玉米pTAC2影响苗期叶片叶绿素合成的转录组分析

【目的】叶绿素是参与光合途径最为重要的光合色素。叶绿体的发育及叶绿素的合成在很大程度上依赖于质体基因组与核基因组之间的双向信号传导来精确协调基因表达。通过对白化表型的CRISPR/Cas9-ZmpTAC2转基因阳性纯合突变材料进行RNA-seq研究,筛选和鉴定参与叶绿素合成的相关基因,为明确叶绿素的合成途径奠定基础。【方法】以CRISPR/Cas9-ZmpTAC2玉米转基因编辑纯合突变株系为研究材料,使用透射电镜观察叶绿体超微结构和分光光度法测定叶片叶绿素含量,确定叶绿体发育状态及叶绿素合成情况。对转基因阴性材料（CK）和CRISPR/Cas9-ZmpTAC2转基因纯合编辑材料（zmptac2）苗期叶片取样进行转录组测序。通过生物信息学分析,寻找CK与zmptac2间差异表达的基因;qRT-PCR对差异表达基因进行验证。通过酵母双杂交筛选与玉米pTAC2互作的蛋白质。【结果】共获得15株T₀转基因植株,包括绿色植株（7株）和白色植株（8株）。绿色幼苗中3株为转基因阴性材料,4株为转基因阳性（2株为未编辑,2株为杂合编辑突变）,白色植株(8株)均为转基因阳性纯合编辑。与CK相比,突变体（zmptac2）叶绿体发异常,叶绿素含量显著降低。RNA-seq的结果显示,CK与zmptac2之间共检测到1 367个基因差异表达,其中618个基因上调表达（zmptac2/CK）,749个基因下调表达（zmptac2/CK）。GO富集分析显示,下调基因显著富集到叶绿体和质体中。KEGG分析表明下调表达基因显著富集在苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢和异喹啉生物碱生物合成等途径。选取的15个差异基因表达模式均与测序数据相一致,表明测序结果是可靠的。与CK相比,zmptac2中依赖PEP（plastid-encoded RNA polymerase）转录的基因表达量显著降低,而依赖NEP（nuclear gene-encoded RNA polymerase）转录的基因表达量则显著上升。通过对玉米cDNA文库筛选和互作验证,鉴定出ZmpTAC3与ZmpTAC2存在互作。【结论】ZmpTAC2突变会导致叶绿体早期生物合成受阻,该基因参与叶绿体发育及叶绿素合成,且该种作用是由ZmpTAC2调控PEP相关基因表达而实现的。     

玉米转Bt基因自交系的抗玉米螟特性鉴定初报

通过田间接卵和室内PCR分子检测,对采用回交法育成的Mo17Bt、478Bt、综3Bt和87-1Bt等4个转Bt基因自交系的抗虫性以及Bt基因的存在,进行鉴定.结果表明,4个转基因自交系群体的抗虫性明显提高,虫孔隧道长度比阴性对照平均缩短49.70%,差异达显著水平,但抗虫性不如阳性对照;群体内,单株间抗虫性仍存在差异,有高抗到高感不同类型,其     

利用种子醇溶蛋白选育玉米姊妹系和姊妹种的研究

不同分离世代产生的姊妹系配制的早晚代姊妹种在农艺性状、产量和种子蛋白图谱上存在很大的差别。大多数早代姊妹种种子蛋白谱带具有双亲的互补带，并表现出较强的优势，晚代姊妹种的种子蛋白图谱基本上与亲本相同，优势不及早代姊妹种明显。     

玉米优良杂交种豫玉22产量性状的遗传分析

以玉米优良杂交种豫玉22的F2∶3家系为材料,通过一年两点的田间试验，研究其产量性状的遗传特征，以期为提高玉米产量杂种优势的利用水平提供有益信息。结果表明,在8个穗部产量性状中，广义遗传力较高的为行数、穗长、出籽率、穗粗；在F1代和F2∶3家系中，杂种优势强的性状是穗粒重、行粒数、穗长，较弱的是出籽率和百粒重；     

