玉米热激蛋白基因ZmHSP90-1的克隆及表达分析

HSP90是普遍存在于原核和真核细胞中的一种高度保守的分子伴侣。本研究从玉米中克隆了一个HSP90同源基因, 命名为ZmHSP90-1基因, 并对其进行了初步的序列分析。该基因cDNA序列全长2 371 bp, 开放阅读框2 094 bp, 编码697个氨基酸, 蛋白质分子量约79.98 kD。蛋白结构预测及同源比对分析表明, ZmHSP90-1基因编码蛋白含ATPase位点和HSP90保守结构域, 并与拟南芥、水稻等多种物种的热激蛋白高度同源; 进化树分析表明ZmHSP90-1与拟南芥AtHSP90.1基因关系较近, 蛋白序列相似性达88.3%。目的蛋白亚细胞定位显示, ZmHSP90-1蛋白在细胞质中表达。实时荧光定量PCR分析表明, ZmHSP90-1对非生物胁迫高温、高盐、ABA、低温、干旱均具有明显的应答反应。推测ZmHSP90-1是玉米的一个胁迫相关基因。     

转Cry1A.401基因抗虫玉米CM8302和CM8303对亚洲玉米螟的抗性研究

采用农杆菌介导法获得转Cry1A.401基因抗虫玉米CM8302和CM8303,通过多代回交与自交获得BC₄F₁、BC₄F₂和BC₄F₃世代的转基因玉米材料。利用qRT-PCR和ELISA方法明确转基因抗虫玉米叶片、花丝和子粒均有Cry1A.401基因表达,不同世代间目的基因表达量无显著差异。田间接虫鉴定结果表明,CM8302和CM8303三个世代心叶期和吐丝期的抗性等级均为1级,抗性水平为高抗。室内生测结果表明,亚洲玉米螟幼虫取食CM8302心叶、花丝和子粒第6天存活率分别为0、4.0%和4.0%;取食CM8303心叶、花丝和子粒第6天存活率分别为0、4.0%和2.0%。分析显示转基因抗虫玉米CM8302和CM8303的心叶、花丝和子粒均具有显著杀虫效果且遗传稳定。     

玉米芽期和苗期耐冷性研究进展

低温冷害是影响玉米生产的重要非生物逆境因素。综述了玉米芽期和苗期耐冷性鉴定指标、种质筛选和遗传特性,为玉米耐冷性研究及应用提供参考。国内外学者主要针对玉米芽期和苗期分田间和室内进行耐冷鉴定研究,应用一系列指标筛选出一些耐冷自交系、杂交种和群体。玉米耐冷性是由多基因控制的数量性状,不同时期可能受不同的遗传机制控制。今后应在完善耐冷鉴定指标基础上,从基因资源挖掘、遗传机理解析、种质扩增与改良、新品种培育等方面深化玉米耐冷性研究。     

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。     

糯玉米opaque2基因近等基因系的创制

opaque2基因能够提高糯玉米赖氨酸、色氨酸等必需氨基酸的含量。用2种优质蛋白玉米(QPM)CA339和鲁2548自交系作为opaque2基因供体,25个品质较好的糯玉米自交系作为受体,利用回交技术和SSR分子标记辅助选择育种,创制糯玉米opaque2近等基因系。分子标记结果表明,不同受体以及两种供体间都存在多态性。5套创制成功的opaque2近等基因系的赖氨酸含量比其轮回亲本分别提高了59.0%、52.7%、48.5%、46.3%和61.9%,分别由0.308%、0.313%、0.309%、0.341%、0.323%提高到0.489%、0.478%、0.458%、0.498%、0.522%。本研究表明,可以利用此方法通过向不同遗传背景的多种受体导入opaque2,选取赖氨酸含量提高较大、透明表型的近等基因系,提高糯玉米的营养价值和经济价值。     

融合蛋白mCry1AbVip3A对亚洲玉米螟和草地贪夜蛾的抗虫效率分析

将融合基因mCry1AbWp3A构建原核表达载体pET30A-mCry1AbVip3A,转入大肠杆菌BL21(DE3),通过优化诱导条件获得mCry1AbVip3A蛋白.室内生测mCry1AbVip3A蛋白对亚洲玉米螟和草地贪夜蛾的杀虫效果,发现饲喂终浓度为128.44 ng/mL的mCry1AbVip3A蛋白的亚洲玉...     

