玉米ZmEREB46基因调控耐渍性功能探究

为鉴定和发掘玉米渍水胁迫抗性基因,克隆玉米ERF家族成员ZmEREB46（Zm00001d015759）基因,同时对该基因进行重测序分析、功能变异位点鉴定以及表达模式分析,并进一步在模式植物拟南芥中初步探究ZmEREB46参与耐渍的功能。结果显示,ZmEREB46编码1个AP2/EREBP类转录因子;相较于耐渍自交系A3237,ZmEREB46基因编码区及启动子区在渍水敏感自交系A3239中分别存在1个G/A的转换以及1个911 bp片段插入,911 bp片段的插入显著抑制了渍水敏感自交系A3239中ZmEREB46基因的表达;亚细胞定位结果显示,ZmEREB46定位在细胞核中;荧光定量PCR结果显示,ZmEREB46受渍水胁迫诱导上调表达,渍水处理8 h后ZmEREB46在耐渍自交系A3237中的表达量是渍水敏感自交系A3239中的2倍。结果表明,ZmEREB46在拟南芥中过量表达提高了拟南芥苗期的耐渍性。     

应用混合线性模型(AD)分析热带温带玉米群体间的遗传关系

按Griffing双列杂交方法Ⅳ，对9个热带和温带玉米群体进行组配，获得36个杂交组合。2002年和2003年，采用混合线性（AD）模型和最小范数二阶无偏估算法（1）法（minimum norm quadratic unbiased estimation, MINQUE），分别在河南安阳和湖北十堰进行田间鉴定，对产量和产量构成因素的遗传方差分量、杂交组合的基因型值进行了分析。结果显示，产量和产量构成因素的遗传方差分量及其与环境的互作效应大多达到极显著水平，但各项遗传方差分量对总表型变异的贡献有差异。对小区产量而言，各效应的贡献是显性>显性与环境互作>加性与环境互作>加性；而加性方差分量对总表型变异的贡献为穗行数>穗粒数>百粒重>小区产量。对这36个组合的群体平均优势和群体超亲优势进行了估计，并在此基础上引入群体间遗传差异的度量参数ω/(2μ)，ω/(2μ) = 群体平均优势－群体超亲优势。对9个群体的比较表明，遗传差异与杂种优势之间不存在线性关系，亲本的遗传差异过大和过小都不利于产生强优势组合，具有中等遗传差异的亲本群体表现出了强的杂种优势。如组合3´6 (BSSS C9´Stay Green C4)、2´3 (BS16´BSSS C9)和1´3 (Suwan1´BSSS C9)都具有中等的遗传差别，有较好的杂种优势表现；BSSS C9与Stay Green C4和Suwan1、BS16和Suwan1在温带育种中值得关注，有可能形成新的杂种优势模式。     

调控玉米株高和穗位高候选基因Zmdle1的定位

【目的】株高是玉米株型育种的重要目标性状之一,不仅与玉米籽粒的机械化收获及抗倒伏相关,也与玉米产量密切相关。因此,挖掘玉米株高 QTL/基因并解析其功能具有重要的理论和育种价值,定位一个新的玉米矮秆基因 ZmDLE1,阐明其生物学功能,为加速改良玉米的株型提供重要的理论依据和基因资源。【方法】利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)诱变甘肃省农业科学院作物研究所自育玉米骨干自交系 LY8405,M₂后代分离获得一个单基因调控隐性遗传的玉米矮秆低穗位突变体,M₃、M₄后代能稳定遗传,命名为 dwarf and low ear mutant1(Zmdle1),通过与 Mo17 杂交构建 F₂分离群体,借助极端性状混池测序分析法(BSA-seq)及目标区段重组交换鉴定的方法,基于 Mo17 参考基因组对目标区段内的基因进行挖掘和功能注释,定位候选基因。【结果】开展了 Zmdle1 表型鉴定,突变体 Zmdle1 苗期表型与对照 LY8405 无显著性差异,成熟期植株株高和穗位高较 LY8405 分别降低 87...     

