玉米中大刍草种质的基因渐渗

通过大刍草的基因渐渗,玉米已产生并保存了许多变异。利用玉米的近缘野生种来改良玉米品种,无论在理论上还是在实践中并非新事。然而,鉴于作者在多年生大刍草(Z.Pe-rennis)种质基因渗入玉米的研究中已经得到的有意义结果,报道一下自1983年以来研究取得的经验似乎是适宜的。用多年生大刍草和二年生大刍草(Z.dip-     

玉米及其野生近缘材料的分类

根据大刍草形态学性状的显著区别,大刍草可分为5个植物学种。大刍草是玉米亲缘关系最近的野生近缘材料已被众多研究结果证实,玉米的直接祖先是否是大刍草还没有定论。对玉米与大刍草的分类系统作了介绍,同时对5个大刍草植物学种的特征特性、玉米与摩擦禾分类作了描述。     

玉米起源进化的“世纪之争”——且看技术进步和学科交叉如何解决重大科学问题

玉米作为世界种植最为广泛的作物之一，其起源问题一直争议不断。主要有两个假说，一个是保罗·芒格尔斯多夫提出的“三成分起源说”，另一个是乔治·比德尔提出的“大刍草单一起源假说”。分子生物学技术的发展，为单一起源假说提供了直接证据，从而得到了科学界的共识。随着科学技术不断进步，许多研究发现，玉米的大刍草单一起源假说存在诸多解释不通的现象。综合利用考古学、分子生物学、群体遗传学等研究手段，中美学者联合提出了玉米起源的新模型，即“二次起源假说”。约9 000年前，玉米单一起源于小颖大刍草亚种；6 000年前后，玉米又与墨西哥高原亚种发生了一次杂交，发生了第二次驯化，现代玉米都是来自两个不同大刍草的后代。二次起源极大地提高了现代玉米的适应性，墨西哥高原亚种为现代玉米提供了高原适应性和广泛的抗性基因，这为今天玉米成为全球适应性最广和种植面积最大的作物奠定重要的物质基础。该模型为理解人为机制对作物驯化起源的影响提供了良好范例，并为利用野生资源进行作物遗传改良奠定重要理论基础。     

导入大刍草基因改良玉米子粒饲用品质的分析

用1年生墨西哥大刍草与人工合成的玉米G综合种进行远缘杂交,将其分离的6个稳定自交系和玉米亲本G综合种的5个品质性状进行对比分析。多元方差分析结果表明,导入大刍草优良品质基因对于改良玉米品系的粗纤维、粗脂肪、无氮浸出物和可消化总养分品质性状有显著的提高效应,粗蛋白含量无显著差异。通过5个品质性状的多元相关回归分析结果表明,可消化总养分与另4个品质构成性状有极显著的线性相关回归关系。用可消化总养分作为饲用玉米品质评价的综合指标有利于选育出高品质的饲用玉米优良品种。     

玉米的起源与演化

"玉米的祖先是谁"至今是一个富于争论的科学难题。经过几个世纪的探索与研究,产生了许多有关玉米起源与演化的理论假说。对几个影响较大的玉米起源与演化理论假说包括有稃野生玉米起源假说、共同起源假说、三成分起源假说、大刍草直向进化起源假说、大刍草异常突变起源假说、摩擦禾—二倍体多年生大刍草起源假说及其最新研究进展作一概述,并对各个理论假说存在的问题及其合理性解释作简单评述。     

玉米野生近缘属-摩擦禾属的研究和利用

摩擦禾属于禾本科玉蜀黍族摩擦禾属,起源于美洲,与玉米、大刍草具有共同祖先,其在玉米的起源与进化过程中可能扮演着重要角色。摩擦禾是一种多年生暖季型丛生C4禾草,常用于优质饲草料生产、控制土壤侵蚀和生物质能源。其作为玉米的近缘属材料,保存有栽培玉米不具有的优质、抗病、抗寒、耐涝、耐盐和多年生等多种优良基因,是拓展玉米遗传基础的重要种质。本文从摩擦禾属的习性和分布、摩擦禾属的分类、摩擦禾属的种间可杂交性、摩擦禾属与玉蜀黍属杂交性、摩擦禾属的优良特性和摩擦禾基因向玉米转移的途径等方面进行综述,为摩擦禾属的研究和利用提供参考。     

