玉米光周期反应及一个相关基因的克隆

【目的】研究玉米的光周期反应，克隆出玉米中的EMF同源基因并研究其表达模式。【方法】以热带玉米自交系CML288和温带玉米自交系黄早四为材料，研究了它们在9 h和15 h光周期处理后的反应和热带自交系CML288在不同时期两种日照挪动处理下的光周期反应。通过RT-PCR法克隆到一个玉米上的EMF同源基因，并检测了该基因在经过不同光周期处理的自交系CML288、黄早四及其F1的不同生长时期茎尖中的表达。【结果】 CML288对光周期的反应非常敏感，黄早四相对不敏感。CML288在短日照条件下7片叶时期是光周期反应的敏感时期，在长日照条件下9片叶时期是光周期反应的敏感时期。推测新克隆的cDNA序列含有完整的1 881bp的开放阅读框，编码一条约71kD的多肽，包含626个氨基酸残基，编码的蛋白质有一个C2H2型锌指结构区,两个核定位信号区和一个酸性区，可能是DAN结合蛋白，Northern杂交显示，其在茎尖和叶片中均有表达。经不同光周期处理后，该基因在2个自交系及F1不同生长时期茎尖中的表达情况不同。【结论】克隆到的基因其功能可能与促进营养生长和抑制生殖生长有关。     

广适高产玉米杂交种金玉506穗部性状改良效应

【目的】穗部性状是产量的主要构成因子,以玉米杂交种的双亲为"中心",分别对其穗部表型性状不足进行改良,并解析玉米杂交种遗传改良效应;为玉米杂交种的改良提供理论支撑。【方法】利用配子选择法将优良玉米杂交种鄂玉10号、黔兴201、雅玉889、顺单6号和自交系Ph6wc分别导入QB506得458份改良系,从中选择15份;同时,将优良自交系T32、QB572、QB576和QB48分别导入QR273得367份改良系,从中选择27份;2014年,在3个地点(德江、贵阳和罗平)对100个杂交组合进行表型鉴定,调查8个穗部性状。【结果】联合方差分析表明:试点内区组间的方差均达显著或极显著水平。组合间的方差在P=0.01水平均达极显著。玉米QR273改良系的果穗表型性状差异显著性、变异系数分析表明:不同供体间的同一性状的表型变异系数呈不规则波动式变化;不同供体大多数性状的表型变异系数变化幅度小;同时,在QB506改良系上:PH6WC比其他4个供体在穗部性状改良效果明显,变异系数变化幅度大;正确的供体选择对改良优良自交系(受体)的遗传特性十分重要。3点平均产量超过对照10%以上的有26个组合,均由QR273(金玉506母本)的供体QB576与T32,(父本)QB506的供体PH6WC、黔兴201与鄂玉10号提供。【结论】基于杂种优势群内组群的玉米自交系改良,适宜地选择强度下,正确的选择供体能较好地剔除受体的缺点,同时,保持自交系(受体)的遗传特性的优点。     

玉米SRO基因家族的鉴定及表达分析

【目的】SRO(similar to rcd one)是植物所特有的一类小蛋白家族,其在植物的生长发育,及应对非生物胁迫中发挥着重要功能。基于玉米全基因组数据库,鉴定玉米SRO家族基因,分析其序列、基因定位、蛋白结构及其系统进化关系,同时解析Zm SROs在玉米组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下的表达变化,为阐明SRO基因在玉米生长和逆境响应中的功能研究奠定基础。【方法】利用拟南芥SRO家族基因为探针,在玉米全基因组查找并下载玉米SRO基因序列,并从Maize GDB中获取玉米SRO基因相关信息,包括CDS、氨基酸序列及染色体位置等。通过生物信息学工具(GSDS2.0、Expasy-protparam、SOPMA、Plant-m PLoc、EMBL-EBI、MEME)对获得序列的基因结构、蛋白质分子量、等电点、二级结构、亚细胞定位、保守结构域、保守基序原件等进行预测和分析。同时利用Clustalx(1.83)和MEGA 6.0软件进行同源序列比对并构建系统进化树。运用实时荧光定量PCR技术分析玉米SRO组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下SRO的表达变化情况。【结果】从玉米全基因组共鉴定6个SRO家族基因,分别命名为Zm SRO1a—Zm SRO1f。Zm SROs分布于第1、4、5和9染色体,包含2—5个内含子。序列分析发现CDS序列长度在1 215—1 791 bp;编码氨基酸数目为404—596 aa;分子量为45.23—66.78 k D;等电点为7.01—9.17。亚细胞定位分析发现Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d定位于叶绿体,Zm SRO1e则定位于过氧化氢酶体,Zm SRO1f定位于细胞核。系统进化树分析发现Zm SROs分为3个亚类,Ⅰa亚类包括Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c,Ⅰb亚类包括Zm SRO1f,Ⅰc亚类包括Zm SRO1d/Zm SRO1e。保守结构域分析结果显示Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e包含PARP和RST结构域,缺少WWE结构域,Zm SRO1f包含WWE和PARP催化中心,RST结构域缺失。Zm SROs蛋白共找到5个保守基序,命名为基序1—5。Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c包含所有保守基序,Zm SRO1d/Zm SRO1e缺少保守基序3,Zm SRO1f缺少保守基序5。组织表达分析发现Zm SROs在根系特异性表达。高盐胁迫下,玉米根系中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e在1 h时显著上调表达,地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达,而Zm SRO1f在处理6 h显著上调表达。干旱胁迫下,玉米根系Zm SRO1e在1 h显著上调表达,Zm SRO1f在24 h显著上调表达;地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达。【结论】玉米SRO家族基因包含6个成员,被划分为3个亚类,6个Zm SROs在玉米根系中特异性表达,且可以不同程度地响应干旱和高盐胁迫。     

