玉米籽粒形成的分子生物学基础

玉米单穗籽粒产量由穗粒数和粒重两因子组成。单个果穗上所着生的籽粒数与雌花序建成和小花分化密切相关,因此,控制花序形态建成和小花发育的基因可能直接或间接地参与穗粒数调控。玉米成熟籽粒主要由源于母本组织的种皮和经双受精产生的胚和胚乳组成,且胚和胚乳占成熟籽粒的绝大部分,直接影响粒重。文中主要从“CLAVATA（CLV）-WUSCHEL（WUS）负反馈调控途径、激素及其信号途径、花器官发育和小花性别决定”等方面总结了花序和小花发育相关基因及其与穗粒数的关系,描述了CLV-WUS途径中各基因在玉米雌花序上特异性表达的分生组织和基因间的调控关系,总结了生长素、赤霉素、细胞分裂素和独脚金内酯等植物激素的相互作用网络,以及已克隆的玉米花器官发育相关基因及其功能。从“线粒体基因转录本的加工和编辑、质体基因的转录和翻译及细胞核RNA转录与加工”3个方面总结了已克隆的影响胚和胚乳发育的相关基因,其中,大部分基因编码线粒体或质体定位的PPR蛋白。值得关注的是,近年来,研究发现了通过调节细胞核内RNA转录和加工而影响玉米籽粒发育的新途径。文章作者在基因水平上对玉米籽粒形成的分子生物学基础进行了简要总结,为进一步深入解析玉米产量形成的分子调控网络提供参考。同时,也就该研究领域今后可能的研究方向进行了讨论。     

玉米雄穗分枝性状的数量遗传分析

以2个株型不同的玉米自交系自330和PH4CV构成的6世代群体为材料,目测计数玉米不同群体雄穗分枝数量。通过P1、P2、F1、F2、B1和B2共6个世代联合分析法,以玉米雄穗分枝数为性状,研究控制玉米雄穗分枝性状的基因遗传分离规律。结果表明:该性状在F2分离世代群体呈双峰分布,B1和B2群体分离世代呈多峰分布,说明玉米雄穗分枝性状遗传为多基因数量性状控制,且符合加性-显性-上位性多基因遗传模型(即C模型)。显性效应起主要作用,多基因遗传力较高,在74.83%～80.42%之间,若选择雄穗分枝较少的自交系必须从基础材料入手。这一研究结果为玉米雄穗分枝选择提供方法和理论依据。     

全基因组范围内分析玉米磷转运体家族基因

磷转运体在磷吸收和转运过程中具有重要功能,目前对玉米磷转运体研究相对较少。从全基因组范围内鉴定玉米磷转运体并分析其特性,包括：染色体分布、系统进化发育、基因与蛋白结构、保守序列构成、相关顺式作用元件和表达模式。通过分析,发现40个玉米磷转运体,这40个玉米磷转运体分布于除第9染色体外的其他9条染色体,可以细分成4个类群,ClustersⅠ、Ⅳ基因结构和蛋白结构相对保守。进一步分析发现这40个玉米磷转运体中的14个保守序列和启动子区域20个顺式作用元件。并且分析了ClusterⅠ中13个成员在玉米不同发育时期不同组织中的表达情况,发现各基因表达方式不同,具有组织特异性或发育时期特异性。该结果可为进一步分析玉米磷转运体功能和调控机制、提高玉米磷利用效率提供信息。     

玉米不同品种粗蛋白质含量与产量的研究

 采用大田试验,对中国北方1990s以来种植面积较大的50个玉米品种粗蛋白质含量（CPC）进行了研究。通过探测分析和正态分布测试检测表明,秸秆CPC、籽粒CPC和整株粗蛋白产量（CPY）分别符合正态分布N（5.48,0.532）、N（9.42,0.792）和N（530.67,64.632）,三者的变化范围分别为4.38%～7.09%、7.03%～11.00%和417.43～726.72 g/plant。籽粒CPC与秸秆CPC相关性不显著（P＞0.05）。对籽粒和秸秆的CPC进行分层聚类,将北方玉米品种划分为籽粒高秸秆低型（HGLS）、籽粒与秸秆双低型（LGLS）和籽粒与秸秆双高型（HGHS）。目前CPC双高的HGHS型品种相对较少,仅占20%,应当加强该类型品种的选育工作。     

Establishment and Optimization of the Regeneration System of Mature Embryos of Maize (Zea mays L.)