玉米自交系外源DNA导入后性状变异的初步探讨

采用花粉管通道技术将大刍草的DNA导入玉米自交系黄早四中,连续3年对其后代的部分性状进行了调查分析,对性状的变异和转化进行了探讨。试验结果表明:导入大刍草DNA后,会降低黄早四的出苗率,使出苗时间延长,同时会使植株的株高、穗位高降低,并对果穗性状产生影响。处理后株系性状的变异范围均大于对照,证明导入大刍草的DNA会使自交系性状的变化范围增大,类型增多,扩大了育种的选择范围,增加了筛选机会。     

长日照条件下大刍草与温带玉米自交系远缘杂交效果研究

采用保护地和大田种植两种栽培模式,以大刍草新种质鲁牧2号为父本、11个温带玉米自交系为母本,对其在长日照条件下(山东地区)的远缘杂交效果进行了比较研究。结果表明:利用大刍草新种质鲁牧2号作父本,通过错期管理,在山东地区保护地栽培和大田栽培均可实现其与普通玉米自交系的远缘杂交,获得杂交种。两种栽培模式比较,大田栽培条件下玉米杂交种产量显著高于保护地栽培,且操作简便,节省投入,有效降低了制种成本。     

玉米穗型和粒型性状的GWAS及其关联位点驯化和改良分析

以32份大刍草、68份玉米地方品种和来源广泛的294份玉米自交系为材料,在对294份玉米自交系进行简化基因组测序的基础上,采用GWAS方法对11个玉米穗型和粒型性状进行关联分析。结果表明,11个性状共检测到44个关联的SNP位点,其中,28个位点与6个穗型性状相关联,16个位点与3个粒型性状相关联。进一步整合32份大刍草和68份地方品种相应位点的序列数据,44个关联位点中共发现29个SNP在3类群体间共有。通过Fisher的精确检验发现,7个SNP的等位基因频率在大刍草到地方品种中发生了显著变化,14个SNP的等位基因频率在地方品种到自交系中发生了显著变化,3个SNP的等位基因频率则在大刍草到地方品种以及地方品种到自交系中均发生了显著变化,表明这些位点可能经历了驯化或/和人工改良。     

玉草2号、川单14×墨西哥大刍草和墨西哥大刍草产量和饲用价值比较

采用裂区设计,对不同种植密度下玉草2号、川单14×墨西哥大刍草和墨西哥大刍草产量以及最适密度下饲用价值进行研究。结果表明,在试验设计的密度下,玉草2号鲜、干草产量均最高,川单14×墨西哥大刍草其次,墨西哥大刍草最低;3种饲草其鲜、干草产量随密度增加呈"低—高—低"的变化趋势。最适密度下饲用价值比较表明,玉草2号和川单14×墨西哥大刍草粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和粗脂肪4种饲用成分产量均显著或极显著高于墨西哥大刍草,其粗蛋白和粗脂肪含量均低于墨西哥大刍草;玉草2号和墨西哥大刍草相对饲用价值差异不显著,均显著高于川单14×墨西哥大刍草。     

甜玉米种质资源的遗传改良

配子体基因Ga控制着玉米的杂交不亲和性,杂交不亲和性具有遗传隔离和防杂保纯的作用。本研究利用Ga基因对甜玉米种质资源进行改良,通过杂交、回交转育及混合花粉鉴定法,将配子体基因成功转育到甜玉米的优良自交系上,为甜玉米的遗传隔离和杂种优势利用奠定了基础。     

利用外源DNA导入新技术选育玉米新品系及杂交种

采用独创的玉米开苞导入法将含有矮秆、高角质、抗病、抗倒伏等性状的玉米、摩擦禾和大刍草总DNA导入玉米自交系,筛选出具有目的性状,且产量配合力高的新品系25114,并以其为母本组配出优良杂交种.     

