分子标记辅助选择改良玉米自交系昌7-2的丝黑穗病抗性

选取5个与bin2.09主效抗病位点紧密连锁的分子标记,利用含主效抗病位点的黄早四近等基因系1JD006为供体亲本,开展连续回交分子标记辅助选择育种,定向改良玉米自交系昌7-2的丝黑穗病抗性。结果表明,标记3M1-25选择效率最高,其次为标记MZA6393。结合分子标记辅助选择和田间接种鉴定,在BC2F2群体中筛选出背景回复率大于理论值87.50%的6个单株,BC3F2世代中筛选出背景回复率大于理论值93.75%的12个单株,其中6株回复率≥96.92%,田间接种发病率均低于40%。筛选出的6个BC3F3家系中除4JZ574-01外在主要农艺性状上与轮回亲本无显著差异。     

基于吉846/掖3189重组近交系群体的玉米丝黑穗抗性的QTL分析

基于实验室前期构建的吉846(高抗)/掖3189(感病)含273个家系的F7重组自交系(RIL)群体的连锁图谱,进一步筛选多态性的SSR标记加密图谱,结合3年抗病鉴定结果对玉米抗丝黑穗病进行QTL定位。结果表明,将亲本间存在差异的66个新SSR标记加密到遗传图谱中,构建含160个SSR标记和49个AFLP标记的遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组3302.8 cM,平均图距15.8 cM。应用完备区间作图法共检测到3个抗丝黑穗病相关QTL,分别位于染色体bin2.09、bin3.04和bin9.04区域。利用混合线性模型法检测到7个未报道的抗病相关QTL,分别位于染色体bin2.05、bin6.02、bin8.05、bin9.01、bin10.03和bin10.07区域。     

抗玉米丝黑穗病分子标记辅助育种研究

玉米丝黑穗病是春玉米生产中的主要病害之一,在世界范围内普遍发生。利用前期研究获得的主效QTL,采用分子标记辅助选择与常规育种技术相结合方法,成功地把抗病基因区段导入到10个玉米骨干自交系中,获得一批抗病自交系。利用这些抗病自交系组配的杂交种,使玉米丝黑穗病的抗性得到大幅度提高。     

部分玉米自交系对丝黑穗病的抗性鉴定和遗传效应研究

采用人工接种鉴定法评价72份玉米自交系对丝黑穗病的抗性。在72份自交系中高抗系18个,占25%;抗病系15个,占20.8%;中抗系12个,占16.7%。采用双列杂交方法 4的遗传交配设计,对其中11份自交系的抗病力进行配合力分析及遗传参数估算。结果表明,917-1、4F1和吉818的GCA负效应较大,昌7-2、黄早四和长3的GCA正效应较大;吉818×黄早四、917-1×黄早四、吉818×昌7-2、KD-13×昌7-2组合具有显著的负效应,黄早四×昌7-2和917-1×吉818组合具有显著正效应。玉米抗丝黑穗病基因的加性效应和显性效应同时存在,加性效应占主导。选育杂交种时不仅要考虑双亲的一般配合力,也要注重其特殊配合力的作用。要选育中抗以上类型杂交种,其双亲之一必须为抗病系。     

苗期PCR检测玉米丝黑穗病的取样时期及部位研究

以2份抗病及2份感病玉米自交系为试验材料,模拟玉米丝黑穗病适宜的侵染及田间发病条件,采用室内菌土接种方法培养玉米幼苗,通过PCR检测病原菌侵染率,研究苗期PCR检测抗、感玉米自交系的最佳取样时期和检测部位.结果表明,SSR标记SR3可用于玉米丝黑穗病室内接种鉴定;同一自交系不同的取样时期叶鞘侵染率均显著高于叶片侵染率;感病自交系与抗病自交系三叶期第3叶叶鞘的PCR侵染率差值极显著高于其他取样时期和取样部位,且该期4份自交系的侵染率与田间接种条件下的发病率呈显著正相关,为鉴别抗感自交系最佳的取样时期和部位.     

