玉米不同氮素水平下产量与zmAspAT基因表达分析

研究不同氮素水平下导入系L18和Y478产量及相关性状的差异以及与zmAspAT基因表达模式的关系。考察L18和Y478在低氮和正常供氮条件下的产量及相关性状,利用实时定量PCR技术分析zmAspAT基因的表达变化。在正常供氮条件下L18的单穗产量比Y478高17.21%,显著增加,行粒数极显著增加,百粒重显著减小;低氮条件下,L18单穗粒重比轮回亲本Y478显著减少,达到20.64%,行粒数显著增加,百粒重极显著减小。在低氮胁迫条件下,zmAspAT基因在L18中下调表达,在Y478则上调表达,表达模式不同。L18是氮低效的导入系,由于zmAspAT基因在L18与Y478表达模式不同,导致了L18较低的氮素利用效率和产量,zmAspAT是重要的玉米氮利用效率基因。     

基于掖478导入系的玉米产量性状QTL鉴定

 目的】鉴定玉米产量相关性状基因位点及包含有利等位基因的导入系,为了解产量性状形成的遗传基础及针对玉米自交系产量性状的分子设计提供参考和依据。【方法】以QB80和Qi319为供体亲本,掖478为轮回亲本,采用回交结合定向选择,分别构建含有61和72个家系的基础导入系群体。通过2年4点田间试验,利用完备复合区间作图进行产量及其相关性状的QTL（quantitative trait locus,QTL）分析。【结果】4个环境下,在QB80为供体的导入系群体中,共检测到9个性状的49个QTL;在Qi319为供体的导入系群体中,检测到9个性状的42个QTL。在2个及以上环境中均检测到的QTL有16个。同一性状在不同环境下所检测的QTL定位在相同的染色体区域,不同性状的QTL也定位在相同或临近的染色体区域,形成多个QTL富集区。2个群体所检测的QTL位点具有较少的一致性,说明2个供体材料中含有不同的有利基因位点。同时,导入片段中含有利基因的导入系,其相关性状明显得以改良,这些导入系可用于QTL聚合以改良掖478的产量相关性状。【结论】QB80较Qi319与掖478间的遗传差异更大,能检测更多的产量性状QTL;2个导入系群体中含有优良等位基因的导入系可用于QTL聚合改良掖478;QTL富集区是为产量性状基因的克隆提供可供参考的重要染色体区域。     

河北主要生态区玉米新品种产量稳定性评价

为河北省不同生态类型区夏玉米品种选择提供依据,以近年审定的部分玉米品种为材料,通过产量性状隶属函数值评价玉米稳产性,明确河北省各生态区的适宜夏玉米品种。结果表明:适合山前平原区新乐地区的夏玉米品种为华农887、明科玉33、先玉047、京科968,其隶属函数值分别为0.75、0.73、0.72和0.71;山前平原区辛集地区适宜种植的夏玉米品种为郑单958、裕丰105、先玉1140、先玉047、京科968和农大372,其隶属函数值分别为0.73、0.67、0.67、0.63、0.62和0.62;适合黑龙港区邯郸地区种植的夏玉米品种为京科968,其隶属函数值为0.79;适合冀东平原区玉田地区种植的夏玉米品种为京科968、先玉1360、蠡玉86、郑单958和蠡玉57,其隶属函数值分别为0.71、0.65、0.49、0.48和0.48。     

基于水稻粒长 OsPPKL1基因的玉米同源基因的生物信息学分析

为弄清玉米中粒长基因的调控机制,采用生物信息学的方法,对水稻粒长基因OsPPKL1进行同源性分析。结果表明：玉米 GRMZM2G070323和 GRMZM2G148539基因是 OsPPKL1的同源基因,分别位于第1染色体和第5染色体上;这2个基因的基因结构存在一定差异;玉米同源基因与 OsPPKL1存在良好的共线性;这2个玉米基因与水稻粒长基因在蛋白质序列、理化性质、高级结构和表达部位等方面均表现出高度的一致性。     

