有表型丰富的突变体,尤其是一些突变体表现出优良农艺性状,如叶夹角小、棕色叶中脉、矮化、抗性,具有重要的育种价值.rla1、rla2表型相似,较初始材料耐密植,在试验各种植密度下,单位面积产量均高于对照组;且产量随着密度增大而提高,其最大密植度在100000株/hm2.遗传学分析显示,rla1、rla2都是单基因隐性突变,而且是等位基因突变.[结论]B73和郑58的EMS突变体库为玉米育种提供了宝贵的材料资源.     

玉米矮杆突变体的筛选与候选基因鉴定

挖掘矮杆基因对玉米耐密植品种选育具有重要意义。利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变郑58自交系获得一系列矮杆突变体,株高降低范围为10%～45%,穗位高降低范围为10%～65%,部分突变体的节间数目也发生了变化。对矮杆突变体细胞大小进行观察发现,突变体的细胞长度均缩短,缩短的范围为25%～75%,突变体株高的降低除了与细胞缩短有关外,还与细胞数目增加有关,为了进一步确定候选基因,对其中的5个突变体构建了F2分离群体,采取BSR高通量测序结合生物信息学分析,获得了多个玉米矮杆突变体的候选基因,为矮杆突变体基因的分离鉴定和开发应用提供了分析方法和新的材料。     

黄瓜白粉病抗性基因定位及候选基因分析

【目的】通过对黄瓜白粉病抗性基因的精细定位,明确抗性基因的候选区段,为进一步克隆基因及解析基因功能奠定基础。【方法】本研究选用高抗白粉病资源(自交系‘74’)和感白粉病资源(自交系‘80’)配制杂交组合,构建F_1、F_2群体,利用单囊壳白粉菌鉴定亲本及群体白粉病抗性并进行遗传分析;采用BSA-seq的方法对黄瓜白粉病抗性基因进行初步定位,在此基础上在候选区段开发分子标记,进一步精细定位白粉病抗性基因。【结果】分离群体单株表型鉴定结果表明,自交系74的抗性是由不完全隐性基因控制的。BSA-seq技术初步将抗性基因定位于5号染色体15—25 Mb位置,命名为PM 74。最终,利用分子标记将抗性基因定位于SSR15321和SSR07531之间,遗传距离为3.06 c M,物理距离为238 444 bp,可解释41.95%的表型变异。生物信息学分析表明在候选区段内包含有17个候选基因,其中Cucsa.275630为TIR-NBS-LRR类基因。【结论】本研究将黄瓜白粉病抗性基因精细定位到约238 kb的候选区段内,区段内包含有一个TIR-NBS-LRR基因,该基因将是今后研究的重点候选基因。     

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...