利用CSSL群体研究稻米AC和PC相关QTL表达稳定性

利用以Asominori为遗传背景具IR24染色体片段的置换系（CSSL）群体，在“2年4点”8个环境对稻米直链淀粉含量（AC）和蛋白质含量（PC）进行QTL定位和表达稳定性分析。结果共检测到8个AC和PC相关QTL，其中2个QTL在8个环境中都能重复出现，即影响AC的qAC-8和控制PC的qPC-8，平均贡献率分别为21.0%和26.9%。qAC-8和qPC-8对应置换系与背景亲本Asominori在8个环境中相应性状的表现型都达到极显著差异(P<0.01)；都仅与8个环境中的2个环境之间存在显著的互作效应；说明qAC-8 和qPC-8的效应显著且稳定性较高。此外，qAC-8和qPC-8都被定位在第8染色体R727~G1149区间，IR24的等位基因可同时提高AC和PC，这为研究水稻籽粒直链淀粉和蛋白质形成途径之间的相互关系以及碳氮代谢协同调控的遗传机制提供了新的信息。     

玉米株高主效QTL qPH2.4的定位分析

课题组前期以玉米自交系郑58为轮回亲本,以昌7-2为供体亲本,通过分子标记辅助选择获得染色体单片段代换系Z12和W16。Z12和W16在bin2.07区域均含有1个来源于昌7-2的染色体片段,株高均显著高于轮回亲本郑58。利用郑58和Z12为材料构建F2分离群体,基于重测序和混合分离分析(BSA)策略,将株高主效QTL qPH2.4定位于第2染色体13.95 Mb(201 457 953~215 022 157 bp)的区域内。利用在目标区间内筛选出的20对多态性分子标记对包含743个单株的郑58×Z12 F2分离群体和包含1 720个单株的郑58×W16 F2分离群体进行基因型分析,结合田间株高数据进行QTL定位,将株高主效QTL qPH2.4定位在InDel分子标记ph-18和ph-19之间,区间的遗传距离为0.57 cM,物理距离为626 kb。参考B73基因组(RefGen_v4)注释信息,该区间内存在17个注释基因,其中,包含可以调控油菜素内酯信号的基因Zm00001d006677。     

转Cry1Ab-Ma基因玉米CM8101对亚洲玉米螟抗性研究

利用q RT-PCR和ELISA等方法测定转Cry1Ab-Ma基因玉米CM8101不同世代、不同组织目标基因表达量,开展玉米螟室内和田间生测鉴定,评价转Cry1Ab-Ma基因玉米CM8101对亚洲玉米螟的抗性。结果表明,Cry1Ab-Ma基因在CM8101各组织中均有表达,不同世代间目的基因的表达量无显著性差异,遗传稳定。室内生测结果表明,转基因玉米CM8101各组织均对亚洲玉米螟具有显著的杀虫效果,不同世代间玉米螟的存活率均无显著性差异。田间接虫鉴定结果表明,CM8101在T3、T4、T5世代的抗性等级均为1级,抗性水平为高抗。     

不同年代玉米品种苗期耐旱性的比较分析

我国北方地区时常发生春旱,严重影响玉米生产。因此苗期耐旱性是玉米育种中需要考虑的一个重要性状。本试验选用20世纪50年代以来玉米品种35个, 包括50年代农家种4个,60年代双交种4个,70年代以后的单交种27个,在旱棚内鉴定苗期耐旱性,调查幼苗的生物量(鲜重和干重), 计算各品种的耐旱系数,分析苗期耐旱系数随年代及年份变化的趋势,并根据耐旱指数对70年代以来的27个单交种进行聚类。结果表明,干旱处理对供试品种生物量的影响显著。我国玉米品种的苗期耐旱性50至60年代快速提高,60年代及70年代以后呈下降趋势,70年代以来的27个单交种可分为3类,耐旱性强杂交种有鲁单50、群单105、农大108、掖单13、掖单4号、郑单2号,耐旱性弱的杂交种有农大3138、农大60、沈单16,其余为中间类型。下一步育种工作的重点之一是在自交系选育中加大干旱压力,为进而培育耐旱的杂交种奠定基础。