分子标记辅助选择玉米杂种后代创新种质方法研究

【目的】目前,玉米生产上利用的杂交种95%以上是单交种。利用分子标记辅助选择手段探索从杂交种后代中高效发掘分别适合作父本和母本材料的方法,对于提高杂交种类资源的利用效率,推动玉米育种发展进程具有重要意义。【方法】以爆裂玉米杂交种JB1的F_1代种子作为试验材料,首先利用玉米全基因组范围内SSR分子标记,经聚合酶链式反应(PCR)扩增,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)对杂交种种皮和胚进行基因型检测,筛选多态性SSR分子标记,明确相应父、母本的基因型。在此基础上,选取10条染色体上均匀分布的多态性SSR分子标记对F_2及后续2个世代的分离群体进行逐代分子标记辅助选择,获得的后代材料可分为3组,即类父本材料、类母本材料和中间型材料。为了进一步评估所选材料的杂种优势恢复程度及在育种工作中的实际应用价值,在F_4代对类父本和类母本两组材料配制了组内、组间杂交组合;同时,利用3个测验种与基于分子标记选择获得的类父本材料、类母本材料以及在早代通过育种经验选取的优异材料进行测交试验,对最终获得的2 780个各种类型组合在北京顺义和河北蔚县2个不同环境下进行产量鉴定及综合评价。【结果】分子标记辅助选择显著提高了分离后代中材料的选择效率,F_4代辅助选择材料中,类父本材料与父本的相似度最高可达79.5%,类母本材料与母本的相似度最高可达73.7%,显著高于随机选择条件下的亲本相似度均值。不同类型辅助选择材料间保持了较大的遗传距离,最大可达86%。F_4代材料相互组配,不同亲本类型辅助选择材料组配的杂交种小区产量显著高于同类型辅助选择材料组配的杂交种。测验种组配的测交组合鉴定结果显示,本研究中与类父本材料组配的杂交种表现出较强的杂种优势,产量显著高于与类母本材料及早代通过育种经验选取的优异材料组配的测交组合,且存在产量超过原杂交种最大值的组合。【结论】利用分子标记技术作为辅助选择手段,从杂交种资源中发掘优异育种材料、开展种质创新的方法,可有效提高杂交种资源的利用效率。     

高产多抗大穗型玉米新品种黔单18号的选育及配套技术

黔单18号系结合贵州玉米育种和生产实际,用适宜贵州的重要种质Suwan选系与优良自交系黄c组配而成。2002～2003年参加贵州省玉米区试,平均产量达541．5kg／667m^2,较对照增产10．3％。2003年生产试验平均产量达557．8kg／667m^2,比对照增产13．4％。2004年4月通过贵州省农作物品种审定委员会审定并定名为黔单18号。该品种在贵州的平均生育期为122d,株高226cm,穗长20．1cm;中抗大、小斑病及纹枯病,抗黑粉病、青枯病,较抗倒伏。适宜种植密度为2800～3300株／667m^2。可在贵州遵义、贵阳、铜仁、黔南和黔东南等地(州、市)的中、上等肥力土壤和相邻省份的类似生态区种植。     

用SSR标记研究谷子品种的遗传多样性

用37对SSR标记对40个谷子品种(来自我国的37个谷子品种及从印度、俄罗斯引进的3个谷子品种)进行遗传多样性研究,37对引物共检测出228个等位变异,引物检测出的等位变异数在3～12之间,平均每个位点检测出的等位变异数为6.16,37个位点的平均多态信息量(PIC)为0.697.研究这37个SSR标记重复单元出现次数与多态信息量及等位变异数之间的相关性,发现多态信息量与等位变异数呈极显著相关,相关系数达到0.802(P<0.01),而多态信息量与重复单元出现次数之间相关性也达到显著水平.相关系数达到0.429(P<0.01).对40个谷子品种进行聚类,在遗传相似系数为0.79时聚为5组,聚类结果表明除山西外几乎所有来自我国不同地区的谷子育成品种都被聚成1组,多数农家品种聚类群与生态类型存在一定的一致性.     