玉米抗粗缩病基因STS分子标记的筛选

对与玉米抗粗缩病相关基因共分离的RAPD标记S37和S86扩增的产物进行克隆与测序,设计多对引物,以感病自交系478和抗病自交系齐319、P138和H21为材料进行PCR扩增。结果表明:根据RAPD产物1300bp片段转化的STS引物在感病自交系中扩增出特异带,而在抗病自交系中无此特异PCR扩增带。根据2000bp片段转化的STS引物同样在抗感病自交系中存在特异性差异。进一步用设计的两对STS-PCR引物Ⅰ-2和Ⅱ-4对20个感病自交系和34个抗病自交系进行验证,卡方测验表明,STS标记Ⅰ-2和Ⅱ-4与自交系抗感病的相关性达到极显著水平。STS-PCR标记Ⅰ-2和Ⅱ-4可直接用于玉米抗粗缩病的分子标记辅助选择育种。     

58份玉米自交系抗丝黑穗病鉴定

以58份美国玉米自交系为试验材料,采用人工接种方法进行玉米自交系抗丝黑穗病鉴定。连续两年鉴定结果表明,供试材料对玉米丝黑穗病抗性差异较大,抗病和感病自交系各占50%。其中B90、LH38和IRF240等10份自交系表现为高抗,在抗病育种中可优先利用;B105、B108、B103等13份自交系表现为高感,在抗病育种中应改良后利用。     

不同来源黄早4改良系的抗病性鉴定

１９９１和１９９２年，鉴定１０个黄早４改良对黄斑病，玉米大，小斑病，丝黑穗病，矮花叶病和青枯病的抗病性，并对玉米褐斑病，粗缩病的发病情况进行了调查。１０个黄早４改良系中有６个对黄斑病的抗性明显增强，其中冀３５，黄４０５２，农大２５６等三个自交系既克服了黄早４不抗黄斑病的缺点，又保持了原黄早４高抗玉米矮花叶病的特性，兼抗性能较好。     

利用BSA法发掘玉米抗灰斑病主效QTL

以玉米高抗灰斑病自交系齐319与高感病自交系Ye478构建的RILS(重组自交系)为试材,通过两年田间表型鉴定,选取极端表型家系高抗16个,高感15个,利用SSR分子标记,并结合群体分离分析方法(BSA)筛选玉米抗灰斑病连锁标记并进行基因定位。结果表明,在玉米第1连锁群上检测到1个主效抗病基因位点(QTL),与两侧的分子标记umc2614和bnlg1803遗传图距分别为4.74 c M和3.78 c M,该抗病基因位点可解释40.9%的表型变异率,抗病基因来源于齐319,加性效应达到了-7.817 5。     

玉米自交系及群体材料抗丝黑穗病鉴定与评价

2003～2006年在田间采用人工接种的方法,对我国153份玉米自交系及24份玉米群体材料进行了抗丝黑穗病的鉴定评价。结果表明,对玉米丝黑穗病表现高抗的自交系有P138、4F1、200B、鲁原92、齐319、吉412、合344、东91、CD13和吉495共10份,大多数玉米自交系对玉米丝黑穗病表现感病和高感。加强玉米种质资源的收集、鉴定与评价对玉米抗病育种非常重要。     

基于SSR标记的玉米丝黑穗病抗性的关联分析

选取玉米染色体上的2.09、3.04、3.05 3个区段的55个SSR标记对16份抗感玉米丝黑穗病的玉米自交系基因组DNA进行扩增,并对SSR分子标记基因型与丝黑穗发病率进行关联分析。结果表明,40对SSR引物多态性较好,检测出的等位基因数为2～5个,平均为3个,多态性信息量(PIC)为0.180～0.765,平均为0.562。初步确定与玉米丝黑穗病相关程度达显著以上的标记14个,占多态性标记的35%。其中,标记umc2077和umc1525与玉米丝黑穗抗性相关呈极显著水平,可进行辅助选择研究。     