两种水稻OsRhoGDIs基因启动子的克隆及分析

【目的】OsRacD属于水稻小GTP结合蛋白Rho家族,是与光敏核不育水稻光周期育性转换相关的关键基因,功能之一是通过控制花粉管的延伸生长影响水稻的育性。在采用酵母双杂交技术,筛选到与OsRacD相互作用的两种鸟苷酸解离抑制因子的编码基因OsRhoGDI1和OsRhoGDI2的基础上,为深入分析OsRhoGDIs的调控机制以及与OsRacD的关系,对其上游调控序列进行克隆和分析。【方法】采用PCR方法克隆了OsRhoGDI1和OsRhoGDI2的上游调控序列,并利用网络工具对启动子顺式作用元件进行预测。【结果】两种OsRhoGDIs基因具有与激素应答、光调控及胁迫诱导应答相关元件,且一些元件相同或相似;OsRhoGDIs与OsRacD启动子元件的比较显示,都具有与花粉管萌发相关的多个元件。【结论】OsRhoGDIs的表达调控方式复杂,可能受多条信号通路的共同调控;同时也提示OsRhoGDIs与OsRacD基因可能通过协同表达控制光敏核不育水稻的育性。     

光周期影响罗非鱼脑组织转录组基因表达分析

【目的】发掘尼罗罗非鱼响应光周期变化的重要功能基因,为研究光周期变化对罗非鱼产生影响的分子机制提供参考。【方法】采用新一代高通量测序RNA-seq技术分析24L∶0D、12L∶12D和0L∶24D 3个光周期条件下尼罗罗非鱼脑组织基因表达变化情况。【结果】转录组测序结果显示:3个组别分别产生55 524 504、61 410 946和58 855 762个Clean reads。12L∶12D光周期与0L∶24D光周期文库比较发现279个差异表达基因,12L∶12D光周期与24L∶0D光周期文库比较发现304个差异表达基因,24L∶0D光周期与0L∶24D光周期文库比较发现383个差异表达基因。GO分类分析表明,差异表达基因属于生物学过程、细胞定位和分子功能的42个类别。KEGG通路显著性富集分析差异表达基因共涉及143条代谢途径,包括单纯疱疹感染、ECM-受体相互作用、细胞因子-细胞因子与受体相互作用、肠道IgA生成免疫网络、细胞粘附分子(CAMs)、Wnt信号等通路。【结论】光周期变化影响尼罗罗非鱼脑组织基因表达水平,表达差异基因主要富集在单纯疱疹感染、细胞因子-细胞因子与受体相互作用、Wnt信号通路等信号通路。     

拟南芥光敏色素D(AtphyD)在不同光质下的表达特性分析

【目的】比较拟南芥光敏色素D启动子、基因及其蛋白在黑暗、红光、远红光及蓝光下表达特性。【方法】通过GUS组织染色,半定量RT-PCR及蛋白Western blot检测启动子、基因及其蛋白的表达。【结果】GUS染色显示:子叶中,PHYD基因启动子活性在红光下高于蓝光,且均高于远红光条件;下胚轴中启动子的活性在蓝光条件下最高,远红光条件有较高丰度表达,红光条件下仅在下胚轴上部检测到活性;在根中,蓝光和远红光下生长的幼苗根的上部可检测到启动子的微弱表达,红光下未见表达。在黑暗中生长的幼苗,光敏色素D基因启动子未发生表达。PHYD基因转录和蛋白表达在光下均高于黑暗条件下,不同光质间的表达差异不显著。【结论】在不同光质中,PHYD基因启动子在不同组织的活性存在显著差异;不同光质之间,PHYD基因转录和蛋白表达差异不显著。     