Mutator诱导的玉米白化突变体插入位点的遗传分析及代谢途径的构建

【目的】利用Mutator(Mu)诱变群体获得、验证叶色白化突变体的Mu因子插入位点;解析玉米叶色变异相关基因及其代谢网络。【方法】以含有活性MuDR转座子的W22∷Mu为父本,与玉米自交系综31(Z31)杂交产生的M2和M3家系群体为材料,经表型性状的遗传分析和Mu插入位点的分离获得白化突变体,经生物信息学方法解析白化突变体产生的相关基因,同时构建产生白化突变代谢网络。【结果】对870个M2家系的16000余单株和M3种植的36个家系近700单株进行考察,获得了遗传稳定的白化突变体41株。经Mu-TAIL-PCR分析获得35条Mu因子插入序列;对靶位点序列分析,获得的14个靶位点可能与叶绿素合成及光合作用有关;利用其中6个靶位点构建了5条玉米叶色突变产生白化的叶绿素代谢网络途径。【结论】初步证实了Mu转座子插入的27个靶位点与叶色白化突变体的关联;建立了6个靶位点的玉米叶色突变产生白化的叶绿素代谢网络途径。     

玉米八个产量相关性状的QTL鉴定

以玉米优良自交系‘农系531’和‘SIL8’为亲本构建200个F2:3家系,利用复合区间作图法对8个产量性状进行QTL鉴定。8个性状共检测到34个QTL,单个QTL的表型贡献率为5.21%～26.62%不等,累计解释各个性状的表型变异为21.33%～74.10%。分布于第1、3、4、5、6染色体上16个QTL形成6个QTL富集区,且表型贡献率最大的QTL均位于富集区内。共检测到26对上位性互作,其中QTL间互作1对,QTL与背景间互作8对,背景间互作17对,所解释的表型变异为5.98%～15.93%不等,累计解释各性状的表型变异为15.93%～61.64%。多数产量相关性状的遗传基础非常复杂,上位性在产量相关性状形成的遗传控制中具有重要的作用。QTL富集区对于数量性状的遗传分析与作物遗传改良具有重要意义。     

玉米Mu转座因子及其应用

Mu因子是玉米中的一类新型转座因子。本文介绍了Mu因子的发现、分布和类型，对Mu因子的基本遗传特征（突变类型、突变频率、插入专一性、靶位点等）和Mu因子活性的调控（生长发育调控、后生遗传调控）进行了综述，重点论述了Mu活性的调控和应用Mu因子进行玉米插入诱变和基因标签的研究进展。     

基于掖478导入系的玉米雄穗分枝数QTL定位

为玉米雄穗分枝数的遗传改良和分子育种提供参考,以有掖478遗传背景的SL19-22导入系为母本与轮回亲本掖478杂交,构建F2群体,在3种生态环境下田间种植观察亲本及其F2群体的雄穗分枝数,并采用SSR标记和单标记作图法进行基因型鉴定和雄穗分枝数的QTL定位分析。结果表明:2016年在QY、SH和SF环境下,掖478亲本的雄穗分枝数分别为(17.5±2.5)个、(14.8±2.1)个和(19.0±2.4)个,SL19-22亲本分别为(10.2±2.4)个、(11.3±1.7)个和(12.9±1.7)个,F2群体分别为(12.9±2.7)个、(13.9±4.2)个和(14.5±3.8)个,且2亲本的雄穗分枝数差异达显著水平(P0.05)。在SH和SF环境下,检测到在第5染色体umc1225位点处有1个控制雄穗分枝数的QTL位点,其对雄穗分枝数表型变异的贡献率分别为24.4%和33.9%。因此,雄穗分枝数较少的SL19-22亲本可作为种质材料进行雄穗分枝数改良,umc1225则可用于玉米雄穗分枝数的分子标记辅助选择育种。     

全基因组分析玉米MuDR转座因子插入突变体库

在功能基因组研究中,插入诱变被广泛用于基因敲除。玉米Mutator转座子因其具有较高的转座活性常被用于构建大型玉米插入突变体库。本研究利用具有活性MuDR因子的玉米材料与优良玉米自交系Z31杂交,获得1 000个M1单株,自交构建M2群体,并研究MuDR因子在基因组中插入位点特性。利用优化的MuTAIL-PCR方法分离出695条MuDR插入位点侧翼序列,经初步生物信息学分析得到374条非冗余的插入位点,其中的298条序列能够被定位在玉米基因组物理图谱单个位点上。实验结果揭示了MuDR因子插入的一些特性：在10条染色体上随机分布,偏向于插入到基因序列中,并在某些功能基因中有明显插入偏好。