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。     

作物氮素高效利用研究与现代农业

通过对氮肥的增产作用以及不合理施肥所产生的负面影响的分析,阐明了作物氮素高效利用研究的意义;综述了作物氮素高效利用的生理机制和遗传研究进展;提出了作物氮素高效利用研究的技术途径,认为选育氮素高效利用品种是提高氮肥利用率最经济有效的途径和现代农业发展的必然要求。     

玉米自交系K 12花丝红色基因的分子标记

利用自交系K12和琼68的1套分离群体对玉米红花丝基因进行了遗传分析,发现K12的红花丝由1对显性基因控制,利用数量性状和质量性状基因定位的方法将K 12中控制红花丝的基因定位在第10染色体上,与SSR引物um c 1576的遗传距离为3.0 cM.     

SSR标记在自选爆裂玉米自交系遗传变异研究中的应用

利用113对SSR多态性引物研究了来源比较广泛的26个自选爆裂玉米自交系的遗传多样性，并初步进行了杂种优势群划分．结果表明，供试自交系间共检测出301条带，每个位点的等位基因数为1～3个，多态性信息量为0．068～0．217，自交系间的遗传距离为0．1483～0．5240；供试自交系可划分为8个杂种优势群，分群结果与杂交组合的组配效果相吻合，高优势组合的亲本均属于不同的优势类群，而在类群内未组配出优势组合．SSR标记可以用于研究爆裂玉米自交系的种质基础．     

优质高产大穗型玉米杂交种豫单101的选育

以自选系L17为母本,8085为父本杂交育成了优质、高产、多抗、大穗型玉米杂交种豫单101。2年省区试该品种平均产量8 542.50 kg/hm2,比对照增产11.7%,籽粒粗蛋白含量11.78%,粗脂肪3.81%,粗淀粉71.46%,赖氨酸0.33%,容重762 g/L。属高蛋白优质粮饲兼用型玉米新品种。