玉米转录因子ZmBES1/BZR1-7基因克隆及功能分析

BES1/BZR1蛋白是油菜素内酯信号途径的唯一转录因子,在植物生长发育及逆境应答中发挥重要作用。为了探究玉米ZmBES1/BZR1-7基因的功能,从玉米自交系B73中克隆到ZmBES1/BZR1-7基因,并对其功能进行初步分析。序列分析结果表明,ZmBES1/BZR1-7基因无内含子,开放阅读框(ORF)长975 bp,编码324个氨基酸。ZmBES1/BZR1-7蛋白N端高度保守,包含bHLH结构域,与水稻OsBZR1-1相似性达75.95%。实时荧光定量PCR结果表明,ZmBES1/BZR1-7在玉米叶和根中的表达受渗透与盐胁迫诱导显著;16% PEG-6000和100 mmol·L^-1 NaCl处理12 h,叶片中ZmBES1/BZR1-7表达量分别为对照的17.8倍和19.8倍。酵母激活试验结果表明,ZmBES1/BZR1-7蛋白具有转录激活活性。共相关分析结果表明,玉米中有72个基因与ZmBES1/BZR1-7基因的表达相关性较高,启动子区均含有E-box或BRRE元件,推测可能是ZmBES1/BZR1-7转录因子调控的靶基因,主要参与细胞、细胞组分、细胞代谢过程等。本研究结果为深入解析玉米ZmBES1/BZR1-7的功能及其调控网络奠定了基础。     

玉米×四倍体多年生玉米F_1减数分裂构型及不同构型的染色体来源研究

 利用品红染色和多色基因组荧光原位杂交技术分析了玉米×四倍体多年生玉米杂种F1减数分裂构型及其不同构型染色体来源。结果表明,玉米×四倍体多年生玉米杂种F1减数分裂构型平均为4.66I+5.00Ⅱ+5.12Ⅲ;荧光原位杂交结果显示单价体、二价体和三价体分别为绿、红和黄色荧光信号,表明单价体来源于玉米,三价体构型染色体来源于玉米和四倍体多年生玉米种同源染色体配对和二价体的染色体仅来源于四倍体多年生玉米种。这些结果进一步说明玉蜀黍属A、B和C染色体组组成更恰当。     

新世纪初发展我国玉米遗传育种科学技术的思考

玉米是我国主要饲料、工业原料和粮食作物.建国50年来,随着遗传育种研究水平提高,以及农业综合技术全面发展,全国玉米平均单产提高2.7倍,为保障粮食安全做出重大贡献.但是,我国玉米单产刚刚超过世界平均水平,与发达国家相比还有较大差距.近十多年,我国玉米单产平均年增长率,不仅低于发达国家,而且低于发展中国家.除环境等因素而外,不得不承认包括遗传育种在内的玉米科技水平还相当落后.社会经济发展要求大幅度提高玉米产量,改善品质.加入WTO后国际竞争更加激烈,我国玉米生产面临严峻挑战和前所未有的机遇.我们应该抓住机遇,通过科技体制改革,加强玉米遗传育种科学技术研究,从应用基础和现代生物技术方面取得突破,使我国玉米生产和玉米科学技术赶上世界先进水平.可供玉米育种利用的基因资源日渐贫乏,仅靠自然进化和传统人工选择难以满足国民经济发展对玉米生产不断增长的需要.需要将传统遗传育种研究与现代生物技术结合,从分子水平上认识玉米遗传变异机理,在充分发掘玉米基因库现有遗传资源的同时,利用基因工程技术打破生殖隔离,转化利用其他物种的有益基因,创造更为丰富的遗传变异,培育性状更加全面、生产性能更好的玉米新品种.现代生物技术发展迅速,有关基因资源及其知识产权的国际竞争愈演愈烈,我们必须奋起直追,才不会处于被动局面.玉米育种的主攻方向是高产、优质和适应性.新世纪初我国玉米生产所面临的新形势,为这三方面的主攻目标贼予了新的含义.高产是永恒的主题,玉米还有很大的增产潜力.高产育种的基础是种质创新,培育高水平自交系,并通过组合选配提高杂种优势水平.优质是市场的需求,不同用途的品种对品质有不同的要求,主要包括营养品质、商品品质、加工品质和适口性四个方面.适应性是稳产的保证,耐旱、抗病、耐贫瘠、抗虫是提高玉米品种适应性的关键.针对玉米生产和遗传育种科学技术研究亟待发展的现状,建议加强应用基础和高新技术研究,为玉米科学技术和玉米生产持续全面发展打下坚实基础;建立玉米行业协会,抓住农村经济结构调整有利时机,推进玉米产业化进程;深化农业科技体制改革,把公益性研究与商业化育种分开,加大对公益性研究的支持,制定有关政策,鼓励多方面投资,组建种子企业和科研单位联合的大型商业化育种公司.     