玉米骨干亲本对主要病害的抗性及其传递规律

选用5个玉米骨干亲本Mo17、黄早4、掖478、自330和丹340及其68个衍生品系,对大斑病、小斑病、丝黑穗病、弯孢叶斑病、禾谷镰孢茎腐病、矮花叶病和黑粉病的抗性进行鉴定。结果表明,黄早四具有较好的多抗和兼抗性,60.7%衍生品系对大斑病达中抗以上水平,82.0%高感或感小斑病,对小斑病的抗性较易丢失,感丝黑穗病易被改良。Mo17具有较好的多抗和兼抗性,81.2%衍生品系对丝黑穗病达到中抗以上水平,64.7%高感或感小斑病,对丝黑穗病的抗性能较好地传递给其衍生品系,对小斑病的抗性易丢失,感大斑病性状易被改良,Mo17是唯一对弯孢叶斑病的抗性达到中抗水平的骨干自交系。自330对3种病害具有较好的抗性,其衍生品系中70.0%对丝黑穗病达到中抗以上水平,表明自330对衍生系的丝黑穗病抗性有较好的遗传贡献,对小斑病和弯孢叶斑病的感病性状不易通过传统的系选方法进行改良,自330是唯一对禾谷镰孢茎腐病的抗性达到中抗水平的骨干自交系。掖478中抗小斑病,其71.4%的衍生系中抗小斑病,抗性能较好的传递,掖478感弯孢菌叶斑病和大斑病,其衍生系中有57.0%中抗弯孢菌叶斑病,42.9%抗大斑病,表明其感弯孢菌叶斑病和大斑病的性状易被改良。     

69份玉米自交系的遗传关系分析及三大病害鉴定有效标记的筛选

以69份玉米自交系为试材,利用70对SSR引物对其进行遗传多样性和群体结构分析,从42对已定位与大斑病、丝黑穗病和茎腐病3大病害抗性基因连锁的分子标记中筛选适于病害鉴定的有效SSR标记。结果表明,69份自交系划分为PA、PB、Lancaster、塘四平头和旅大红骨5个类群,采用UPGMA聚类方法和群体结构聚类划分结果基本一致;从42对相关标记中筛选出大斑病鉴定有效标记3个(umc1316、umc2212、umc1327)、丝黑穗病鉴定有效标记1个(SSR148152)和茎腐病鉴定有效标记1个(SSR58),基于上述5个有效标记能够明显地区分三大病害综合表现抗和感的材料。     

青枯病对不同抗性玉米自交系叶片生理特性的影响

以对青枯病抗性不同的两个玉米自交系为材料,研究青枯病对玉米叶片过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量以及电导率的影响。结果表明,接种青枯病菌后,感病自交系黄早四从14 d开始出现感病症状,抗病自交系K12HF526在30 d后才出现轻微感病症状。两个自交系对照组叶片的POD活性、SOD活性和MDA含量表现趋势一致,抗病自交系高于感病自交系。不同自交系对照组的叶片叶绿素含量一致,处理组中感病自交系明显低于抗病自交系,可能是感染青枯病导致叶绿素含量降低。抗病自交系叶片可溶性蛋白含量在接种前后差异不显著,感病自交系接种21 d后显著降低。通过电导率计算伤害率的结果表明,抗性自交系的伤害率远远低于感病自交系。     

基于近等基因导入系发掘玉米抗甘蔗花叶病毒主效基因

利用玉米自交系掖478与中自01构建近等基因导入系群体(BC4F2),通过田间人工接种甘蔗花叶病毒鉴定获得抗病植株。采用38个SSR标记分析抗病株基因型,通过连锁不平衡分析,在玉米第3和6染色体上发掘3个主效抗病QTL。第3染色体上的QTL置信区间为26.1cM-phi053-5cM;第6染色体上的QTL置信区间分别为1.2cM-bnlg161和5.3cM-bnlg1538-7cM。建立了基于近等基因导入系发掘玉米抗甘蔗花叶病毒主效QTL技术,获得了一批含有抗病毒QTL的近等基因导入系,为抗病育种提供了信息和材料。