玉米茎秆抗倒伏遗传的研究进展

茎秆倒伏严重影响玉米产量、品质和机械化收获,是当前玉米生产和育种亟待解决的主要问题之一。加强对玉米茎秆抗倒伏性的研究,对提高品种抗倒伏能力具有重要意义。本文综述了玉米茎秆倒伏的主要影响因素及其遗传特征。茎秆倒伏与茎秆自身的强度密切相关。茎秆强度越高,抗倒伏性越强。茎秆强度受茎秆所处的发育阶段、茎秆内部结构和外部形态,及其细胞壁成分等影响。处于分生组织的茎秆细胞分裂旺盛,较易折断,而进入生殖生长后,茎秆表皮、厚壁组织增厚,维管束发育成熟,对茎秆的支撑作用增强。茎秆细胞壁的主要成分——纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖、无机物等均可提升茎秆强度。目前,研究者借助高通量表型平台,利用玉米连锁群体和自交系群体,采用各种定位方法,鉴定到一系列影响茎秆形态、强度、细胞壁成分的相关QTL和候选基因。研究表明,基于单倍型的QTL定位方法比基于单个SNP的定位效果好。一致性QTL分析将不同遗传群体的研究整合到一起,能够提高QTL结果的通用性。茎秆强度的遗传基础复杂,受微效多基因控制,位点间具有加性效应。茎秆成分QTL中的候选基因涉及细胞壁代谢、转录因子、蛋白激酶等。MAIZEWALL是玉米细胞壁相关基因的重要数据库。目前该数据库包含1 156个玉米细胞壁生物学相关的候选基因,为该领域的深入研究提供强大的资源。已鉴定到一系列影响玉米茎秆细胞壁成分、茎秆形态和强度的基因,其功能涉及纤维素合成路径,如纤维素合成酶类、Cobra类、糖基转移酶和核糖转运蛋白类;苯丙烷路径基因,如控制bm1—bm5的相关基因;植物激素类,如赤霉素、生长素、油菜素甾醇相关基因;转录因子如NAC、MYB;miRNA（ZmmiR528）以及F-box基因（stiff1）等。今后应积极探索不同发育时期玉米茎秆倒伏的力学机制;广泛发展自然群体或育种群体进行遗传分析;采取多种定位策略,提高抗倒伏相关基因鉴定的功效;针对优良等位基因,开发各类分子标记,加强抗倒伏分子标记辅助选择。本文将为玉米茎秆抗倒伏遗传机制解析及抗倒伏玉米品种的分子育种提供参考。     

考虑水头损失的管道灌溉分水口轮灌分组优化模型

【目的】优化灌溉系统中分水口轮灌分组的灌溉制度,在满足流量要求的条件下节约电能。【方法】提出了在考虑水头损失时不同分水口状态与管道进口压力的关系模型,该模型利用分水口开关0,1状态作为自变量,从管道末端起利用推导的递推公式求出管道进水口的等效水头损失系数。依据该模型,在定流量分组轮灌优化中得到为使分组轮灌功率最小的目标函数。利用遗传算法对上述问题进行了优化求解,并给出了编码方案。【结果】在分水口等间隔布置时,轮灌分组按轮灌分组数等间隔安排所需功率最小,优化后的水头损失系数可以减小到没有优化前的0.772倍。【结论】本研究模型不仅适用于恒定流量的组合优化,也可应用于不同分水口的所需水量不同的随机灌溉以及恒压供水的优化中。     

Genetic analysis and QTL mapping of growth period traits and plant height traits in soybean recombinant inbred lines from Dongnong 47 × PI 317334-B

High and stable yield is the main goal of soybean genetic improvement. In this study, association analysis was used to detect the quantitative trait loci (QTL) for the plant height, and soybean growth period using 182 SSR markers in the RIL population of 136 F_4:8 lines, which developed from a cross between photoperiod-insensitive cultivar ‘Dongnong 47’ and photoperiod-sensitive variety PI317334–B. The results showed that 33 QTLs related to soybean growth period and plant height traits were detected by compound interval mapping, and were located on 12 linkage groups including N, C1, C2, J, D1a, B2, E, G, A2, O, L, I, with the contribution rate of 7.85–33.84%. These QTL loci and linkage markers related to soybean photoperiod sensitivity, would be helpful to identify key genes that control soybean photoperiod sensitivity, and provide an important basis for the breeding of new photoperiod-insensitive soybean varieties based on molecular design breeding.     