热带温带玉米群体产量性状遗传力及遗传方差分量的剖析

【目的】评估2个热带群体和7个温带群体的育种价值，并在这些群体之间寻找新的杂种优势模式，为利用这些种质提供有用的科学信息。【方法】采用9个群体的双列杂交设计，得到36个杂交组合；2002～2003年分别在河南省安阳和湖北省十堰进行田间鉴定，获取产量相关性状的试验数据，用混合线性（AD）模型和MINQUE（1）法（minimum norm quadratic unbiased estimation，最小范数二阶无偏估算法）对各性状遗传力、遗传方差分量及其占总表型变异的比率、群体的加性遗传效应和显性遗传效应进行剖析。【结果】联合分析结果显示：各性状的大多数遗传效应值都达到显著（P≤0.05）或极显著水平(P≤0.01)。各遗传方差分量的效应对小区产量贡献大小是显性>显性与环境互作>加性与环境互作>加性；各性状狭义遗传力大小为穗行数>行粒数>穗长>出籽率>百粒重>小区产量，加性效应最好的4个群体是Suwan1（31.69）、Stay green c4（25.44），WBM C4（14.15）和中综4号（10.29）；而显性效应比较好的4个组合为3×6（883.65）、1×3（572.20）、1×2（404.2376）和6×7（384.59）。【结论】在温带玉米育种中Suwan1和Stay green c4是最有利用价值的外来种质，它们都与BSSS C9构成杂种优势模式。在育种实践中，可以把Suwan1和Stay green c4杂交重组，并与BSSS C9构成一对温带和热带种质的杂种优势模式，可以进一步进行相互轮回选择。     

整合玉米基因表达与遗传分析资料发掘耐渍性候选基因

对用cDNA microarray技术鉴定所得的玉米自交系Hz32(耐)与Mo17(敏)的根系在淹水胁迫早期响应的88个3倍差异表达ESTs进行电子定位,其中47条ESTs可分别排列到玉米10条染色体上;ESTs电子定位结果与玉米耐渍性QTLs图谱的整合发现,10条ESTs落入耐渍性QTLs区段内,并分别位于第1、2、4、5、9和10号染色体上。对这些ESTs的功能分析,推测其中3个基因为玉米耐渍性重要候选基因。整合基因差异表达与QTLs定位资料对筛选和发掘重要数量性状的侯选基因具有一定的指导作用。     

聚合Cry1C和VHb基因玉米抗虫耐渍新种质的创制

分别收集转外源抗虫基因Cry1C、耐渍基因VHb的Hi Ⅱ、A188 玉米材料T₁代阳性转化单株花粉,与生产上常用的郑58、248、掖478、昌7-2等30多份自交系杂交和回交,采用“200 mg/L的草铵膦初选－PCR检测－表型鉴定”筛选程序对后代植株进行阳性单株筛选,连续进行3次回交和筛选得到BC₃家系,将具有相同遗传背景、不同目标基因的家系杂交,随后选择含2个目标基因的个体与轮回亲本回交和筛选,至BC₅后自交纯合获得双抗新系11份。所得到的新系在抗虫、耐渍性状上与轮回亲本有显著差异。     

玉米株高主效QTL qPH3.2精细定位及遗传效应分析

株高是影响玉米产量的重要因子之一, 节间数目和节间长度是导致株高差异的主要因素。本研究发现2个高代回交重组自交系W₁和W₂株高差异显著(P<0.001), 二者穗上部和穗下部节间数目都相同, 细胞形态分析发现节间细胞长度是引起二者株高差异的主要原因; 外源GA试验结果表明控制株高差异的QTL/基因是GA途径之外的新基因。因此, 利用来源于W₁和W₂的F₂及F_2:3家系群体在2年3个环境中将控制株高的主效QTL qPH3.2共定位在第3染色体标记C42-P17之间20 Mb范围内, 最高可解释22.22%的表型变异。进一步利用目标区段重组交换单株及自交后代家系将qPH3.2分解为2个主效QTL qPH3.2.1和qPH3.2.2; 随后利用目标区段的跨叠系将qPH3.2.1和qPH3.2.2分别精细定位在YH305-Y72 (2 Mb)及YH112-Y150 (1.6 Mb)之间。本研究的结果为玉米株高的遗传改良提供了真实可靠的遗传位点, 也为后续株高QTL的克隆奠定了良好的工作基础。