A reliable system was developed for regeneration from mature embryos derived from callus of four maize inbred lines (Liao 7980,Dan 9818,Dan 340,and Dan 5026).The protocol was mainly based on a series of experiments involving the composition of culture medium.We found that 9 μM 2,4-dichlorophenoxyacetic acid in MS medium was optimum for the induction of callus.The induction frequency of primary calli was over 85% for four inbred lines tested.The addition of L-proline (12 mM) in subculture medium significantly promoted the formation of embryogenic callus but it did not significantly enhance growth rate of callus.Efficient shoot regeneration was obtained on regeneration medium containing 2.22 μM 6-benzylaminopurine in combinations with 4.64 μM Kinetin.Regenerated shoots were rooted on half-strength MS medium containing 2.85 μM indole-3-butyric acid.This plant regeneration system provides a foundation for genetic transformation of maize.     

玉米细胞悬浮系的建立与单细胞培养效果

以330、辽7352和丹340共3个玉米自交系的雄幼穗为外植体获取愈伤组织,建立悬浮细胞系,在改良MS、改良B5、改良1/2B5 培养基中进行细胞悬浮培养。试验中发现 ,基因型和培养基对细胞悬浮系有很大影响,其中供试材料330表现最好,圆形细胞率平均达16.5%,改良1/2B5 培养基有利于细胞悬浮培养,500mg·L-1的水解酪蛋白对悬浮细胞生长有促进作用。2,4 -D的浓度影响悬浮细胞的生长和细胞成活率,浓度为1.0～2.0mg·L-1时比较适宜。细胞悬浮培养5～7d继代1次。在悬浮培养1个月后 ,经400目镍网过滤筛选,获得单细胞。单细胞培养中,激素水平和培养方式影响单细胞的分裂率,其中2,4-D的浓度为0.5～1.0mg·L-1时比较适宜。浅层培养和看护培养有利于单细胞的生长。在单细胞培养过程中试验获得了愈伤组织。     

热带玉米种质资源杂种优势研究

[目的]研究热带玉米(Zea mays L.)种质资源的杂种优势,探讨其在高纬度温带地区的利用价值和利用方法。[方法]采用完全双列杂交法,以黄早四、丹340、Mo17和B73为测试种,分析已筛选出的5个热带自交系和4个我国分属4大类群的温带玉米种质自交系的杂种优势。[结果]单株产量杂种优势明显,热带×温带的杂种优势大于热带×热带和温带×热带的模式。[结论]该研究可为热带玉米种质在辽宁省的利用提供理论依据。     

江苏沿江地区新选玉米自交系产量及穗部性状的配合力分析

探明新选育的自交系间的遗传差异和配合力潜力有助于评价其遗传基础并在此基础上进一步应用于育种工作。选用江苏沿江农业科学研究所导入热带、亚热带种质后新近育成的9个自交系,按Griffing双列杂交遗传设计第3种交配方法配制正反交,共72个F1杂交种,在江苏南通和南京两个地点对9个自交系4个性状的一般配合力效应和特殊配合力效应进行了分析,并对9个自交系的利用价值进行评价。结果表明,新选自交系间杂种F1单株粒重、穗长的变异中,非加性遗传方差大于加性遗传方差;穗粗、百粒体积的变异中,加性遗传方差大于非加性遗传方差。单株粒重、百粒体积性状一般配合力好的自交系是S7和S3;穗长一般配合力较好的自交系是S2和S9;穗粗一般配合力较好的自交系是S6、S2、S3和S8。综合4个性状评价,S3最好,其后依次为S2、S7、S5和S1。导入了热带种质的S9穗长一般配合力有所提高。所有性状的反交效应均不显著。     

Screening Methods for Waterlogging Tolerance at Maize （Zea mays L.） Seedling Stage

Waterlogging strongly affects agronomic performance of maize （Zea mays L.）. In order to investigate the suitable selection criteria of waterflooding tolerant genotypes, and identify the most susceptible stage and the best continuous treatment time to waterlogging, 20 common maize inbred lines were subjected to successive artificial waterflooding at seedling stage, and waterlogging tolerance coefficient （WTC） was used to screen waterflooding tolerant genotypes. In addition, peroxidase （POD） activities and malondialdehyde （MDA） contents were measured for 6 of 20 lines. The results showed that the second leaf stage （V2） was the most susceptible stage, and 6 d after waterflooding was the best continuous treatment time. Dry weight （DW） of both shoots and roots of all lines were significantly reduced at 6 d time-point of waterlogging, compared to control. POD activities and MDA contents were negatively and significantly correlated, and the correlation coefficient was -0.9686 （P 〈 0.0001）. According to the results, WTC of shoot DW can be used for practical screening as a suitable index, which is significantly different from control and waterlogged plants happened 6 d earlier. Furthermore, leaf chlorosis, MDA content and POD activities could also be used as reference index for material screening. The implications of the results for waterlogging-tolerant material screening and waterlogging-tolerant breeding have been discussed in maize.     

