玉米雄性不育机制及其产业化应用研究进展

玉米是杂种优势利用最成功的作物之一,生产上广泛采用单交种。杂交种制种是玉米产业重要的生产环节,雄性不育系在杂交种制种中的应用能显著提高生产效率与种子质量。因此,玉米雄性不育机制及其产业化应用研究具有重要的理论与实践意义。综述了玉米花序的基本结构与生物学功能、细胞质雄性不育与细胞核雄性不育类型、机制与遗传基础及其在产业化应用中的优势与局限性,探讨与展望了雄性不育产业化应用的发展方向,为理解玉米雄性不育性生物学机制及产业化应用提供了较全面的基础资料。     

玉米甜、糯性状育种的遗传学基础

甜玉米和糯玉米是一类淀粉合成途径不同、基因发生突变导致子粒中含有高可溶性糖或高支链淀粉的玉米,是可直接食用的鲜食玉米类型。介绍玉米甜、糯性状形成的生物化学基础及其遗传特征,详细阐述单果穗甜糯形成的遗传学基础与机制,利用基因编辑技术进行隐性性状高效遗传改良具有无需表型选择并克服连锁累赘的优势。     

玉米开花期调控机制研究进展

开花期对玉米非常重要，不仅影响玉米的生长区域适应性、对各种逆境的抗性，另外对于玉米的产量、质量、营养价值等多个性状都具有重要的影响。根据玉米开花期调控途径的研究报道，玉米开花期可分为4条途径：光周期途径(photoperiod pathway)、自主途径(autonomous pathway)、赤霉素途径(gibberellin pathway)和年龄途径(age pathway),4条途径既独立存在又相互影响，共同调节玉米的开花时间。总结并整理玉米的开花期调控途径，对于改良热带种质资源使其适应我国温带地区、培育优良品种具有重要的参考价值和指导意义。     

玉米叶肉原生质体瞬时表达系统建立与优化

以玉米B73黄化苗叶片为研究材料，采用酶解法分离并获得高活性的玉米叶肉原生质体细胞，优化PEG-Ca²⁺介导的玉米叶肉原生质体细胞转化条件，探索电击介导玉米叶肉原生质体细胞瞬时转化方法。同时，以荧光蛋白为报告分子融合细胞器定位信号，建立玉米叶肉原生质体亚细胞定位系统，进一步验证该瞬时表达系统具备可用于基因功能研究的可能性。结果表明，通过酶解法分离获得的玉米叶肉原生质体细胞经过FDA染色统计发现，95%的细胞结构完整且活力较高。在PEG-Ca²⁺介导瞬时转化方法中，当PEG浓度40%且质粒量增加至25 μg时转化效率达到最高，为51.28%。在电击介导瞬时转化方法中，当电压为350 V且电击时间为5 ms的条件下电击转化效率最高，为32.66%。通过将核定位信号NLS与eGFP基因融合转入玉米叶肉原生质体细胞，eGFP成功定位于细胞核。通过将叶绿体定位基因ZmMSH1与DsRed2基因融合并转入，DsRed2蛋白成功定位于叶绿体中。在玉米叶肉原生质体细胞中过表达ZmDHDPS基因，通过qRT-PCR和Western Blot等技术确定了ZmDHDPS高表达活性，并显著提高原生质体细胞内游离赖氨酸含量。