转基因玉米株高、ASI和穗部性状与抗旱性的关系研究

[目的]干旱是限制我国玉米生产的主要因素,利用转基因技术可有效提高玉米抗旱育种效率.对转基因玉米材料进行抗旱性鉴定评价,为筛选转基因玉米抗旱种质和转基因玉米抗旱育种提供科学依据.[方法]通过开花期干旱胁迫的方法,对61份转基因玉米材料进行抗旱性鉴定评价,研究转基因玉米材料ASI(散粉至吐丝的间隔期,天)、株高、产量与抗旱性的关系,受旱后粒重和穗重、轴粗和穗粗、百粒体积和百粒重等比值的变化;以及在受体基础上通过转基因提高玉米抗旱性的效果.[结果]正常灌水条件下株体适当、产量较高,而在受旱后株高下降少、ASI小的转基因玉米材料通常有较强的抗旱性,这与以往非转基因玉米的研究结果一致;无论受旱与否,玉米的穗粗和轴粗、穗重和粒重、百粒体积和百粒重之间存在显著的正比关系.[结论]转基因玉米的抗旱性在其受体基础上可提高25; ～53;,突破果穗和籽粒之间的正比关系可能是大幅提高玉米产量的一条关键途径.     

基于高密度遗传图谱的玉米籽粒灌浆特性遗传解析

【目的】灌浆是玉米籽粒形成的重要生理过程,直接决定了籽粒的最终产量。了解玉米籽粒灌浆特性相关性状对粒重形成的作用,解析灌浆特性的遗传基础,为玉米高产育种实践提供指导。【方法】以中国玉米骨干自交系黄早四(HZS)、旅28(Lv28)为亲本构建的包含172个家系的重组自交系(recombination inbred line,RIL)群体为试验材料。首先,利用Logistic模型与Richards模型,进行玉米籽粒灌浆过程拟合度的比较分析。其次,利用方差分析、相关性分析及回归分析分别比较亲本籽粒灌浆特性的差异,研究群体中不同灌浆特性相关性状的关系及其对百粒重的贡献。然后,利用GBS方法,对群体进行基因型分型,选择亲本间多态性标记,构建遗传图谱。最后,利用完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)进行灌浆特性与生育期相关性状的QTL分析。【结果】籽粒灌浆一般呈现慢-快-慢的变化趋势,可分为缓增期、快增期以及减缓期3个阶段。通过比较不同灌浆模型的拟合度发现,基于Richards模型的预测值与表型值间的决定系数显著高于Logistic模型。比较亲本间灌浆特性的差异发现,黄早四的平均灌浆速率为旅28的1.28倍,但旅28的灌浆持续时间为黄早四的1.07倍,亲本之间在灌浆特性方面差异明显。群体表型相关性分析发现,除缓增期灌浆持续时间(T1)外,其他灌浆特性相关性状均与百粒重(HKW)存在显著的正相关关系。回归分析发现,快增期灌浆持续时间(T2)与灌浆速率(G2)可分别解释百粒重表型变异的57.50%和30.00%。利用多态性SNP标记构建了全长为1 471 c M,标记间平均遗传图距为1 c M的遗传图谱。多个环境下共检测到26个灌浆特性相关QTL、3个百粒重相关QTL及14个生育期相关的QTL,分布在玉米除第7染色体外的其他染色体上,LOD值介于3.27—9.05,单个QTL贡献率为5.97%—21.16%。同时,利用联合环境分析发现,控制不同性状的QTL定位在染色体相同或相近的位置,形成了多个分布于玉米基因组bin 1.05、bin 2.03、bin 4.05、bin 4.06、bin 7.04、bin 9.04的QTL富集区域。其中,在位于bin 4.05(48.24 Mb—135.73 Mb)和bin 9.04(110.40 Mb—114.73 Mb)的区间之内,共定位到多个仅与灌浆速率相关的主效QTL。【结论】Richards模型能够更好地模拟玉米籽粒的灌浆过程。在灌浆特性相关性状中,快增期灌浆速率与灌浆持续时间对于玉米粒重的增加具有重要作用。单环境检测发现,灌浆持续时间相关位点仅能在单环境中得以检测,表现为环境敏感类型。联合环境分析发现,在bin 4.05和bin 9.04区间内分别检测到仅与灌浆速率相关的主效QTL,可作为玉米籽粒灌浆研究的重点区域。     