一份新的玉米永久性失绿突变体chs10的鉴定及基因克隆

【目的】利用⁶⁰Co-γ射线处理自交系齐319获得了一份新的玉米叶色突变体,对该突变体进行遗传分析、基因定位与克隆,并对候选基因的功能进行初步分析。【方法】以该突变体为亲本,构建遗传分析群体和基因定位群体;通过图位克隆技术获得关键候选基因;利用生物信息学方法分析关键候选基因的结构和进化关系;通过qRT-PCR技术检测候选基因在不同组织中的表达差异;同时运用烟草瞬时表达技术对候选基因进行亚细胞定位表达分析。【结果】鉴定了一份玉米永久性失绿突变体chs10(Permanent chlorosis 10),chs10自V2时期开始,叶片从幼苗基部到顶部逐渐由绿转黄,后期的生长发育过程中不再复绿,并且,整个植株包括叶鞘、叶环、茎秆、苞叶和雄穗也均为黄色。该突变体受一对隐性核基因控制,可稳定遗传,植株生长发育正常,可正常授粉结实。突变基因被定位于玉米第10染色体长臂标记SNP-2和SNP-3之间约0.17 Mb范围内,确定了关键候选基因Zm00001d025860,qRT-PCR结果显示Zm00001d025860在玉米根、茎、叶和叶鞘中均有表达,但在叶片中高表达,亚细胞定...     

半番鸭与番鸭精巢组织差异表达转录组测序分析

【目的】研究半番鸭与番鸭精巢组织转录组差异表达基因,为进一步阐明半番鸭不育的遗传机制奠定理论基础。【方法】利用转录组测序方法对半番鸭和番鸭的精巢组织进行研究,筛选其差异表达基因,并对其功能进行注释和荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,QRT-PCR)验证。【结果】测序共获得43.84Gb Clean Data,组装后共获得193 535条Unigene。DESeq分析发现3 597个基因在两个鸭品种间差异表达,其中上调基因1 194个和下调基因2 403个,包括与生殖功能相关的基因,如成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)、蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)、丝裂原活化蛋白激酶7(mitogen-activated protein kinase 7-like,partial,BMK)、生长因子受体结合蛋白2(growth factor receptor-bound protein 2,GRB2)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)和肿瘤坏死因子受体超家族成员6(tumor necrosis factor receptor superfamily member 6,FAS)等。GO(gene Ontology)分析发现382个差异基因获得功能注释,其中97个基因涉及发育繁殖生物学过程。KEGG(kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路分析表明差异表达基因共富集到50条信号通路中,其中17个通路显著富集,包括丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路(mitogen-activated protein kinase signaling pathway,MAPK)、甘油酯代谢(glycerolipid metabolism)以及钙信号途径(calcium signaling pathway)信号通路等,与生殖功能密切相关的有促性腺激素释放激素信号通路(gonadotropin releasing hormone(Gn RH)signaling pathway)和MAPK信号转导通路。经QRT-PCR验证,差异基因表达变化模式与转录组测序结果一致,测序结果可靠。【结论】在转录组水平上筛选出半番鸭和番鸭精巢组织差异表达基因,揭示了Gn RH和MAPK信号通路在鸭的生殖活动中发挥了重要作用,为进一步探索半番鸭生殖系统的分化机理提供可靠的参考依据。     