美洲商陆抗真菌蛋白转化玉米的研究和抗病性检测

研究美洲商陆抗病毒蛋白(PaAFP)基因转入玉米中对玉米纹枯病的抗性。从美洲商陆叶片中获得美洲商陆抗真菌蛋白前体蛋白基因cDNA序列,构建植物表达载体pCAMBIA1300-PaAFP,通过三亲杂交法将其导入根癌农杆菌LBA4404受体菌,转化玉米获得了大量再生转基因植株。PCR、PCR-southern杂交、RT-PCR以及Tris-Tricine-SDS-PAGE检测结果表明,目的基因已经整合到玉米基因组中,并且已经得到转译。     

玉蜀黍植物的细胞遗传学研究 1.玉黍蜀属植物基本染色体数为5的证据

通过分析栽培玉米、多年生二倍体大刍草和多年生四倍体大刍草的减数分裂构象,获得了支持玉米属基本染色体数X=5的新细胞遗传学证据。栽培玉米(2n=20)表现出10个二价体的规则减数分裂,故为典型的异源四倍体。此外,在这3个物种的四倍体(2n=20)材料中观察到次级联会现象,那里,在终变期一中期Ⅰ染色体形成1个至5个组,每组含两个二价体,表明部分同源染色体组之间的亲缘关系。     

玉米抗寒基因的克隆与表达研究

用DDRT-PCR技术研究玉米自交系承18在常温和不同低温处理下基因表达的变化,分离了10条差异表达的cDNA。序列分析结果表明:其中部分与前人克隆的抗逆cDNA同源,部分与信号传导相关基因同源,部分与功能未知的cDNA同源。用Northern杂交方法对差异片段MCI16做了进一步鉴定,同时还对玉米Cat3、拟南芥CBF1和FAD3基因在不同低温处理的玉米幼苗中的表达特性进行了研究,结果表明:MCI16、Cat3等基因受低温的诱导表达,对提高玉米的抗寒力起积极作用。     

基因枪法获得玉米转基因植株的研究

采用基因枪轰击转化技术将含有抗除草剂chlorsulfuron基因AHAS的PCD220质粒导入玉米愈伤组织,并再生出具有抗该除草剂的转基因植株,同时研究了影响玉米基因枪转化效率的因素。基因枪轰击时,金粉用量、轰击次数及轰击距离对愈伤组织的转化率有较大影响。转化时,以金粉用量100 μg/枪、轰击2次、发射点与靶细胞的距离9 cm最合适。对所获得的转化植株进行PCR分析及Southern杂交鉴定,部分转化植株呈PCR阳性和明显的杂交信号,说明抗除草剂绿黄隆的基因AHAS已整合到玉米基因组当中,将转基因植株进行自交,获得了T₀代的种子。     

早熟高油玉米与普通玉米的发育比较及遗传分析

通过对早熟高油玉米和普通玉米各8个自交系,按Greffing4组配成28个高油杂交组合和28个普通杂交组合的研究,发现早熟高油玉米形态发育与普通玉米相近.遗传分析表明,在两类玉米形态发育进程中,除株高、穗位高外,主要受制于非加性基因效应。     

转Bt基因玉米对亚洲玉米螟的抗性及其农艺性状研究

以普通玉米杂交组合N3030、N4640为对照,通过盆栽接虫试验和田间调查,系统研究了转Bt基因玉米杂交组合N3030Bt和N4640Bt对亚洲玉米螟的抗虫效果和主要农艺性状变化。结果表明,转Bt基因玉米对亚洲玉米螟产卵无驱避作用,但花叶率、茎秆和雌雄穗的受害程度均明显轻于对照;转Bt基因玉米的生育期、株高、穗位高、穗长、穗粗等与对照差异不大,秃尖长明显短于对照,穗粒数和产量明显高于对照。     

农杆菌介导法将高赖氨酸蛋白基因sb401导入玉米的研究

以玉米杂交组合PA×PB的胚性愈伤组织为材料,通过农杆菌介导法将高赖氨酸蛋白基因sb401导入到玉米中。经过双丙胺膦筛选,共获得70株再生植株,其中15株经PCR检测呈阳性,将部分PCR呈阳性的植株进行Southern杂交,结果表明,sb401基因已经整合到玉米基因组中。bar蛋白试纸条检测结果呈阳性,推测目的蛋白得到了表达。     

玉米抗青枯病遗传规律研究

本试验通过对青枯病抗性不同的几个材料进行接种．用不完全双列杂交方法对玉米青枯病遗传规律进行了研究。试验结果表明，玉米对青枯病遗传为微效多基因控制的数量性状遗传，并且基因效应是以加性基因效应为主，非加性基因效应所起作用不大．同时又得到所研究的六个亲本中Mo17、E28是选育高抗青枯病杂交组合的优良亲本．