玉米主要株型性状与产量的全基因组关联分析

为了深入剖析玉米的株型性状和产量性状的遗传基础及其相关关系,本研究以204份玉米自交系作为关联群体,利用分布于玉米全基因组上的558 529个单核苷酸多态性标记(SNPs)对5个相关性状进行全基因组关联分析。结果表明,供试自交系各性状基本呈正态分布,且各性状间存在丰富的变异,变异系数在9.00%~50.00%之间;通过相关性分析和热图层次聚类分析株型和产量相关性状间彼此紧密关联;且由主成分分析筛选出总体方差累计贡献率达到71.667%的主成分2个;以P≤1×10^-5为显著阙值,利用Q+K模型对供试材料的5个相关性状进行全基因组关联分析,在株高、穗位高和单穗重间共检测到13个显著的SNP位点,分别分布于玉米的第3、第5、第6、第7号染色体上,而在总叶片数和穗上叶数间未检测到显著的SNP位点;在显著SNP上下游各50 kb范围共搜索到39个相关候选基因,其中有注释的基因12个,并对株高与穗位高最佳候选基因进行了预测。本研究通过对玉米株型及产量相关性状进行全基因组关联分析,为后期基因功能的验证与新功能的开发奠定了良好的基础。     

紫花苜蓿茎秆组织中木质素的分布与沉积模式

以甘农5号紫花苜蓿(Medicago sativa‘Gannong No.5’)为材料,采用组织化学染色方法研究了茎秆中木质素的发生、分布与沉积规律。结果表明,苜蓿茎秆中木质素的分布与生长部位密切相关,在茎秆顶端初生维管组织中仅木质部有木质素分布,随节间下移,木质素开始在初生韧皮纤维、次生木质部和髓射线中大量沉积;茎秆中存在G、S两种木质素,S木质素的发生迟于G木质素;在维管束之间,两种木质素均以"厚角组织处维管束→厚角组织间维管束"的模式沉积,但在维管束内,木质素沉积表现出异质性,G木质素沉积模式为"初生木质部导管→初生韧皮纤维→次生木质部和髓射线";S木质素沉积模式为"初生韧皮纤维→次生木质部和髓射线→髓薄壁细胞"。分析认为,紫花苜蓿茎秆中木质素特殊的沉积模式可能是其对北温带生长环境的一种适应对策。     

外源赤霉素对不同耐深播性玉米自交系的深播缓解效应

为探讨不同浓度的外源赤霉素(GA)对深播胁迫下玉米种子萌发、幼苗生长的影响,综合评价GA对深播的缓解效果,以2份深播敏感自交系(‘吉853’和‘自330’)和2份耐深播自交系(‘N192’和‘Mo17’)为试材,于其苗期在2种不同深播(15、20 cm)胁迫下施加4种不同浓度外源GA。结果表明:(1)深播胁迫下出苗率、苗长、根长显著降低,中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴和胚芽鞘长之和,胚芽鞘中的SOD酶活性,中胚轴、胚芽鞘中POD、CAT酶活性及木质素含量显著升高,其变化率(RC)介于-75.86%～100.19%。施加外源GA后幼苗各性状增辐达4.25%～389.06%。(2)用2份深播敏感自交系对外源GA的最佳浓度进行筛选,15 cm和20 cm深播胁迫下分别施加4.0 mg·L~(-1)和6.0 mg·L~(-1)外源GA的缓解效果最佳,隶属函数值分别为0.602和0.598。(3)最佳浓度下比较分析2种耐深播性不同玉米自交系的生长参数和生理特性,表明外源GA可缓解深播对玉米幼苗的胁迫,外源GA对耐深播性不同玉米自交系的敏感程度不同,表现为吉853自330Mo17N192。(4)利用主成分与热图分析玉米萌发期深播性鉴定的三级评价指标,出苗率、中胚轴长、中胚轴和胚芽鞘长之和是主要的评价指标,中胚轴中SOD、POD、CAT活性及中胚轴、胚芽鞘中木质素含量可作为二级评价指标,根数和苗长可作为三级评价指标。     