含热带种质玉米自交系ZOL-1胚乳发育的转录组研究

【目的】研究含热带种质玉米自交系胚乳发育分子机制及相关调控网络。【方法】通过高通量RNA-seq测序技术,对热带血缘玉米自交系ZOL-1在授粉后5、10、15、20、25、30 d 6个时期的胚乳转录组进行比较,得到的差异表达基因进行KEGG与GO功能注释,并对FPKM平均值大于1的基因进行时间序列分析。【结果】玉米自交系ZOL-1胚乳发育在授粉后25～30 d时籽粒长、宽、厚增长速率最快,增长率分别达到15.9%、16.1%和10.2%。经过转录组测序和同参考基因组比对,过滤后reads占比至少为83.99%,测序质量和组装效果均较好。按照连续比较系统方法,在10 d＿VS＿5 d、15 d＿VS＿10 d、20 d＿VS＿15 d、25 d＿VS＿20 d和30 d＿VS＿25 d分别检测到7129、5252、4254、775和312个差异表达基因。GO功能注释表明,差异表达基因主要分布于细胞分化过程、代谢过程、催化活性和细胞器等条目中。KEGG功能富集分析显示,差异表达基因主要富集在能量代谢、碳水化合物代谢、碳代谢、氨基酸代谢、信号转导等与胚乳发育相关的通路。通过对FPKM平均值...     

隐性单基因br-2玉米矮生系的选育

 【目的】研究单基因br-2玉米矮源导入热带血缘选育矮生玉米自交系的效果。【方法】利用玉米br-2基因的致矮特性,根据基因重组的原理,通过导入热带血缘进行回交选择。【结果】选育出配合力高的单基因br-2矮生系南381、南387,组配的玉米杂交种南玉8号和隆单9号先后通过四川省审定,正在中国南方大面积推广应用。【结论】利用隐性矮生基因导入热带血缘,使抗病、抗倒、窄叶片等优良基因与br-2基因良好结合,克服了矮生自交系节间短、叶宽重叠密集、授粉不良等缺点,在玉米育种研究上具有一定的应用前景。     

玉米近缘种大刍草(Zea luxurians)光周期敏感性与育种利用

 【目的】探索大刍草短日照敏感苗龄和最佳日照时数,使其与栽培玉米花期相遇,通过杂交导入有利性状进行玉米品种改良与种质资源创新。【方法】设置苗龄和日照时数两个处理,以自然光照为对照,研究不同短日照处理后不同苗龄大刍草的生长发育情况;自制酶液,测定各处理的过氧化物酶(POD)活性,并对其同工酶进行电泳分析;利用诱导开花的大刍草与玉米自交系授粉杂交、回交并自交选育新自交系。【结果】19—26 d是大刍草能否接受诱导的临界苗龄,苗龄(5—47 d)越大诱导效果越好;9 h是诱导生殖生长的最佳日照时数;各日照时数处理的POD活性随苗龄的增大呈现一定的规律性变化,但不能直接反映大刍草生长发育状况;a、b、c、d四条POD酶带是大刍草处于营养生长阶段的标记,e、f、g三条POD酶带的出现表明进入生殖生长阶段,POD酶的相对含量主导着大刍草的生长发育方向;采用40—47 d苗龄每日9 h短日照处理的大刍草与玉米掖478、综31花期相遇,通过远缘杂交育成NX3153等玉米自交系。【结论】在中国北方可以通过短日照处理诱导大刍草幼苗提前开花,与普通玉米花期相遇,通过远缘杂交实现基因导入,创新玉米种质。     

Suwan种质玉米自交系的配合力分析

为进一步利用Suwan种质资源,充分发挥其在玉米育种的作用,选用国内6个分属不同优势群的代表自交系为准测验种,采用NCⅡ不完全双列杂交设计,对7个Suwan种质玉米自交系进行配合力分析。结果表明,T32、S273、S48的产量一般配合力较高,利用潜力较大。在42个组合中,T32×丹340、S11×交51、T32×交51、S273×交51、S48×18599、S273×B73、S48×交51、S37×交51、T32×B73的配合力总效应较高,为较强优势组合。Suwan种质玉米自交与Reid种质、旅大红骨、地方种质、Lancaster、PN种质之间有杂种优势。     

西南地区10个玉米自交系光周期敏感性研究

光周期敏感性是热带、亚热带玉米种质引入温带的主要障碍,鉴定自交系光周期敏感性对于温热杂交种的组配及西南玉米制种基地的选择具有重要价值。试验以西南地区10个常用自交系为材料,在三亚、贵阳和张掖三地种植,调查抽雄吐丝期、株高与穗位高等性状,鉴定分析其光周期敏感性。结果表明:自交系T32、QB446、S909对光周期反应最为敏感,自交系PH6WC、QB1018自交系对光周期反应最为钝感。     