玉米衰老相关基因在2个杂交种及其亲本中的表达分析

以玉米杂交种先玉335和郑单958及其亲本为材料,分析了叶片和子粒在授粉后不同时期衰老相关基因表达的变化规律。结果表明,2个叶绿体绿色保持基因SGR1和SGR2在杂交种先玉335和郑单958及其亲本穗三叶中的表达随着授粉后时间的延长整体上呈现上升趋势,但是先玉335的基因表达量要高于郑单958。叶片衰老诱导基因SAP1在叶片发育过程中上调表达,SAP2则表现出先增后减的趋势。以不同生长发育时期的子粒为材料,分析了子粒发育中衰老相关基因SAG1,SAG2和SAG3的表达规律。结果表明,SAG1基因的表达水平随着子粒的发育而降低,而SAG2和SAG3基因则在子粒的成熟过程中表达量呈现上升的趋势。     

玉米杂交不亲和ga1基因的初步定位

对杂交不亲和系6477与常规自交系87-1的BC1分离群体的遗传机制进行了分析,发现该材料的杂交不亲和性由1对隐性基因ga1控制.采用SSR分子标记结合BSA分群,将该基因定位在玉米的第4染色体上,与SSR标记umc1288和umc1294连锁,遗传距离分别为19.0和8.7 cM.     

玉米籽粒赖氨酸含量的配合力效应及杂种优势分析

以选自不同杂种优势类群的10个玉米自交系为亲本,按照Griffing设计配成正反交90个组合,分别在河南3个地点进行随机区组试验,测定籽粒赖氨酸含量,分析基因型、地点及其互作对玉米籽粒赖氨酸含量的影响,并进行配合力和杂种优势分析。结果表明,地点和基因型各自之间差异以及地点×基因型的互作效应差异均达极显著水平;亲本赖氨酸含量的一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)效应差异均达极显著水平,组合的赖氨酸含量以GCA效应为主;自交系E28、8085和Mo17的赖氨酸含量以及GCA效应均较高,是高赖氨酸育种的重要资源,尤其是E28,其赖氨酸含量和GCA效应分别达0.42%、0.502,有更大利用潜力;赖氨酸含量表现负向杂种优势,并与蛋白质含量存在极显著正相关(r=0.6052),而与产量之间存在显著负相关(r=-0.2280),表明对产量和品质同时改良的难度远大于对单一性状的改良。     

玉米昌7-2近缘系遗传多样性及其配合力分析

采用SSR分子标记和NCII交配设计相结合的方法。研究了4个昌7—2近缘系的遗传多样性及其与Reid群的配合力和杂交组合的产量，并分析了它们之间的相关性．结果表明，4个昌7—2近缘系间存在遗传多样性，安昌7—2、甘昌7—2和新7红三者之间的遗传距离较近，而浚928与它们的遗传距离较远；4个昌7—2近缘系组配的杂交组合（F1）的平均产量存在显著差异，浚928所配F1的平均产量高于安昌7—2和甘昌7—2F1的平均产量，新7红所配F1的平均产量低于安昌7—2和甘昌7—2F1的平均产量，且安昌7—2所配F1的平均产量高于甘昌7—2F1的平均产量．各自交系的配合力效应与其产量结果基本一致；SSR分子标记遗传距离与杂交组合产量、特殊配合力与杂交组合产量之间均呈显著正相关，特殊配合力与遗传距离之间也呈正相关，但未达到显著水平．     

玉米温敏自交不亲和系的鉴定与生态学机制分析

在玉米繁殖过程中发现了一种生态自交不亲和材料HE 97,为了证明其不亲和类型及其生态学机制,通过2 a田间分期播种和花丝切片观察,对该材料的自交不亲和性进行了研究.结果表明,HE 97的自交不亲和性主要受温度影响,表现为高温自交亲和,低温自交不亲和,亲和性转换的敏感时期是雄穗的小花分化期/雌穗生长锥伸长期,临界温度为20～24℃.花粉在其相同基因型花丝上不能萌发可能是导致HE 97自交不亲和的主要原因.