玉米自交系SSR多样性与穗部性状的关联分析

玉米穗部性状直接影响其单株产量。为深入剖析玉米自交系穗部性状的遗传多样性,寻找与目标性状关联的分子标记,采用145对SSR引物对186份玉米自交系进行遗传多样性分析,共检测到652个等位基因,平均等位基因数为4.5个,平均多态信息量为0.478;利用Structure软件,将186份自交系分为5个亚群(旅大红股、塘四平头、兰卡斯特、P群、瑞德);并通过GLM关联分析模型分析,共找到14个与穗行数、穗粗、轴粗、穗长、秃顶长、行粒数、单穗重、百粒重、穗轴重9个穗部性状相关的标记,各标记对表型变异的解释率为0.0211~0.2159;通过MLM关联分析模型,共检测到8个与穗部性状相关的标记,各标记对表型变异的解释率为0.0174~0.1243;这些标记分布在1、2、3、4、5、7、8、9、10号染色体上。通过研究玉米遗传多样性与穗部性状的关联分析,可以为发掘优异的等位变异基因,复杂性状的遗传学研究和分子标记辅助育种奠定基础。     

8种水旱环境下2个玉米群体穗部性状QTL间的上位性及环境互作效应分析

深入剖析干旱胁迫条件下玉米穗部性状的遗传机制可为玉米抗旱高产分子育种提供参考依据。以大穗型旱敏感自交系TS141为共同亲本,分别与小穗型强抗旱自交系廊黄和昌7-2杂交,构建了含有202个(LTPOP)和218个(CTPOP)家系的F2:3群体,在8种水旱环境下进行单穗重、穗轴重、穗粒重、百粒重、出籽率及穗长等6个穗部性状的表型鉴定,并采用复合区间作图法(CIM)和基于混合线性模型的复合区间作图法(MCIM)对其进行单环境和多环境联合数量性状位点(QTL)分析。结果表明,采用CIM法,单环境下在2套F2:3群体间检测到62个穗部性状QTL,其中干旱胁迫环境下检测到38个QTL,进一步在2套F2:3群体多个干旱胁迫环境下检测到10个稳定表达的QTL (sQTL),分别位于Bin 1.01–1.03、Bin 1.03–1.04、Bin 1.05、Bin 1.07、Bin 1.07–1.08、Bin 2.04、Bin 4.08、Bin 5.06–5.07、Bin6.05和Bin 9.04–9.06。采用MCIM法,联合分析定位到54个穗部性状联合QTL,其中24个表现显著的QTL与环境互作(QTL×E), 17对参与了显著的加性与加性/显性(AA/AD)上位性互作,其表型贡献率较低。这些研究结果可为系统地剖析玉米穗部性状的分子遗传机制提供理论依据;且这2套F2:3群体多个环境下检测到的sQTL可作为穗部性状改良的重要候选染色体区段,用于图位克隆或抗旱高产分子育种,但要注重环境及上位性互作效应的影响。     

外源脯氨酸缓解玉米幼苗盐胁迫的效应

为探讨施用外源脯氨酸(Pro)对不同耐性玉米(Zea mays)幼苗盐胁迫的缓解效应,以耐盐自交系8723和盐敏感自交系P138为试材,在苗期以180?mmol·L?1?NaCl为胁迫条件,施加浓度为250?μmol·L?1的外源Pro,研究了盐胁迫下外源Pro对玉米幼苗生长以及相关生理指标的影响.结果表明,外源Pro...     

不同外源调节物质对不同耐旱性玉米自交系的干旱缓解效应分析

以旱敏感玉米自交系TS141为试材,在苗期以20%PEG模拟干旱胁迫处理,添加5种不同浓度外源甜菜碱(GB)或脯氨酸(Pro),以蒸馏水和干旱胁迫分别作为正向(CK+)、负向(CK-)对照处理,筛选得到对玉米苗期干旱胁迫缓解效果最佳的处理浓度:30μmol·L~(-1) GB或400μmol·L~(-1) Pro。以最佳浓度外源GB或Pro对干旱胁迫下的耐旱玉米自交系昌7-2和旱敏感玉米自交系TS141幼苗进行处理,比较分析两种耐旱性不同玉米自交系的生长参数、生理特性、气孔特性及叶片解剖结构。结果表明:外源GB或Pro可有效缓解玉米幼苗干旱胁迫损伤,恢复生理生化代谢稳态,外源GB对干旱胁迫的缓解效应强于外源Pro;TS141在添加外源GB后各生长参数均显著升高且叶片细胞结构明显恢复并排列整齐,而添加外源Pro后苗长并未出现显著变化且叶片细胞结构未发现明显差异;昌7-2在添加外源GB后脯氨酸含量、SOD、POD、CAT活性分别下降47.01%、26.33%、15.00%、66.08%,但添加外源Pro后只分别下降27.74%、17.65%、11.45%、44.32%。此外,外源GB或Pro对旱敏感玉米自交系缓解效果更明显:在添加外源GB或Pro后TS141各生长参数均显著升高,而昌7-2只有根长出现显著性差异;添加外源GB后TS141的脯氨酸含量、SOD、POD、CAT活性分别降低46.22%、16.58%、35.24%、60.52%,而昌7-2其值分别降低47.01%、26.33%、15.00%、66.08%,均低于TS141。干旱胁迫下玉米自交系叶片通过减小木质部导管直径,降低导管系统水势,诱导气孔开度降低,减少水分丧失;干旱胁迫下花环型结构变形,维管束鞘细胞和韧皮部细胞的散乱排列,导致了玉米自交系对干旱胁迫的耐受性降低。     

