不同光照条件下热带玉米自交系间的转录水平差异分析

光周期敏感性差异是影响玉米在不同光长条件下是否能够正常开花结实的重要因子之一.分析比较不同光照条件下热带玉米光敏型与光钝型自交系基因表达差异,能够为解析玉米光周期敏感性变异的分子机制提供更丰富的科学依据.本研究以光钝感自交系QR273和光敏感自交系T32为材料,通过人工控制光照长度分别对其进行长短日照处理,利用RNA-Seq技术对九叶期的基因组表达差异进行分析.结果 表明,不同光照条件能够影响昼夜节律和应答辐射相关基因的表达,其中昼夜节律相关基因在不同光照条件下的表达量均呈极显著性差异.结合材料的光周期反应情况,不同光照长度条件下,影响玉米光反应差异的主要调控途径为GI-CO-FT,初步揭示了热带玉米种质光周期诱导开花的分子调控基础.     

玉米Suwan种质改良过程中的关键基因组区段发掘

玉米Suwan种质抗性好、适应性强、籽粒品质优,在现代育种尤其是南方玉米育种中具有不可替代的作用。明确Suwan种质优良特性在改良过程中的遗传机制对我国南方玉米生态区的玉米生产具有重要意义。本研究以Suwan1(Suwan1C10)及其衍生群体(苏兰1号C0)不同改良世代为材料,利用包含5.6万个SNP标记的MaizeSNP50芯片对供试群体进行基因型鉴定。遗传分析发现:Suwan 1群体不同改良世代间的基因组差异片段较少,仅出现5个,其中4个出现在第11轮改良世代(Suwan 1 C11), 1个出现在第15轮改良世代(Suwan 1 C15);苏兰1号不同改良世代间的基因组差异片段相对较多,共有18个,其中8个在不同改良世代间稳定遗传; Suwan种质改良形成苏兰1号群体的过程中,共获得43个Lancaster特异性遗传片段,其中35个在苏兰1号不同改良世代间稳定遗传。全基因组关联分析共鉴定出16个与穗行数显著关联的QTN,分别位于第2、第3、第5、第6、第7、第8、第9染色体上,其中SYN25713和SYN36577位于苏兰1号群体的Lancaster特异性遗传片段内;共检测到13个控制穗长相关的QTN,分别位于第1、第2、第5、第7、第8、第9染色体上,其中PZE-105143697位于苏兰1号群体的Lancaster特异性遗传片段内。该结果为后续全基因组关联研究和分子标记辅助选择等提供了重要的理论依据。     

玉米Iodent种质在Suwan材料改良利用中的有效性分析

种质资源狭窄和杂种优势单一,是制约我国玉米产业发展的重要因素之一。拓宽玉米种质基础,培育突破性育种新材料是选育优良玉米杂交种的基础与前提。热带、亚热带种质已经被证明具有较温带种质丰富的遗传多样性,其引入、改良和应用对丰富我国玉米种质多样性具有十分重要的意义。本研究以28份温热玉米自交系、4份Suwan群体来源自交系(QR 273、ZHL 908、T 32和QB 48)作母本,来自Iodent、Reid、PB、Lancaster和塘四平头类群的8个温带玉米自交系作父本的杂交后代为材料,2015年分别在河南郑州和河南华县对28份自交系和32个杂交组合进行农艺性状评价。结果显示,Suwan×Iodent杂交组合的株型、生育期、感光性等与温带地区杂交种相近;而Suwan自交系与其他类群自交系的杂交组合则表现出植株繁茂、抗倒性差、感光性强和生育期太晚等问题。利用Iodent种质早熟、马齿的特性能够有效改良Suwan种质生育期晚、光周期敏感的不足,获得较高的配合力。     

基于温热玉米Suwan-Lancaster群体改良自交系QB446的选育与应用

为扩增我国现有玉米种质基础提供重要理论依据, 贵州省农业科学院旱粮研究所利用热带玉米Suwan1C11群体与温带Lancaster种质核心系Mo17构建的Suwan1C11×Mo17群体（Suwan-Lancaster）为基础材料，基于群间强优势互补与优良基因聚合选育方法，创制选育出优良苏兰（Suwan-Lancaster）群体温热玉米自交系QB446,该自交系具有产量高、出籽率高、脱水快及配合力高等优点。利用QB446自交系育成并通过审定的玉米杂交种目前有8个，QB446已成为我国南方玉米育种和生产应用的骨干自交系。     