28份玉米自交系抗旱性鉴定

【目的】鉴定28份玉米自交系进行抗旱性,为广西抗旱玉米种质创新和抗旱玉米品种选育提供依据。【方法】在正常灌水和干旱胁迫处理下,测定穗长、穗粗、穗行数、行粒数和百粒重等果穗性状指标,同时测定产量指标。采用隶属函数法对果穗性状指标抗旱系数计算D值,采用产量指标计算抗旱指数,综合评价不同玉米自交系的抗旱性。【结果】D值0.318 6~0.985 7,其中抗旱性强的自交系12份,抗旱性中等的10份,抗旱性弱的6份;产量抗旱指数在0.387 7~1.458 3,其中为抗旱性强的自交系7份,抗旱性中等的10份,抗旱性弱的11份;2种评价结果之间相关性为0.7402,达到极显著正相关。【结论】产量抗旱指数与隶属函数法均可用于玉米自交系抗旱性评价,2方面评价结果均属于抗旱性强的自交系为D1101、Q901、VN、桂39722、YD2、D1113和SP221。     

利用分子标记辅助选择技术创制耐铝玉米种质

【目的】将耐铝主效基因导入普通玉米自交系,筛选出耐铝玉米株系,为拓宽玉米耐铝种质资源及耐铝育种提供理论参考。【方法】以玉米耐铝材料（CML530、CML532、CML533和CML534）和普通玉米自交系（西1、9058和LX9801）为材料,构建6个回交群体,基于分子标记辅助选择技术,利用与耐铝基因ZmM1、ZmM2、ZmASL和ZmALMT2紧密连锁的分子标记（umc1468、ZmMATE1、ZmMATE2、MateF2和ALMT93496）进行靶基因选择,将耐铝主效基因导入到普通玉米自交系,结合植株田间表现,筛选出耐铝的稳定株系,并对其进行耐铝鉴定。【结果】在分离世代（BC₁F₁/S₁）苗期对6个回交群体共581个株系进行靶基因选择,结果有69个株系中选,结合植株田间表现,最终获得17个稳定株系。基于分子标记检测结果,17个稳定株系的遗传背景恢复率为73.9%～93.8%,平均为83.4%。0.2 mmol/L AlCl₃溶液处理下17个稳定株系的根系生长均受到不同程度的抑制,根净增长度平均值为0.81 cm,极显著低于对照（0.5 mmol/L CaCl₂溶液）（P<0.01,下同）;稳定株系的根相对伸长率与轮回亲本差异达极显著水平;17个稳定株系的根相对伸长率为64.50%～83.33%,平均为74.74%,均为中等及以上耐铝株系,其中NS1、NS9、NS10、NS15和NS16为高耐铝株系。【结论】通过分子标记辅助选择技术可将耐铝主效基因导入普通玉米自交系,且导入多个耐铝基因株系的耐铝性较同一群体中导入单个耐铝基因的株系均有不同程度提高,表明多个耐铝基因累加可提高耐铝性。可见,该技术可作为耐铝玉米种质创制的有效手段。     

Dissecting the genetic basis of maize deep-sowing tolerance by combining association mapping and gene expression analysis

Deep-sowing is an important method for avoiding drought stress in crop species,including maize.Identifying candidate genes is the groundwork for investigating the molecular mechanism underlying maize deep-sowing tolerance.This study evaluated four traits(mesocotyl length at 10 and 20 cm planting depths and seedling emergence rate on days 6 and 12) related to deep-sowing tolerance using a large maize population containing 386 inbred lines genotyped with 0.5 million high-quality single nucleotide ...     

国内外骨干玉米自交系耐低温萌发能力综合评价

[目的]选用来自美国、德国、前南斯拉夫、加拿大和中国的玉米种质,研究耐低温萌发能力,筛选耐低温萌发能力强的种质,为耐低温种质改良和新品种选育提供材料基础和技术支撑.[方法]以74份玉米自交系为材料,运用田间直接鉴定法和室内鉴定法,调查测定标准发芽率(SGR)、冷浸发芽率(CIGR)、田间常温出苗势(NFEP)、田间常温...     

