利用SSR荧光标记分析90个糯玉米地方品种的遗传多样性

试验以2个CIMMYT热带群体Pob 25和Pool26为基础材料,以丹340、掖478及其杂交种F₁(掖单13)为测验种,采用三重测交(TTC)设计,对两群体各性状进行了基因效应分析,在两群体中均发现了部分性状存在显著的上位性效应,并提出了各类上位性分量的可能利用途径,为两群体的遗传改良打下了基础。     

玉米雄穗发育早期耐旱相关转录因子的发掘

为了发掘更多与玉米雄穗生长发育早期耐旱性相关的转录因子基因,选用耐旱型玉米自交系(DT)铁7922、X178,以及干旱敏感型自交系(DS)吉81162和丹340为试验材料。使用盆栽方法进行育苗,并在一致且适宜的肥水条件下培养至雄穗发育前期,通过人工模拟田间干旱胁迫及正常灌溉的方法对材料进行处理。采用RNA-Seq技术检测玉米雄穗发育早期在受到干旱胁迫后相对于正常灌溉处理而言,耐旱相关转录因子家族基因在转录水平上表达量的变化。结果共发现287个转录因子基因在受到干旱胁迫后相对于正常灌溉呈现差异表达。对差异表达基因进行功能富集和注释结果发现,差异表达基因中具有耐旱调控功能的转录因子基因34个。其中在2个耐旱型材料中共有且表达模式一致的基因6个;在2个干旱敏感型材料中共有且表达模式一致的基因3个;在4个材料中均呈显著差异表达的转录因子基因1个。研究结果为玉米雄穗发育早期耐旱功能转录因子基因发掘和耐旱分子育种提供了基因基础。     

基于SNP标记的关联分析在玉米耐旱研究中的应用

单核苷酸多态性(Single nucleotide polymotphisin,SNP)标记的发展促进了关联分析对植物复杂数量性状的遗传研究.研究证明:多数SNP变异与基因功能密切相关,通过关联分析可以发掘这些功能型位点变异并应用于作物遗传育种.因此,本文综述了近些年来在玉米上利用SNP标记进行关联分析的研究进展,展望了其在耐旱分子育种和遗传网络解析方面的应用前景.     

玉米回交导入后代群体中耐旱种质的鉴定研究

发掘玉米种质资源中的有利基因可以对现有玉米自交系进行快速有效的改良和创新,本研究以优良玉米自交系丹340、掖478和齐319为受体与34个供体自交系构建的回交导入后代群体为材料,在干旱胁迫条件下,通过测定单株雌雄开花间隔(ASI)天数和群体结实株数百分率进行耐旱鉴定和筛选。结果表明:1)在干旱胁迫下的BC2F2群体内,有50%以上的单株不能正常散粉吐丝,绝大多数结实较好的单株的ASI小于或等于6 d;2)有些供体自交系对缺水环境敏感,但在其回交后代群体中出现了耐旱植株,表明这些供体带有耐旱有利基因;这种潜在耐旱基因的表达受遗传背景影响较大,同时与特定组合有关;3)对不耐旱受体自交系进行耐旱性改良的效果较好,对耐旱的受体自交系继续进行耐旱性改良则比较困难,但仍可以筛选到耐旱性更强的后代材料。研究表明,通过大规模回交导入并对后代进行严格的表型鉴定和筛选,是发掘种质中耐旱基因的有效途径,可以明显地提高玉米回交导入后代群体的耐旱性。     

