在干旱和正常水分条件下玉米穗部性状QTL分析

穗部性状与产量密切相关,因此对其进行遗传剖析可为玉米高产育种提供理论基础,尤其是对干旱胁迫下的稳产有重要意义。本研究以玉米骨干亲本黄早四分别与自交系掖478和齐319进行杂交,构建了两套F_2:3群体(分别记为Y/H和Q/H)。在正常水分灌溉和干旱胁迫下对穗长、穗粗、轴粗、穗行数、行粒数、穗粒重和穗重等7个穗部性状进行了表型鉴定,采用基于混合线性模型的单环境分析和相同处理水平的联合分析方法进行了QTL分析。结果表明,在干旱胁迫下,2个群体的亲本及F_2:3家系的各性状值均低于正常水分条件,且穗粒重与穗长、穗重、穗粗呈正相关。在干旱胁迫下和正常水分条件下,通过两种检测方法共定位到75个玉米穗部性状QTL,其中Y/H群体共定位了20个QTL,分布在第1、第2、6、第5、第7、第10染色体上;Q/H群体共定位了55个QTL,分布在第2、第3、第4、第5、第6、第7、第9、第10染色体上;但是在干旱条件下两群体分别只检测到4个和19个QTL,明显低于正常水分条件下检测到的QTL数目。通过联合分析只检测到3个QTL与环境发生显著互作和6对QTL存在上位性互作效应,说明玉米穗部性状的遗传基础较为复杂。同时还发现,Y/H群体在正常灌溉与干旱条件下检测到2个一致性的QTL,分别是qKRE1-5-1和qKRE1-7-1,对表型变异解释的变化范围是6.15%~19.48%;Q/H群体检测到3个一致性QTL,分别是qKRE2-5-1、qGW2-10-1和qKRE2-3-1,对表型变异解释的变化范围是7.14%~16.65%,说明这些QTL受环境影响较小,能够稳定遗传,可以作为分子标记辅助选择的候选区间应用于玉米穗部性状抗旱性改良。     

水分胁迫后玉米杂交种结穗性变化和抗旱性的关系研究

[目的]研究水分胁迫后玉米杂交种结穗性和抗旱性的关系,为生产上评价和筛选抗旱丰产玉米的品种提供科学依据.[方法]对87份玉米杂交种进行大田正常灌水和干旱胁迫对比试验,对比研究受旱后玉米杂交种结穗性和抗旱性的相应变化.[结果]与正常灌水对照相比,干旱胁迫使杂交种的结穗率和单株产量显著降低.受旱后的结穗率与杂交种的抗旱性呈极显著的正相关.[结论]水分胁迫后玉米杂交种的结穗率与玉米抗旱性的关系密切,水分胁迫后的玉米结穗率可作为玉米抗旱品种筛选的一个重要指标.     

基于高密度遗传图谱的玉米籽粒灌浆特性遗传解析

【目的】灌浆是玉米籽粒形成的重要生理过程,直接决定了籽粒的最终产量。了解玉米籽粒灌浆特性相关性状对粒重形成的作用,解析灌浆特性的遗传基础,为玉米高产育种实践提供指导。【方法】以中国玉米骨干自交系黄早四(HZS)、旅28(Lv28)为亲本构建的包含172个家系的重组自交系(recombination inbred line,RIL)群体为试验材料。首先,利用Logistic模型与Richards模型,进行玉米籽粒灌浆过程拟合度的比较分析。其次,利用方差分析、相关性分析及回归分析分别比较亲本籽粒灌浆特性的差异,研究群体中不同灌浆特性相关性状的关系及其对百粒重的贡献。然后,利用GBS方法,对群体进行基因型分型,选择亲本间多态性标记,构建遗传图谱。最后,利用完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)进行灌浆特性与生育期相关性状的QTL分析。【结果】籽粒灌浆一般呈现慢-快-慢的变化趋势,可分为缓增期、快增期以及减缓期3个阶段。通过比较不同灌浆模型的拟合度发现,基于Richards模型的预测值与表型值间的决定系数显著高于Logistic模型。比较亲本间灌浆特性的差异发现,黄早四的平均灌浆速率为旅28的1.28倍,但旅28的灌浆持续时间为黄早四的1.07倍,亲本之间在灌浆特性方面差异明显。群体表型相关性分析发现,除缓增期灌浆持续时间(T1)外,其他灌浆特性相关性状均与百粒重(HKW)存在显著的正相关关系。回归分析发现,快增期灌浆持续时间(T2)与灌浆速率(G2)可分别解释百粒重表型变异的57.50%和30.00%。利用多态性SNP标记构建了全长为1 471 c M,标记间平均遗传图距为1 c M的遗传图谱。多个环境下共检测到26个灌浆特性相关QTL、3个百粒重相关QTL及14个生育期相关的QTL,分布在玉米除第7染色体外的其他染色体上,LOD值介于3.27—9.05,单个QTL贡献率为5.97%—21.16%。同时,利用联合环境分析发现,控制不同性状的QTL定位在染色体相同或相近的位置,形成了多个分布于玉米基因组bin 1.05、bin 2.03、bin 4.05、bin 4.06、bin 7.04、bin 9.04的QTL富集区域。其中,在位于bin 4.05(48.24 Mb—135.73 Mb)和bin 9.04(110.40 Mb—114.73 Mb)的区间之内,共定位到多个仅与灌浆速率相关的主效QTL。【结论】Richards模型能够更好地模拟玉米籽粒的灌浆过程。在灌浆特性相关性状中,快增期灌浆速率与灌浆持续时间对于玉米粒重的增加具有重要作用。单环境检测发现,灌浆持续时间相关位点仅能在单环境中得以检测,表现为环境敏感类型。联合环境分析发现,在bin 4.05和bin 9.04区间内分别检测到仅与灌浆速率相关的主效QTL,可作为玉米籽粒灌浆研究的重点区域。     