基于温带和热带玉米群体全基因组FST和XP-EHH的选择信号检测

【目的】玉米起源于热带地区,经过自然和人工选择,广泛的种植于温带地区。开花是玉米生长发育的中心环节,也是热带玉米向温带环境种植的主要适应性性状。鉴定玉米在驯化过程中出现的受选择基因区段,并进一步挖掘开花候选基因,为玉米的群体改良、开花遗传机理解析提供数据支撑。【方法】首先单独分析30份温带玉米自交系和21份热带玉米自交系的单倍型数据,通过过滤高缺失和等位基因频率较低的变异位点,得到高质量的SNP（single nucleotide polymorphism）标记,利用SnpEff软件对温带和热带玉米群体的基因组多态性位点进行了功能预测。其次过滤得到同时存在于温带和热带玉米的高质量SNP标记,对温带和热带玉米的基因型数据进行主成分分析（principle component analysis,PCA）以确定其群体结构,之后利用群体分化指数（fixation index,F_ST）和群体间扩展单倍型纯合度（cross population extended haplotype homozygosity,XP-EHH）法分析温带和热带玉米群体间的选择信号分布情况,选择F_ST和XP-EHH值的top 1%为阈值,筛选得到受选择位点。通过对SNP进行功能注释得到温热带玉米群体受到选择的基因。利用agriGO工具对候选驯化基因进行功能富集分析。利用相关的生物信息学数据库对候选基因进行功能注释,进一步鉴定玉米驯化过程中的开花候选基因。【结果】通过对温热带玉米群体的高测序深度的SNP进行分析,发现热带玉米群体的SNP数目为14 123 408个,温带玉米群体的SNP数目为8 791 673个,鉴定到的SNP主要分布于基因间区。2个群体中均存在的SNP标记数目是204 752个。主成分分析表明温带和热带玉米可以显著的分为两个类群。F_ST选择信号的top 1%是0.3593,共鉴定到557个候选驯化基因,XP-EHH选择信号法的top 1%是3.2681,共鉴定到1 913个候选基因。鉴定到多个候选基因与玉米的开花调控密切相关,包括ZmCCT9、COL1、GRMZM2G387528。如ZmCCT9抑制开花基因ZCN8的表达,导致玉米在长日照环境下出现晚花表型,是一个重要的开花调控基因;COL1与开花促进因子FT蛋白互作,加速玉米开花以适应长日照环境;GRMZM2G387528的功能注释揭示该基因是一个光敏色素互作因子,与光周期基因ZmphyB1互作。【结论】热带玉米群体具有更高的遗传多态性,筛选到一系列参与了热带玉米和温带玉米的分化候选基因,并且重点挖掘了参与其中的玉米开花调控相关基因。     

玉米花期根系结构的表型变异与全基因组关联分析

【目的】根系作为植株吸收水分和养分的重要器官,对玉米生长及产量的形成至关重要。研究玉米根系结构的遗传机制指导玉米高产育种实践。【方法】以111份玉米优异自交系为材料,于2017年在北京、陕西永寿、山西定襄和河南原阳4个环境下对玉米地下节根层数（RLN）、地下节根总条数（TRN）、地下节根角度（RA）、地下节根面积（RS）、地下节根体积（RV）和地下节根干重（RDW）等6个玉米根系相关性状进行调查。取4个环境的平均值作为6个根系相关性状的表型数据,对6个相关性状进行统计分析和相关性分析,对不同年代、不同类群自交系的地下节根相关性状进行差异分析。基于该群体全基因组152 352个高质量SNP标记,利用FarmCPU模型进行全基因组关联分析获得显著关联SNP位点,并在LD衰减距离范围内查找候选基因,对候选基因的功能进行富集分析。【结果】表型分析表明,6个地下节根性状均呈现正态分布,且均显示出较高的遗传力;相关性分析结果表明,地下节根层数和总条数均与地下节根角度和面积呈负相关,地下节根的角度、面积、体积和干重等4个性状之间相互呈现显著正相关关系;不同年代的玉米地下根系结构存在差异,地下节根层数和总条数在年代的更替间表现出下降的趋势,地下节根角度和面积在年代更替间表现出上升的趋势,根干重和根体积在各年代间无显著差异;玉米地下根系结构在类群间也存在差异,旅大红骨类群的6个地下节根性状值均高于其余类群。全基因组关联分析共检测到26个SNP位点与地下节根层数、总条数、体积和干重性状显著关联（P<0.00001）,其中11个显著关联位点定位于前人报道的根系QTL区间内,2个显著关联SNP在地下节根层数和总条数中均被检测到。基于显著关联SNP位点共挖掘到177个候选基因,其中135个具有功能注释,Zm00001d037368可能为控制地下节根层数和总条数的一因多效候选基因。候选基因功能的富集分析结果显示,候选基因的功能主要涉及植物体内的代谢调节、应激反应、运输活性、催化活性、结合蛋白及细胞成分等。【结论】玉米自交系的根系结构在不同年代间和不同类群间存在不同程度的差异,采用全基因组关联分析策略挖掘控制玉米根系结构的相关遗传位点及候选基因,共检测到26个显著关联的SNP位点。