水分胁迫后玉米杂交种结穗性变化和抗旱性的关系研究

[目的]研究水分胁迫后玉米杂交种结穗性和抗旱性的关系,为生产上评价和筛选抗旱丰产玉米的品种提供科学依据.[方法]对87份玉米杂交种进行大田正常灌水和干旱胁迫对比试验,对比研究受旱后玉米杂交种结穗性和抗旱性的相应变化.[结果]与正常灌水对照相比,干旱胁迫使杂交种的结穗率和单株产量显著降低.受旱后的结穗率与杂交种的抗旱性呈极显著的正相关.[结论]水分胁迫后玉米杂交种的结穗率与玉米抗旱性的关系密切,水分胁迫后的玉米结穗率可作为玉米抗旱品种筛选的一个重要指标.     

玉米正反交杂交种F1主要性状的差异性分析

通过对4个不同玉米自交系正反交组配的10个杂交组合,采用单因素随机区组试验,并对不同组合的F1的不同性状进行方差分析和品种间的差异性比较。研究结果表明:每个组合的正反交种子在大多数性状上差异不明显,这说明细胞核的遗传占主导地位,造成正反交差异的细胞质遗传所在比例较小。但每个组合的正反交组合均有差异明显的性状,同时每一性状均有正反交差异明显的组合,这说明细胞质的遗传在玉米性状表现起一定的作用。     

一种快速大量提取禾谷类作物幼苗期总RNA的方法

为探索一种快速、大量提取禾谷类作物总RNA的方法,利用改良的热酚法提取禾谷类作物(玉米、水稻和小麦)幼苗期不同组织的总RNA,该方法在2.5 mL的离心管中进行,在提取缓冲液中增加了巯基乙醇,对传统的操作步骤进行了优化.提取的RNA质量较高,纯度检测表明RNA样品OD260/OD280在1.8～2.1之间,含量约为10 μg/μL.RT-PCR和Northern杂交结果表明RNA可以满足进一步分子操作的需要.     

高产优质杂交玉米黔单10号的选育

黔单10号是贵州省农业科学院旱粮所用自交系93－63作母本、Q102作父本组配选育的高产、优质、多抗紧凑型玉米杂交种，2000年已通过贵州省品种审定委员会和全国品种审定委员会审定。该品种具有较好的丰产性和适应性，其产量一般在7500kg/hm^2左右；能抗大小斑病、丝黑穗病等多种病害；其粗蛋白含量为11．27％，赖氨酸含量为0．37％，营养品质优。已列为2001年农业部丰收计划推荐推广品种，具有较大的推广和利用潜力。同时黔单10号制种难度小，制种产量高，推广和经营均可产生较好的经济效益和社会效益。     

玉米对亚洲玉米螟抗性的QTL分析

对玉米的亚洲玉米螟抗性进行遗传剖析对抗虫育种有重要意义。本研究以自330×K36的F2:3群体(114个家系)为材料,利用SSR标记对玉米的亚洲玉米螟抗性进行了数量性状位点(QTL)分析。结果表明,基于叶片侵害度性状检测到6个QTL,分别位于染色体4、6、7和10上;基于茎秆虫孔数性状检测到4个QTL,分别位于染色体1、5、8(2个)上;基于茎秆隧道长度性状检测到2个QTL,位于染色体1和8上;以隧道长度/虫孔数为鉴定性状检测到2个QTL,位于染色体7和10上。这些QTL所能解释的表型变异在10.3%～21.5%之间。大部分QTL的作用方式为部分显性。