长日照条件下2个热带玉米自交系的转录组差异分析

【目的】深度挖掘不同光敏类型自交系间的差异表达基因,为揭示热带玉米种质光周期敏感性变异机理提供理论依据,同时为采用分子辅助方法改良热带玉米种质提供新途径。【方法】以热带光钝感自交系QR273和光敏感自交系T32为试验材料,通过人工控制长日照条件（16 h光/8 h暗）对试验材料进行处理,于四叶期采集幼嫩叶片提取总RNA,利用RNA-Seq技术对不同光敏类型自交系材料进行转录组测序,同时结合生物信息学分析,筛选出不同光敏类型自交系间的差异表达基因。【结果】在长日照条件下,从玉米自交系T32和QR273间共鉴定出6977个差异表达基因,其中T32较QR273的上调表达基因有3291个、下调表达基因有3686个。GO功能注释分析结果显示,有24个应答光刺激和应答辐射的基因在T32和QR273中表现出显著差异;此外,有17个同时与应答光刺激、应答辐射、胚后期发育、光周期、生殖结构发育、生殖系统发育、生殖发育过程、光周期/开花和分生组织营养生长向生殖生长转变相关的差异表达基因。KEGG信号通路富集分析发现有15个昼夜节律通路相关基因在T32和QR273中表现出显著差异,其中,Zm00001e030377和Zm00001e023792基因在T32中的表达量高于QR273,而Zm00001e016746和Zm00001e011193基因在T32中的表达量低于QR273。【结论】长日照条件下光敏型与光钝型热带玉米自交系间的转录组差异分析共鉴定出6977个显著差异表达基因,包括24个参与应答光刺激和应答辐射的差异表达基因有,17个同时与应答光刺激、应答辐射、胚后期发育、光周期及分生组织营养生长向生殖生长转变相关的差异表达基因,以及15个与昼夜节律通路相关的差异表达基因。这些基因通过差异性参与昼夜节律通路中的成花诱导,导致成花启动途径不完全相同,可能是热带种质光周期敏感性变异的关键遗传基因。     

夏播玉米组合的籽粒灌浆脱水特性

为了选育出玉米籽粒灌浆脱水快、受温度影响小的优质、高产、稳产玉米新品种供生产应用,以5个杂交玉米新组合515×527、黔526、GL881、J106×572和1013×572为供试材料,结合当年当地气象资料,对其授粉后15～67d的玉米籽粒含水量、籽粒鲜重、干重、籽粒灌浆速率和脱水速率等进行研究。结果表明:1)在玉米整过灌浆过程中,其日平均温度与玉米籽粒的灌浆速率和脱水速率呈显著正相关,且515×527和J106×572组合的灌浆速率与脱水速率受温度的影响较大,而组合黔526受温度的影响较小。2)在灌浆后期(授粉后56～67d)脱水速率最快的组合是GL881。生产上可选择对温度不敏感,后期脱水快的品种进行应用,以减少低温对玉米籽粒灌浆速率和产量的影响。     

玉米群体Suwan1改良Mo17的效果

为了更好地利用Suwan1/Mo17改良系,为玉米育种提供参考,采用NCⅡ遗传交配设计,用从玉米Suwan1/Mo17的改良系中随机抽取14个材料和Mo17与代表我国玉米4大骨干系的黄C、丹340、黄早四和78599组配60个杂交组合,并进行组合鉴定.结果表明:根据鉴定结果进行方差分析,10个农艺性状除出籽率没有达到显著水平外,其他性状都达到极显著水平.从所选用的材料看,用来源于Suwan1群体的S37与S611改良Mo17的效果比较好,用QB48改良Mo17的效果最差.同时用Suwan1/Mo17改良系与MO17在农艺性状上进行比较,通过Suwan1改良Mo17,在叶数变化上差异不显著；而株高、穗位高、穗长、穗粗、穗行数、秃尖、百粒重和自身产量变化较大,都达到极显著水平；株高、稳位高显著下降,穗粗、穗行数和粒重都显著增加.QB478-1穗粗、穗行数、粒重和小区产量分别比Mo17增加5％、15.7％、18％和50％.     

两群双向选择方法及其在玉米育种中的应用与实践

数量性状表现出的中亲优势主要来自各位点中亲优势的累计效应,每个位点中亲优势来自该位点内基因频率之差的平方和与显性效应的乘积,从而形成“双亲基因频率差异互补”理论。“两群双向选择”法是基于“双亲基因频率差异互补”理论的产物,应用“两群双向选择”可增加材料间的差异基因频率,提高组配出优势杂交种的概率。为减少玉米育种的盲目性,提高玉米育种效率,从两群双向选择的原理、玉米两群双向选择的遗传育种实践和两群双向选择方法的遗传育种启示3个方面,阐述两群双向选择方法在玉米杂交育种的应用情况及其应用成果。     

基于SSR标记的杂交玉米金单999种子的纯度检验

为快速、准确地判断杂交玉米金单999种子的纯度,有效阻止伪劣种子在市场上的流通,提高种子市场的种子质量,同时为其他杂交玉米种子的纯度鉴定提供方法参考,利用SSR标记技术,从30对SSR引物中筛选出能够清楚、稳定、准确地鉴别出金单999的亲本及杂交种且呈现双亲互补带型的2个引物,对金单999玉米杂交种进行纯度检验.结果表明:Bnlg1496、umcl222这2对引物完全可以对杂交玉米金单999的种子进行纯度检验,并检验出金单999种子的纯度为98.12%.     

美国先锋玉米杂交种选系的配合力

为了对先锋选系的改良及杂交种选育提供理论依据和参考,按NcⅡ交配设计组配杂交组合,采用8×8部分平衡格子方试验设计进行田间组合鉴定,对9个先锋玉米选系10个性状的配合力进行研究。结果表明:组合间的方差达到极显著水平。9个先锋选系之间各性状一般配合力均达到极显著差异,7个测验自交系各性状一般配合力也达到极显著差异,16个亲本所组配的杂交组合各性状特殊配合力达到显著或极显著差异。先锋选系产量一般配合力最高的是QB662(0.41),测验种产量一般配合力最高的是S273(0.53),特殊配合力最高的是QB1051-1×双M9(0.59),产量最高的组合是QB662×S273(993.3524kg/667m2)。