玉米PIN家族基因在雌花序发育过程中的表达分析

生长素是一类重要的植物发育调控因子,其代谢和转运在植物的器官形成和分化中均发挥重要作用。植物特有的生长素外运载体PIN是一类膜蛋白,和生长素极性运输相关。本研究中,我们对玉米PIN基因家族的14个成员在雌花序发育过程中的表达模式进行了分析。除了未检测到ZmPIN9基因的表达外,其余13个基因根据表达模式可分为三类:第一类包括ZmPIN1a、ZmPIN1b、ZmPIN1d、ZmPIN5c和ZmPIN8五个基因,在SPM(小穗对原基)时期表达量最高;第二类包括ZmPIN1c、ZmPIN10b、ZmPINx和ZmPINy四个基因,在SM1(小穗原基早期)时期表达量最高;第三类包括ZmPIN2、ZmPIN5a、ZmPIN5b和ZmPIN10a四个基因,在F(花器官)时期表达量最高。为了进一步了解ZmPIN家族基因的表达模式,我们对这14个基因在不同组织器官中的表达模式进行了分析,依然未检测到ZmPIN9基因的表达,可能是其表达量极低或在特定部位或特定时期表达;ZmPIN5a基因在叶中的表达量最高;其余12个ZmPIN基因均在雄花序中高表达。这些结果说明ZmPIN基因在玉米生殖器官尤其是雌花序的发育过程中起重要作用。     

活秆成熟和非活秆成熟玉米自交系的籽粒脱水速率及相关因素分析

籽粒机收是我国玉米实现全程机械化的瓶颈,而收获期籽粒含水量则是影响其机收效果的关键因素。加快成熟后期籽粒脱水速率是降低收获期籽粒含水量而不影响产量的有效方式。本研究以5个活秆成熟(SG)和5个非活秆成熟(NSG)自交系为对象,测定其籽粒、叶片和茎秆的含水量,计算其脱水速率。结果显示,活秆成熟自交系的收获期籽粒含水量和叶片含水量均高于非活秆成熟自交系,而茎秆含水量在活秆成熟和非活秆成熟两类自交系间没有明显差异。相关性分析显示叶片脱水速率和籽粒脱水速率呈显著正相关(相关系数0.756,P<0.05)。根据衰老启动标记基因ZmSee1的表达水平,分析叶片衰老启动时间与籽粒脱水速率的相关性,表明:在非活秆成熟的5个自交系中,LH196、PHM10和PH207的ZmSee1基因表达峰值出现在授粉后第4 d,DK517M和Lx9801的ZmSee1基因表达峰值出现在授粉后第8 d;而在活秆成熟的5个自交系中,ZmSee1基因的表达峰值均出现在授粉后第16 d。相关性分析发现,叶片衰老启动时间和籽粒脱水速率之间存在显著负相关,相关系数为-0.733(P<0.05)。     

不同夏玉米品种耐盐性综合评价与耐盐品种筛选

综合运用室内水培耐盐萌发测试与田间原位耐盐性鉴定,以黄淮海夏玉米区30个主推玉米品种发芽率、发芽势、胚芽长和胚芽重的相对值及盐碱地条件下产量表现作为耐盐性评价依据,采用加权隶属函数法和聚类分析对不同玉米品种耐盐性进行综合评价。结果表明,NaCl浓度≥160 mmol/L时,不同玉米品种萌发均受到显著抑制,萌发期盐胁指标迫敏感程度表现为相对发芽势>相对胚芽长>相对胚芽重>相对发芽率;子粒产量、发芽率、穗数和胚芽重与玉米品种耐盐性最为密切。根据加权隶属函数值和系统聚类分析,可将30个玉米品种分为耐盐性不同的4个类群,其中强耐盐品种4个、中等耐盐品种9个、盐敏感型9个、盐极敏感型8个。160 mmol/L NaCl可作为玉米萌发期耐盐性鉴定的适宜盐浓度,子粒产量、发芽率、穗数和胚芽重可用于玉米品种耐盐鉴选的主要指标。邦玉339、鲁单818、登海605和青农105可用于盐碱地玉米栽培。     