施氮时期对葡萄叶片光合生理及内源激素水平的影响

以10 a生酿酒葡萄‘蛇龙珠’为试验材料，运用水肥一体化滴灌的方式分别在萌芽期（S1）、新梢旺长期（S2）、开花期（S3）、果实第一次膨大期（S4）和副梢生长旺期（S5）一次性施入300 kg·hm^-2尿素，对照为整个生育期均不施氮肥（CK），分别于花后50 d（DAF50）、花后85 d（DAF85）和花后120 d（DAF120）进行光合特性指标的测定，并采样分析氮肥施用时期对葡萄叶片光合生理及内源激素水平的影响。结果表明：各生育期施氮均能增加叶片净光合速率（Pn）及PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm），在花前施氮肥叶片Pn和Fv/Fm增加最为显著，最高分别达到18.22 μmol·m^-2·s^-1和0.854。S1、S2和S3处理显著增大了不同生育期叶片气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr），且S2处理在DAF85时最显著，Gs和Tr分别比CK高18.5%和10.8%；S3、S4和S5处理显著降低了叶片的胞间CO₂浓度（Ci）和非光化学淬灭系数（NPQ），S1处理叶片Ci与CK之间无显著差异。果实第一次膨大期之前施入氮肥能够显著增大各生育期叶片的PSⅡ电子传递量子效率（ФPSⅡ）和光化学淬灭系数（qP），最高分别达到0.889和0.959。可见，不同时期施氮肥，通过改变光合荧光相关参数影响叶片光能的吸收、传递、耗散和分配，从而改善叶片光能利用效率。氮肥的施用时期影响各生育期叶片内源激素的含量，施氮肥均显著提高了DAF85后叶片玉米素（ZT）含量，与CK相比至少提高21.9%；花后施入氮肥叶片中IAA含量在果实采收时保持在34.9 μg·g^-1以上，S4和S2处理GA₃含量最高，分别为7.11 μg·g^-1和6.49 μg·g^-1。因此，氮肥施用时期影响葡萄各生育期不同内源激素的积累。     

SSCP Marker Development and Analysis of Candidate Restorer Gene Rf1 for Cotton Cytoplasmic Male Sterility

[Objective] Locating the cotton cytoplasmic male sterility (CMS) restorer gene Rf₁ is important for investigating restorer gene mechanisms and improving restorer lines. In our previous study, a gene cluster, with nine Pentatricopeptide repeat(PPR) genes and nine other genes, was found within the 160-kb Rf₁ target region in Scaffold 333. The objective here was to improve the density of Rf1-linked markers in the target region and determine the expression profiles of candidate genes. [Method] Using the sequences of the 18 genes, we designed 155 single-strand conformation polymorphism (SSCP) primers covering all of the gene sequences to identify the polymorphic SSCP markers between the fertile and sterile pools. Additionally, real-time polymerase chain reaction(PCR) was performed to analyze the expression profiles of eight candidate genes in the four developmental stages of buds of sterile, maintainer and restoring lines, respectively. [Result] In total, 15 polymorphic primers were identified. A genotype analysis of the F₂ population was conducted using the 15 primers and 3 other polymorphic simple sequence repeats (SSR) markers. The markers were distributed in a 4.8 cM range. In addition, owing to the influence of sterile cytoplasm or restorer genes, most of the genes showed different expression patterns in the four developmental stages of the three lines' buds. [Conclusion] SSCP markers tightly linked to Rf₁ were identified and the expression profiles of candidate genes were determined. This study provides a basis for the further fine mapping of restorer genes and for candidate gene screening.     

新单系列玉米品种的遗传基础解析以及品质和产量性状变化趋势分析

为探索新单系列玉米品种籽粒品质性状之间的关系以及产量性状的变化趋势,以新乡市农科院2003年以来审定的玉米品种为材料,研究了它们的遗传基础、杂优模式、品质性状以及群体、个体生产力。结果表明：13个玉米品种利用的杂优模式主要有2种,9个品种杂优模式为改良Reid×唐四平头,4个品种为外来种质×唐四平头。品质分析中,‘新单28’、‘新单38’、‘新单66’粗淀粉含量高,‘新单61’、‘新单65’和‘新单68’的粗蛋白和赖氨酸含量高。粗脂肪含量和粗淀粉含量之间呈显著负相关,相关系数为0.610,粗蛋白含量和赖氨酸含量之间呈显著正相关,相关系数为0.491。产量分析表明,‘新单22’单株生产力最大,‘新单33’单株生产力最小,‘新单58’的群体生产力最大,‘新单28’的群体生产力最小。群体生产力随密度增加呈现上升趋势,其中密度为75000株/hm²时的群体生产力较45000株/hm²高62.9%,平均每公顷增加7500株产量增益为12.97%。单株生产力随密度增加开始呈下降趋势,增至60000株/hm²后逐渐平缓,低密度时单株生产力较高密度高5.5%。外来种质×唐四平头杂优模式选育的玉米新品种在品质上优于改良Reid×唐四平头模式选育的品种,且耐密性也显著增加,群体生产力也不断上升。     