转基因玉米株高、ASI和穗部性状与抗旱性的关系研究

[目的]干旱是限制我国玉米生产的主要因素,利用转基因技术可有效提高玉米抗旱育种效率.对转基因玉米材料进行抗旱性鉴定评价,为筛选转基因玉米抗旱种质和转基因玉米抗旱育种提供科学依据.[方法]通过开花期干旱胁迫的方法,对61份转基因玉米材料进行抗旱性鉴定评价,研究转基因玉米材料ASI(散粉至吐丝的间隔期,天)、株高、产量与抗旱性的关系,受旱后粒重和穗重、轴粗和穗粗、百粒体积和百粒重等比值的变化;以及在受体基础上通过转基因提高玉米抗旱性的效果.[结果]正常灌水条件下株体适当、产量较高,而在受旱后株高下降少、ASI小的转基因玉米材料通常有较强的抗旱性,这与以往非转基因玉米的研究结果一致;无论受旱与否,玉米的穗粗和轴粗、穗重和粒重、百粒体积和百粒重之间存在显著的正比关系.[结论]转基因玉米的抗旱性在其受体基础上可提高25; ～53;,突破果穗和籽粒之间的正比关系可能是大幅提高玉米产量的一条关键途径.     

玉米自交系主要农艺性状与产量和抗旱性的关系研究

对288份玉米自交系进行大田开花期干旱胁迫处理,研究了玉米自交系的产量和抗旱性与水旱两种不同条件下的农艺性状之间的关系.结果表明,干旱胁迫条件下玉米自交系的产量与其在正常灌水条件下的产量性状高度正相关,而与正常灌水条件下的株高和穗位高等性状呈高度负相关;穗粒数多的自交系比穗粒数少的自交系在干旱条件下更高产也更抗旱;穗粒数、株穗数和株高这3个性状与旱地玉米高产抗旱的关系最为密切.     

分子标记辅助选择玉米杂种后代创新种质方法研究

【目的】目前,玉米生产上利用的杂交种95%以上是单交种。利用分子标记辅助选择手段探索从杂交种后代中高效发掘分别适合作父本和母本材料的方法,对于提高杂交种类资源的利用效率,推动玉米育种发展进程具有重要意义。【方法】以爆裂玉米杂交种JB1的F_1代种子作为试验材料,首先利用玉米全基因组范围内SSR分子标记,经聚合酶链式反应(PCR)扩增,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)对杂交种种皮和胚进行基因型检测,筛选多态性SSR分子标记,明确相应父、母本的基因型。在此基础上,选取10条染色体上均匀分布的多态性SSR分子标记对F_2及后续2个世代的分离群体进行逐代分子标记辅助选择,获得的后代材料可分为3组,即类父本材料、类母本材料和中间型材料。为了进一步评估所选材料的杂种优势恢复程度及在育种工作中的实际应用价值,在F_4代对类父本和类母本两组材料配制了组内、组间杂交组合;同时,利用3个测验种与基于分子标记选择获得的类父本材料、类母本材料以及在早代通过育种经验选取的优异材料进行测交试验,对最终获得的2 780个各种类型组合在北京顺义和河北蔚县2个不同环境下进行产量鉴定及综合评价。【结果】分子标记辅助选择显著提高了分离后代中材料的选择效率,F_4代辅助选择材料中,类父本材料与父本的相似度最高可达79.5%,类母本材料与母本的相似度最高可达73.7%,显著高于随机选择条件下的亲本相似度均值。不同类型辅助选择材料间保持了较大的遗传距离,最大可达86%。F_4代材料相互组配,不同亲本类型辅助选择材料组配的杂交种小区产量显著高于同类型辅助选择材料组配的杂交种。测验种组配的测交组合鉴定结果显示,本研究中与类父本材料组配的杂交种表现出较强的杂种优势,产量显著高于与类母本材料及早代通过育种经验选取的优异材料组配的测交组合,且存在产量超过原杂交种最大值的组合。【结论】利用分子标记技术作为辅助选择手段,从杂交种资源中发掘优异育种材料、开展种质创新的方法,可有效提高杂交种资源的利用效率。     

谷子显性雄性不育基因Msch的AFLP标记

利用雄性不育是实现谷子杂种优势利用最经济、有效的途径之一.为了寻找与不育基因Msch紧密连锁的分子标记,提高不育系的选育效率,本研究构建了Msch不育/可育近等基因系(NILs),通过对400对AFLP引物组合进行筛选,找到了与不育基因紧密连锁的两个AFLP标记(P17/M37224和P35/M52208),与不育基因的遗传距离分别是2.1 cM和1.4 cM,而且位于不育基因的同一侧,标记间相距0.7 cM.这两个AFLP标记可有效用于分子标记辅助选择育种.     

作物耐酸铝性鉴定概况与设想

本文提出了在我国开展作物耐酸铝性鉴定研究的必要性，综述了目前国内外耐酸铝性鉴定研究概况和鉴定方法及指标，对在我国进行这项工作的总体设想进行了讨论。     

玉米分子图谱的构建和遗传多样性评价

本文全面评述了近一、二十年来利用分子标记技术构建分子标记图谱、进行遗传多样性评价及杂种优势预测的研究进展。