玉米苗期根部比较转录组分析揭示耐盐性差异机制

以耐盐自交系郑58和盐敏感自交系昌7-2为材料,分析供试材料在无胁迫(CK)和200 mmol/L NaCl溶液胁迫下5 h的转录组数据。与无胁迫(CK)相比较,在郑58和昌7-2分别鉴定出390和421个上调、390和421个下调差异基因。对耐感材料间共同上调和郑58特有上调DEGs进行GO富集、REVIGO分析和KEGG富集分析以及重点通路分析结果表明：郑58和昌7-2间共同上调DEGs显著富集的条目包括对活性氧代谢过程的调节、内质网应激反应等GO条目;郑58特有上调显著富集含氧化合物的反应、对化学物质的反应等GO条目。共同上调DEGs仅在共单萜生物合成的代谢通路上显著富集;郑58特有上调DEGs在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成等6个通路上显著富集。在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成两个通路上分别有9和7个相关基因,耐盐自交系郑58上调的转录因子在MYB和NAC家族分布数量较多。植物激素信号转导、苯丙烷生物合成通路相关的基因以及MYB和NAC家族基因可能与玉米耐盐性密切相关。     

81份玉米杂交种萌发期耐冷性的鉴定和评价

通过对吉林省公主岭市10年(2009～2018)4月20日～5月10日期间地下10 cm平均地温进行统计分析,确立玉米萌发期耐冷鉴定的适宜温度为10℃。以81份玉米杂交种为试材,测定10℃低温胁迫下种子的发芽率、发芽指数、平均发芽时间以及相对值等6个性状,运用主成分分析计算耐冷综合D值,基于D值和相对发芽率综合评价玉米杂交种耐冷性。结果表明,主成分分析将6个萌发期低温下的单项指标综合成2个独立的综合指标,基于耐冷性综合评价D值和相对发芽率对81份杂交种进行聚类分析,均划分为耐冷性强、较强、中等、较弱、弱5类,二者吻合度较高,筛选出先玉1225、省原80、禾育35、翔玉998和良玉66等5份耐冷性极强的玉米杂交种,提出基于相对发芽率的单指标粗略鉴评和基于综合耐冷D值的多指标精准鉴评相结合策略。     

土培条件下玉米萌发期耐旱鉴评技术体系研究

【目的】中国玉米主产区多为干旱、半干旱地区,播种后遇旱问题时常发生,生产上实现良好的出苗与成苗率是保障玉米高产稳产的基础。鉴于不同的玉米品种对萌发期干旱胁迫反应不一,构建玉米萌发期耐旱评价技术体系,鉴定不同品种萌发期耐旱性,为玉米品种筛选与应用奠定基础。【方法】以从田间耕层采集的土壤为介质,设置从种子不能发芽到全部发芽的土壤含水量13个梯度,在25℃光照培养箱条件下测定5个代表性品种种子发芽率,建立不同土壤水分胁迫条件与发芽率的Logistic拟合方程,确立50%种子发芽率时土壤含水量（GW₅₀）;在此基础上,以5个品种GW₅₀平均值作为干旱处理强度,对32份品种的发芽率等11个性状进行测定,通过相关性分析、聚类分析和主成分分析等方法,解析种子发芽率与其他相关性状间的关系。【结果】在13个水分梯度下5个品种的发芽率拟合Logistic方程的决定系数R²为0.978—0.992,基于Logistic方程估算GW₅₀为18.2%—18.7%,GW₅₀平均值为18.5%。以18.5%土壤含水量作为干旱胁迫处理水平,对32份品种的发芽率等11个性状的分析结果显示,发芽率与胚芽鲜重、胚根鲜重、贮藏物质转运率具有显著的相关性,但相关系数均小于0.5,分别为0.36、0.40和0.38,而发芽率与胚根数等7个性状没有显著的相关性。聚类分析结果表明,基于发芽率以外10个性状的聚类分析将32个品种分为三类,分别包含13、10和9个品种,但这三类品种间的发芽率均值没有显著差异,说明这10个性状不能反映胁迫条件下的发芽率水平。对11个性状的主成分分析表明发芽率、胚芽干重和贮藏物质转运率在第一主成分具有较高的特征值,第一主成分对总方差的贡献率达到36.3%,这三个性状可以作为萌发期耐旱性评价的关键指标。基于建立的萌发期耐旱鉴定技术体系,所鉴定的32个品种中有4个属于萌发期耐旱型,22个属于为中间型,7个属于萌发期干旱敏感型。【结论】明确了限制种子发芽率50%的土壤干旱胁迫强度,提出种子发芽率、胚芽干重和贮藏物质转运率可作为萌发期耐旱鉴定的关键指标,构建了玉米萌发期耐旱鉴定技术方法体系。     

205份玉米种质资源表型性状遗传多样性分析及优异种质筛选

为了拓宽玉米种质资源遗传基础,了解玉米种质资源表型性状遗传多样性水平,选择205份玉米种质资源的23个表型性状,利用变异系数、遗传多样性指数及多种分析方法,结合F值综合评价玉米种质资源。结果表明,大多数种质资源花丝色及花药色均为黄绿色,株型中间型,轴色浅红色,穗型筒形,粒型硬粒型,子粒形状中间形,粒色浅黄。穗长的遗传多样性指数H''最大,穗行数的H''最小;粗蛋白质含量和粗脂肪含量的H''相同,总淀粉含量的H''最小。15个数量性状和3个品质性状之间呈现显著或极显著正相关,千粒重与穗行数呈极显著负相关,各数量性状间相互联系又相互制约。通过聚类分析,205份资源被划分为3大类群。通过综合得分F值筛选出10份优异玉米种质,可作为优良的种质资源创新材料和遗传育种的亲本来源。     

吉林省200份骨干玉米自交系的芽、苗期耐盐碱性综合鉴评

在种子萌发期和幼苗三叶一心期,以吉林省200份骨干玉米自交系为试材,分别采用适宜盐、碱和混合盐碱筛选的200 mmol/L NaCl、100 mmol/L Na_2CO_3、200 mmol/L NaCl+25 mmol/L Na_2CO_3混合溶液进行胁迫实验。分别测定种子发芽率、幼苗苗情等适宜耐盐碱筛选的生理指标,进而转化为耐性系数综合评价自交系的耐盐碱性。结果表明:不同时期、不同胁迫处理的玉米自交系间耐盐碱性差异显著;基于芽期和苗期的耐盐碱性综合评价对200份自交系进行聚类分析,划分为高耐、耐、中等、敏感、高感5个类群,筛选出444、四287、哲446、A188、掖52106、吉741、吉t9、吉728等8份高耐玉米自交系。研究结果为玉米耐盐碱种质资源筛选提供实验依据。