用γ射线和叠氮化钠诱变的玉米愈伤组织筛选耐旱和雄性不育材料

用60Coγ射线和叠氮化钠(NaN3)处理玉米愈伤组织,在含1.0%NaCl的高渗培养基上筛选,对再生植株株系进行耐旱性鉴定。结果表明,20 Gy的辐射和1 mmol/L NaN3是较为适合玉米愈伤组织诱变的处理组配。22个再生植株株系中,有5个诱变株系的耐旱性高于未诱变对照,其中1个株系的耐旱性与耐旱自交系“81565”接近。此外,从M1代株系中发现了1个雄性不育株,鉴定为细胞核隐性单基因控制的孢子体雄性不育。     

玉米未成熟胚胚性愈伤组织诱导率与内源激素含量的关系

以胚性愈伤组织诱导率高低不同的9个玉米自交系未成熟胚为外植体,用改良N6培养基诱导培养愈伤组织。酶联免疫法测定不同培养时间后未成熟胚,以及由此诱导的胚性和非胚性愈伤组织,内源脱落酸(ABA)、吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3、GA4)和细胞分裂素(DHZRI、PA、ZR)含量。结果发现,胚性愈伤组织诱导率与未成熟胚ABA和IAA含量正相关,与胚性和非胚性愈伤组织ABA含量正相关,与胚性愈伤组织GA3含量负相关。在胚性愈伤组织开始发生之际,外植体的ABA和IAA含量出现峰值,GA3含量出现低谷。因此认为,未成熟胚高水平的ABAI、AA含量和低水平的GA3含量,有利于胚性愈伤组织的诱导。但是胚性愈伤组织的ABA含量却低于非胚性愈伤组织,且胚性愈伤组织诱导率与胚性愈伤组织IAA含量负相关。由此看来,胚性愈伤组织的诱导和保持,可能还与各种激素的协同作用有关。     

应用~(32)P和~3H示踪研究不同玉米自交系的抗旱特性

本研究以遮雨塑料棚控制灌水量及室内聚乙二醇 (PEG)模拟土壤干旱胁迫 ,利用示踪技术研究干旱胁迫下不同玉米自交系根系在苗期和生育中期对3 H、3 2 P的吸收特性 ,结果表明 ,在干旱胁迫下 ,玉米在苗期和大喇叭口时期对3 2 P和3 H的吸收均较对照有明显下降 ;抗旱性强的自交系下降幅度小 ,抗旱性弱的自交系下降幅度大。在所测的 1 0项指标中 ,苗期地上部3 H和3 2 P比活度 (PEG处理 )、苗期地上部3 2 P总活度 (盆栽 )、中期地上部3 2 P比活度 (盆栽 )与抗旱系数呈显著相关 ;苗期地上部3 H和3 2 P总活度 (PEG处理 )、中期地上部3 2 P总活度与抗旱系数呈极显著正相关。通过对各指标的敏感指数与抗旱系数的相关分析表明 ,苗期室内PEG模拟干旱条件下植株对3 2 P、3 H的吸收值可作为早期鉴定玉米抗旱性强弱的一个重要指标。     