水分胁迫对大豆生长与产量的影响及应对措施

在大豆生长发育过程中,非生物胁迫严重影响理化进程并降低产量,其中水分胁迫是所有其他非生物胁迫（高温、低温、土地瘠薄、盐碱等）损失的总和。为了提高大豆在水分胁迫中的抗逆性,通过归纳水分胁迫对大豆生长发育及产量的研究现状,总结干旱和淹水胁迫对大豆形态结构、生理指标及产量指标的影响,分析抵御水分胁迫的应对措施和有效方法。指出目前抗旱防涝存在的问题,并提出解决方案,以期降低水分胁迫对大豆生产造成的损失。     

围产期饲喂过瘤胃胆碱对奶牛生产性能及血液生化指标的影响

本试验旨在研究围产期奶牛饲喂过瘤胃胆碱(RPC)对泌乳性能、血液生化指标及繁殖性能的影响。试验采用单因素试验设计,选用60头年龄、胎次、预产期、上一胎次产奶量相近的健康围产期奶牛,随机分为3组,每组20头。Ⅰ组饲喂基础日粮,Ⅱ组和Ⅲ组在基础日粮上分别添加25 g/d和50 g/d RPC,饲喂期从产前3周至产后3周,共42 d。结果表明:Ⅱ组产奶量在产后1~8周显著高于Ⅰ组和Ⅲ组(P0.05);在产后第2周,Ⅲ组的乳脂率、乳蛋白率显著高于Ⅰ组(P0.05);在整个试验期,Ⅱ组的谷丙转氨酶含量显著低于Ⅰ组(P0.05),Ⅲ组的天门冬氨酸转氨酶显著含量低于Ⅰ组(P0.05);产后第1周和第2周,Ⅱ组的β-羟丁酸、非酯化脂肪酸含量显著低于Ⅰ组(P0.05);Ⅱ组的甘油三酯含量显著高于Ⅰ组和Ⅲ组(P0.05),Ⅲ组的总胆固醇含量显著高于Ⅰ组(P0.05);日粮中添加RPC可以显著提高情期受胎率(P0.05),显著缩减奶牛空怀天数(P0.05),也对产后初次配种时间的缩短和配种次数的降低有影响。日粮中添加RPC可提高围产期奶牛生产性能,对血液生化指标和繁殖性能产生有利影响,本试验条件下RPC最佳添加剂量为每头牛25 g/d。     

2个与HSP70基因连锁的微卫星座位与牛运输应激性状的关联分析

试验探讨了2个与HSP70基因连锁的微卫星座位与牛运输应激性状的关联分析。选择120头12月龄、体重250 kg左右的健康西门塔尔杂种肉牛进行运输应激试验，并根据牛基因组遗传图谱，选择23号染色体上与HSP70基因连锁的微卫星座位BMS468和BM1258检测其在西门塔尔杂种肉牛样本群体中的多态性，采用最小二乘拟合一般线性模型分析微卫星座位与运输应激性状部分指标之间的关联效应。结果显示：微卫星座位BMS468共检测到5个等位基因（128、134、140、146、154 bp），优势等位基因为128和134 bp，有效等位基因数（Ne）、多态信息含量（PIC）和遗传杂合度（He）分别为3.66、0.68和0.73，遗传多态性较高，关联分析显示与运输后7 d平均日增重和发病率显著相关，其中128/128 bp基因型个体的运输后7 d平均日增重最大（P < 0.05），134/128 bp基因型个体的发病率最低（P < 0.05）；微卫星座位BM1258座位共检测到6个等位基因（99、101、103、113、117、119 bp），优势基因为101 bp，Ne、PIC和He分别为4.30、0.73和0.77，遗传多态性较丰富，关联分析显示，其与发病率显著相关，其中99/99 bp基因型个体的发病率最低（P < 0.05）。综上所述，2个微卫星座位可作为牛运输应激性状的潜在遗传标记，为开展牛抗运输应激性状的标记辅助选择提供科学依据。