玉米生长素响应因子家族基因的表达模式分析

生长素响应因子(auxin response factor,ARF)是一类重要的转录因子,通过特异性地结合生长素响应元件调节下游靶基因的转录,参与诸多植物生长发育过程的调控。玉米中有许多ARF家族基因,但其表达模式有待深入研究。本研究分析了玉米ARF家族基因在不同组织器官中的表达,发现除ARF10、ARF16和ARF34组成型表达外,其余32个ARF基因的表达水平在生殖器官中要明显高于营养器官。对ARF基因启动子区的顺式作用元件分析显示,28个ARF基因的启动子区含有逆境胁迫相关顺式元件,实时定量PCR分析结果显示,多个ARF基因分别响应冷、热、盐和渗透胁迫。研究结果不仅暗示了ARF家族基因在玉米生殖生长和非生物逆境胁迫响应中的重要性,也为全面解析ARF基因在玉米中的生物学功能提供有用信息。     

适用于多重荧光SSR检测的玉米基因组DNA提取方法

通过比较植物DNA提取试剂盒法、SDS法、磁珠法和质粒DNA小提试剂盒法提取玉米叶片全基因组DNA的质量,确定最适用于多重荧光SSR检测的方法。结果表明,4种方法获得全基因组DNA的ODA260/ODA280平均值分别为1.92、2.16、2.22和2.00;DNA浓度平均值分别为19.16、2 050.58、69.12、53.56 ng/μL。比较发现,SDS法和植物DNA提取试剂盒法因为提取DNA杂质多和提取成本高,均不适用于多重SSR-PCR大量样本的检测;质粒DNA小提试剂盒法和磁珠法提取的全基因组DNA都适用于多重SSR-PCR检测,分别适合人工操作和机械自动化提取。     

干旱胁迫对不同生长期不同玉米品种生长性状的影响

为探究干旱对玉米不同生长期的生长性状及果穗性状的影响,以QXH0121(耐盐碱型)、B73(野生型)、PHM57(盐碱敏感型)3种不同耐盐碱能力的玉米品种为试验材料,通过盆栽控水,分别于拔节期、大喇叭口期、抽雄期进行干旱处理。结果表明：相较于非胁迫处理,干旱胁迫下3种玉米品种在拔节期、大喇叭口期及抽雄期均表现为株高及产量构成要素降低,而茎粗则无显著差异。无论拔节期、大喇叭口期或者抽雄期胁迫,3个品种耐旱程度均表现为QXH0121>B73>PHM57。拔节期的干旱胁迫对玉米株高影响最大,株高低于大喇叭口期和抽雄期;抽雄期的干旱胁迫对果穗性状影响最大。     

鲜食玉米品种筛选与综合评价

为筛选适宜在山东省及周边地区推广应用的鲜食玉米品种,本研究选用西星五彩甜糯、西星白糯2号、16SW2等11个鲜食玉米品种为材料,以产量、穗部性状、蒸煮品质和营养品质为评价依据,采用加权隶属函数法和聚类分析对不同鲜食玉米品种进行综合评价。结果表明,16SW2的商品穗数和黑糯2号的商品穗重最高,西星五彩甜糯、16SU3蒸煮品质较优,西星五彩甜糯和16SW2营养品质表现较好。根据加权隶属函数值和系统聚类分析,可将11个鲜食玉米品种分为3个品级,其中一级品种2个,二级品种5个,三级品种4个。综合产量表现、蒸煮品质和营养品质,16SW2和西星五彩甜糯适宜在山东及周边地区种植。     

玉米自交系lx9801的选育、应用及改良

玉米自交系lx9801是我国重要的黄改系之一，来源为H21×502为基础选育的二环系。lx9801的选育立足于黄改系的改良，创造性地将旅大红骨种质的优良基因有效融入黄改系种质中。截至2019年，直接利用lx9801作为亲本审定的杂交种有32个，其中国审品种6个；利用lx9801的衍生系作为亲本审定的玉米杂交种60多个。lx9801的改良主要是利用塘四平头群自交系进行群内改良，其次是利用PA种质、旅大红骨种质或结合塘四平头种质进行性状改良。