基于SSR荧光标记技术的玉米群体混合样本基因频率分析方法

 【目的】建立玉米群体混合样本等位基因及其频率的分析方法。【方法】采用ABI全自动遗传分析仪,利用5′端荧光标记的SSR引物,通过混合样本中PCR扩增产物检测峰高与丰度对应,分析基因频率。【结果】与聚丙烯酰胺凝胶电泳银染法相比,ABI全自动遗传分析仪的检测灵敏度高。20个供试玉米群体中,荧光引物Phi072（6-Fam）共检测到82个等位基因位点,平均每个群体4.1个;引物Phi084（Hex）检测到43个等位基因位点,平均每个群体2.15个。多重PCR（multiplex PCR）荧光SSR检测结果显示,可以明确区分不同等位基因。荧光SSR能准确地读出片段大小,定量PCR扩增产物的丰度。用GeneScan获取数据,用Genotyper软件对数据进行设置与输出,使用R软件的FREQS-R模块,初步探讨利用荧光SSR定量化数据,计算供试群体15个单株混合样本的等位基因频率。【结论】可通过荧光SSR产物的丰度来确定混合取样群体的基因频率。     

玉米耐旱分子育种研究进展

干旱是玉米生产的主要非生物胁迫因子之一,培育耐旱品种可以有效地保持其在干旱环境下的产量稳定性。目前,随着生物信息学数据库的不断完善及基因组学技术的发展,耐旱通用QTL的发掘以及关联分析技术在功能标记开发上的应用,新的耐旱相关转录因子／基因的克隆都为解释玉米耐旱性的复杂遗传网络和分子育种提供了新的机遇和方法。本文综述了耐旱基因组学研究进展及其在玉米耐旱分子育种上的应用。     

玉米Gln1-3 gDNA序列分离、基因结构、保守功能域与等位变异分析

谷氨酰胺合成酶家族是高等植物体内氨态氮同化酶, 是植物体内氮利用与循环的核心构件。玉米Gln1-3基因编码叶肉细胞中的细胞质同工酶, 与全株氮向籽粒蛋白质同化与氮利用效率及产量紧密相关。本研究以玉米自交系辽白371为材料, 采用PCR与接头步移(walking)方法分离得到Gln1-3基因区域基因组DNA(gDNA)全长4 571 bp, 起始密码子至终止密码子序列长3 062 bp。将该基因在GenBank注册, 登录号为EU338535, 并进行了详细注释。该基因由10个外显子、9个内含子组成, 剪接方式主要为5′供位保守的GU与3′受位AG模式。编码的GS1蛋白由356个氨基酸组成, 分子量39.2 kD, 等电点 (pI) 为5.202。保守功能域分析表明, 氨基末端外显子2到外显子6为氨离子结合结构域, 羧基末端外显子8与外显子9构成ATP酶结构域, 在胞内行使催化功能。对50个玉米自交系Gln1-3基因重要分析区域进行了等位变异分析, 鉴定出364个等位变异, 其中313个为SNP变异, 占86%。     

一个新的抗玉米矮花叶病基因的发现及初步定位

由SCMV引起的矮花叶病是我国的主要玉米病害之一, 鉴定和发掘新的抗病基因对于玉米抗病遗传育种具有重要意义。以抗病自交系海9-21和感病自交系掖478杂交的一个BC₂F₃群体为试验材料, 通过人工接种矮花叶病毒进行抗病性鉴定, 发现该分离群体中抗病植株与感病植株数符合1∶3的分离比例, 推测其抗病基因是由1对隐性基因控制。抗感池和SSR标记连锁分析表明, 存在一个新的玉米矮花叶病隐性抗病基因(或等位基因), 将该基因命名为scm3。scm3基因来源于抗病玉米自交系海9-21, 位于第3染色体短臂3.04~3.05区域, 在SSR标记umc1965和bnlg420之间, 遗传距离分别为45.7 cM和6.5 cM。连锁的标记还有umc1307、umc2265、bnlg2241和umc2166, 它们与scm3之间的遗传距离分别是8.3、13.3、15.5和19.7 cM, 这些SSR标记与scm3基因在染色体上的排列顺序为umc1965—scm3—bnlg420—umc1307—umc2265—bnlg2241—umc2166。     

opaque-2突变基因(o2)对玉米产量和产量配合力的影响

利用18个o2近等基因系(o2-NILs)与18个普通玉米自交系,配制33对杂交组合,在北京、新乡两个试验点进行产量和配合力鉴定。结果表明,不同基因型间的产量、一般配合力(GCA)效应值、特殊配合力(SCA)效应值差异均极显著;两个类型间的产量差异极显著,GCA效应值、SCA效应值差异不显著。o2-NILs组合的平均产量在北京和新乡两个试验点分别较普通玉米组合分别低8.06%和9.64%,平均低8.85%。在产量较高的组合中,有5对为o2-NILs与同型普通玉米的组合,分别是CAL58×丹598(o2/normal)、196×辽2345(o2/normal)、196×803(o2/normal)、CAL58×吉477(o2/normal)、CA156×196(o2/normal),说明这5对组合产量没有受o2影响。两个类型自交系GCA均为正值的为313(o2/normal)、吉63(o2/normal)、辽2345(o2/normal)、丹598(o2/normal)和196(o2/normal),表明o2基因对产量有一定影响,但在不同的遗传背景下o2基因的影响不同。     