我国47份主要玉米自交系耐旱性分析

利用耐旱系数法对我国47份主要玉米自交系农艺性状、产量与耐旱性进行相关性分析,对自交系耐旱性进行综合评价。结果表明,穗粗、行粒数、轴径与单株子粒产量耐旱系数呈极显著正相关;株高、雄穗长、穗行数、百粒重与单株子粒产量耐旱系数呈显著正相关;ASI与单株产量耐旱系数呈极显著负相关。各性状耐旱性对单株产量的相对重要性依次为穗粗行粒数轴径株高雄穗长穗行数百粒重穗位高穗长ASI。按照综合耐旱系数将自交系耐旱性分为3个级别,耐旱性较强自交系有混517、郑58、掖52106、英64、38-11等19份,占40.4%;耐旱性中等自交系有525、C103、Mo17Ht、黄早四、昌7-2等18份,占38.3%;耐旱性较弱自交系有吉853、综31、L317、Os420、WF9等10份,占21.3%。     

干旱条件下玉米耐旱相关性状的QTL一致性图谱构建

 发掘玉米耐旱基因及其连锁分子标记是构建耐旱分子育种技术的重要基础。通过生物信息学手段整理玉米基因组数据库中已有耐旱相关性状的QTL信息,借助高密度玉米分子标记连锁图谱IBM和临近分子标记,建立耐旱相关性状的QTL一致性图谱,进而发掘通用QTL。研究显示,在干旱条件下于10个定位群体中共发现与9个玉米农艺及生理性状有关的181个QTL,建立了全长3582.1cM的耐旱相关性状的QTL一致性图谱,发掘出15个"通用耐旱QTL"及其连锁标记。研究结果为确定玉米耐旱基因位点和建立分子标记辅助育种技术创造了条件。     

MAGIC群体的遗传特征及其在作物耐逆研究上的应用

多亲本高世代互交（multi-parent advanced generation intercross,MAGIC）群体是近年来发展起来的新一代遗传作图及育种群体。MAGIC群体最初是以研究动物及人类复杂性状遗传基础为目标而构建的基于多亲本的重组近交群体,随后将其构建方法衍生到植物中应用。MAGIC群体应用于作物遗传育种,可以建立包含无限多株系的群体,主要的优势是拥有大量可利用的多样性遗传基因池。亲本可选用育种中性状优异的材料,通过多次重组创造大量的遗传变异。群体中选出的优良株系可用作育种中间材料或直接组配新品种,也可灵活应用于数量性状位点（quantitative trait locus,QTL）的精确遗传定位分析,真正做到育种群体和定位群体的有机整合。作物耐逆性大多是由QTL控制,因此,主要围绕MAGIC群体的定义、构建流程、遗传特征及其在作物耐逆性研究上的应用和发展前景作综合性阐述。     

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。     

我国常用玉米自交系的耐旱性评价

2007年冬季和2008年春季分别在海南三亚和新疆乌鲁木齐对196份玉米自交系采用两种不同干旱胁迫处理,依据形态性状及产量相关性状评价其耐旱性。通过典型相关分析发现,株高、雌雄开花间隔天数(ASI)、单穗粒重和结实株数百分率4个性状可以作为玉米自交系耐旱性评价指标。采用因子分析方法,计算株高、雌雄开花间隔天数、单穗粒重和结实株数百分率4个性状的综合耐旱系数,对196份玉米自交系进行耐旱性评价,将试验材料分为耐旱、中度耐旱、中度干旱敏感和干旱敏感4种类型。两点试验耐旱级别完全一致的材料有58份,其中耐旱自交系有7份(H201、Mo113、英64、H21、早49、丹598、吉842);中度耐旱自交系有14份(丹黄02、8902、中106、郑22、中黄68、K22等),这些材料为耐旱育种提供了种质基础。     

玉米耐旱遗传育种研究及分子育种策略

干旱胁迫一直是玉米产量损失的重要逆境因素。本文结合最新玉米组学研究成果和高通量的数据信息分析平台,从玉米表型和基因型两方面讨论耐旱玉米在遗传及育种实践上的研究进展以及分子育种技术在进行耐旱玉米新品种的选育过程中的新策略,利用新的技术和平台进行耐旱玉米的创新,可为未来提高育种遗传增益以及玉米增产稳产起到重要作用。