玉米新品种垦玉 706 的选育

甘肃农垦良种有限责任公司以高产、抗病、抗倒为育种目标,2013 年选用自育系 LKF0601 为母本、LKMB-1 为父本进行杂交选择,育成发芽势强、拱土能力强、幼苗长势强、结实性好的中熟玉米新品种垦玉 706。该品种适宜在 4 月下旬地温≥ 10℃以上的东华北中熟春玉米区播种,以直播栽培方式选择中等肥力以上地块,种植密度 4500 株 /667m2 最为适宜。     

不同株型玉米基因型对干旱胁迫的响应分析

改良株型结构是挖掘玉米产区光、热、水潜力的重要途径,是玉米理想株型育种的基础。为了深入揭示玉米株型相关耐旱响应机理,研究在花期干旱胁迫下对株型差异较大的3份玉米基因型(廊黄、昌7-2和TS141)穗位叶的株型结构、气孔形态、生理代谢、光合特性及产量进行了研究。结果表明:1)干旱胁迫下,3份不同株型基因型的叶长、叶宽、叶面积及叶夹角均显著减少,叶形系数和叶向值均显著增大,平展株型基因型TS141的6个株型性状较紧凑株型基因型廊黄和昌7-2变化更大;2)干旱导致3份不同株型基因型的上/下表皮气孔个数趋于增多,上/下表皮气孔长度和宽度趋于缩短,TS141的上/下表皮气孔个数均有较大的增多,上/下表皮气孔长度和宽度均有较小的降低;3)干旱胁迫后,TS141的叶绿素a、b、(a+b)含量及叶绿素a/b均明显下降,廊黄和昌7-2的叶绿素a/b均有较小地上升,其余3个性状均有较小地下降;4)干旱条件下,3份不同株型基因型的气孔导度、净光合速率、叶片温度、蒸腾速率和RuBPCase活性均有不同程度地减少,胞间CO₂浓度均有不同程度地升高,与TS141相比,廊黄和昌7-2变化的幅度更小;5)干旱处理后,3份不同株型基因型的单株产量、单穗重、穗粒重、百粒重、穗长及出籽率均显著下降,对TS141的影响程度远大于廊黄和昌7-2;6)主成分PCA分析和热图Hierarchical clustering分析表明,干旱胁迫下玉米这些性状间的关系较为复杂,彼此相互关联,这些性状能完全概括不同株型基因型的耐旱性差异。因此,推测玉米株型结构作为重要的干旱调节者,其可与气孔形态、生理代谢及光合特性相互调节共同构成玉米株型相关耐旱响应机制,且由于紧凑株型玉米对干旱胁迫的调节能力更强,其在今后育种中具有更好的抗旱潜能。     

玉米新品种垦玉101

垦玉101是甘肃农垦良种有限责任公司于2013年以自选系LKM1411为母本、自选系LKF1003为父本选育而成的中晚熟玉米新品种。该品种发芽势强，拱土能力强，幼苗长势强，耐密性好，结实性也较好，抗玉米螟，中抗大斑病和茎腐病。2021年通过内蒙古自治区农作物品种审定委员会审定，适宜在内蒙古自治区出苗至成熟≥10℃且活动积温2750℃以上地区种植。对垦玉101的主要特征特性、产量表现及相关栽培技术进行介绍，以期为该品种的高产高效栽培和大面积推广提供有效的理论依据和技术支持。