极端气候条件下辽宁省晚熟玉米品种的风险性评价

通过2009、2010年不同熟期玉米品种栽培试验和生产调查,对晚熟玉米品种在极端气候条件下的风险性进行对比研究。结果表明,晚熟品种受秋旱的影响更大,而熟期较短的品种可在一定程度上躲避"秋吊"。晚熟品种雌穗分化、散粉抽丝和灌浆期与阴雨季节重叠,长时间重度阴雨天易造成晚熟品种空秆和秃尖,而熟期较短的品种则较早地进入该发育阶段,躲避不利天气的影响。耐密植的中熟、中晚熟品种具有较强的耐荫性,因而保持良好的孕穗和结实能力。品种间的耐荫性差异警示为应对极端的气候条件,加强对品种耐阴性的选育,避免品种单一化或品种间遗传背景相近,从遗传角度积极地规避风险。适时早播可作为该地区抵御此类气象灾害的有效措施。     

玉米醇溶蛋白基因Zein启动子克隆与序列分析

启动子是细胞内控制基因转录与表达的时空特异性的重要因子。玉米醇溶蛋白基因Zein启动子控制Zein基因在胚乳中特异性表达,分离Zein启动子将为外源基因在胚乳中特异性表达等遗传操作提供基础。以玉米自交系鲁2548基因组DNA为模版,PCR扩增得到401 bp的15 kuβ-Zein启动子,PCR产物T-A克隆并测序。序列分析结果显示,作者克隆的Zein启动子序列与NCBI已报道的15 ku-Zein基因(GenBank M72708)启动子序列同源性为96%。启动子功能预测及顺式元件分析表明,所克隆的启动子序列可能具有胚乳特异性启动子功能。有关功能验证试验正在开展之中。本研究为外源基因胚乳特异性表达基因工程奠定了基础。     

玉米转基因技术研究及其应用

随着植物转基因技术的深入发展,大豆、玉米、油菜和棉花等转基因作物大面积商品化生产为全球的粮食安全做出了巨大贡献。玉米是全球第一大粮食作物,自1986年以来玉米的转基因技术发展较快,其主要的遗传转化方法包括农杆菌介导法、基因枪法和花粉管通道法等,农艺性状改良涉及抗除草剂、抗虫、抗病、抗旱、抗盐和品质改良等,其中抗除草剂和抗虫玉米已成为主要的商业化转基因作物。本文综述了玉米转基因技术的研究进展及应用,展望了玉米转基因研究的发展方向。     

1970-2000年代玉米单交种的遗传产量增益分析方法的比较

以田间试验为基础, 对直接种植法的不同方法进行分析, 以期找到适合我国的评估方法, 为遗传产量增益的研究提供理论支持。以1970s–2000s期间大面积推广的杂交种为材料, 分别于2005–2006年(试验1)以及2007–2008年(试验2)在新疆农业科学院和北京顺义试验基地进行。每个试验设置3种密度。依据1970年代单交种在3.0万株 hm^-2密度下的产量与2000年代的单交种在6.0万株 hm^-2密度下的年均单位面积的产量差异, 计算得到1970s–2000s期间我国玉米遗传产量年增益速率为94.7 kg hm^-2。在7.5万株 hm^-2密度下, 2000年代单交种较1970年代单交种的产量增值是遗传因素作用的结果。1970年代单交种在1.5万株hm^-2密度下的产量与2000年代单交种在7.5万株 hm^-2密度下的产量差值是育种与栽培共同作用的结果。由二者的比值得到育种对总产量增益的贡献率为52.9%。Duvick的直接种植法适用于我国评估遗传产量增益速率, Tollnaar的试验设置方法适用于评估我国玉米遗传贡献率。     

种业新政以后科研单位和小企业的改革方向

最近,国务院发布了《关于加快推进现代农作物种业发展的意见》,这是我国农作物种业发展史上的一个重要里程碑,必将开启和推动我国育种和种子产业升级换代的新阶段,对种业科研人员是最大激励,对种业企业