干旱胁迫与正常环境下控制玉米开花期性状的QTL鉴定

利用N87-1(耐旱)×9526(敏感)的F2分离群体,构建了包含103个SSR标记的连锁图谱;在干旱胁迫与正常灌溉两种环境下调查了183个F23家系的抽雄期、吐丝期及抽雄-吐丝间隔等3个开花期性状;然后选用复合区间法对控制这些性状的QTL进行了鉴定.结果表明抽雄期在胁迫环境下检测到1个QTL位于第7连锁群上,单个QTL可解释表型变异的14.89 %;在正常灌溉下检测到4个QTL分别位于第1、4、7和第9连锁群上,累计可解释表型变异的44.3 %.吐丝期在胁迫环境下鉴定出1个QTL,位于第7连锁群上,占表型方差的15.80 %,与胁迫环境下的抽雄期QTL的位置、加性效应方向和基因作用方式一致;在正常环境下检测到2个QTL,分别位于第4和7连锁群上,累计可解释表型变异的20.56 %.ASI在胁迫环境下检测到1个QTL位于第9连锁群上,单个QTL可解释表型变异的8.88 %;在正常环境下检测到了2个QTL,均位于第6连锁群上,累计可解释表型变异的17.2 %.经比较分析,第7连锁群上所与标记umc1015连锁的QTL具有重要的标记辅助选择利用潜力.所鉴定QTL的基因效应以部分显性为主.     

玉米苗期耐旱性鉴定方法研究

在土壤含水量稍高于萎蔫系数的干旱条件下，以出苗率和生物学产量耐旱系数的乘积为指标，测定了17个玉米自交系和10个杂交种的苗期耐旱性，并与相同条件下的胚芽鞘长度、出苗率、根重、生物学产量、脯氨酸含量、电导率和叶片保水力的耐旱系数进行多元线性回归分析。结果表明，胚芽鞘长度、脯氨酸含量和叶片保水力的耐旱系数与苗期耐旱性的回归关系不显著。不能作为玉米耐旱性鉴定的指标；根重和电导率的耐旱系数与苗期耐旱性的回归关系，在自交系和杂交种中的显著性不同，有待进一步研究；出苗率和生物学产量的耐旱系数及其乘积，是玉米苗期耐旱性鉴定的可靠指标，可以以此作多元回归分析估计苗期耐旱性。     

玉米幼穗培养及植株再生

基本培养基加脯氨酸和水解酪蛋白组成的诱导培养基Ⅲ,可诱导参试的大多数玉米自交系、杂交种及远缘杂交后代,１０￣１５ｍｍ长的雌雄幼穗产生胚性愈伤组织,并通过继代增殖分化再生完整植株。各种基因型之间,愈伤组织诱导率差异较大,有的诱导率为０,有的高达８０％,大致有杂交种〉自交系〉远缘杂交后代的趋势。雌幼穗的诱导率略高于雄幼穗。     

以玉米幼胚为受体转化海藻糖合成酶基因

本文将含酿酒酵母海藻糖合成酶基因（TPS1）的重组质粒pC1300WTPS,用农杆菌EHA105介导转化玉米幼胚,不经诱导愈伤组织而筛选分化直接成苗。通过对幼胚大小和半胱氨酸(Cys)浓度筛选,发现长度在1.5～2.0mm的幼胚更适合农杆菌介导的幼胚转化,并且在农杆菌与幼胚的共培养阶段添加200mg/L的半胱氨酸,能够有效降低幼胚在农杆菌浸染过程中的褐化率（29.3%）,比对照褐化率（53.7%）减少约一倍。经PCR检测216株转化植株,得到1株阳性植株。