不同玉米基因型叶片呼吸速率的差异及与光合特性关系的研究

对４０个我国常用玉米自交系和２２个不同类型玉米材料测定的结果表明,玉米基因型间呼吸速率存在显著的差异,可做为基因型分析的重要生理指标。４０个自交系呼吸速率平均值为（ＣＯ２）６．６４ｍｇｄｍ＾－２ｈ＾－１,变异系数为２２．０３％。不同玉米类型间呼吸速率高低依次是普通杂交组合、姊妹系、自交系、糯质玉米和甜质玉米,与类型间光合速率高低的排列是一致的。杂交种呼吸速率呈明显的正优势,超中亲率平均为２４．５８     

芦荟汁对废电池污染下玉米生理特性的影响

研究了不同浓度处理的芦荟汁对废电池胁迫下玉米幼苗生理特性的影响。结果表明,在低浓度芦荟汁作用下,玉米幼苗叶片的可溶性蛋白和叶绿素含量增加,脯氨酸和丙二醛(MDA)的含量明显降低,膜脂过氧化程度减弱,电导率减小,质膜透性下降、膜稳定性增强。说明低浓度的芦荟汁对废电池液胁迫下玉米幼苗的毒害具有一定的缓解作用,浓度过高则缓解作用减弱。100g/L的芦荟汁是较为适宜的处理浓度。     

玉米千粒重与主要农艺性状的灰色关联分析

[目的]计算玉米(Zea mays L.)千粒重与主要农艺性状的灰色关联度,并进行排序,为玉米育种性状选择提供理论依据。[方法]用灰色关联分析的方法研究了玉米杂交种的行粒数、抽丝期、株高、穗行数、穗长、穗粗、秃尖长、雄穗1级侧枝数目和穗位比率9个主要农艺性状与千粒重的关系。[结果]秃尖与千粒重的灰色关联度最大,其次是雄穗1级侧枝数目,再次是穗粗,穗位比率和千粒重的灰色关联度最小。[结论]玉米育种工作在保证穗行数较多、穗较长、较粗的基础上,应主攻秃尖小,雄穗1级侧枝数目多,并协调各穗粒性状。     

不同品种玉米耐盐性的比较

分别用不同浓度的NaCl溶液处理两个品种的玉米幼苗,两周后测定丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）含量以及过氧化物酶（POD）活性等生理指标。结果表明：在NaCl处理下,农大108的MDA含量低于沈单10号,Pro含量、POD活性高于沈单10号。说明农大108的耐盐性较强。     

Comparison of Three Methods for Determination of Root Hydraulic Conductivity of Maize （Zea mays L.） Root System

Three techniques of root pressure probe, pressure chamber and high pressure flow meter were used to measure the hydraulic conductivities （Lpr） of whole root systems of young maize （Zea mays L.） seedlings grown hydroponically under either drought or normal water conditions. Compared to normal water conditions, drought stress simulated by polyethylene glycol 6 000 （osmotic potential =-0.2 MPa） reduced Lpr in the root system by over 50%. It indicated that water permeability in the roots decreased significantly when plants suffered from water shortages. Moreover, there was no significant difference （P〈 0.05） on the Lpr values in the root systems developed under a given water stress regime among the three techniques used. Therefore, all three methods are acceptable to study the hydraulic conductivity of maize seedling root systems. We have also highlighted some of the technical limitations of each method. It can be inferred that the root pressure probe is preferable for young maize seedlings because it is subtle and has the additional ability to determine solute transport properties, but the method is time consuming. Other advantages and disadvantages of each technique are discussed in order to acquaint researchers with basic information that could contribute to their choice of an appropriate technique for future studies.     

低植酸玉米自交系的筛选及其遗传分析

 【目的】筛选获得低植酸玉米自交系,研究低植酸性状的遗传规律,为低植酸玉米杂交种的选育提供依据。【方法】通过钼酸铵显色法对100份玉米自交系进行测定,将筛选得到的低植酸自交系鲁原92与已知低植酸突变体Lpa/lpa241、Lpa/Lpa241和齐319进行杂交,分析低植酸性状的遗传;并用钼酸铵显色法和植酸含量国标测定法对6个不同来源的齐319、鲁原92及其杂交种进行植酸含量比较分析,同时通过发芽试验对齐319、齐319×Lpa241/lpa241、鲁原92×Lpa241/lpa241、鲁原92×齐319苗期表现进行鉴定分析。【结果】钼酸铵显色法显示,鲁原92的无机磷含量达到0.93 μg?mg-1水平,初步确定属于低植酸自交系;其低植酸性状受隐性单基因控制,可能与lpa241等位;齐319在植酸性状上表现杂合性,存在苗期纯合致死现象;齐319×Lpa241/lpa241、鲁原92×Lpa241/lpa241、鲁原92×齐319 F2苗期纯合致死比例相近;不同来源的同一自交系间植酸含量存在显著差异。【结论】筛选得到低植酸自交系1个,分析其低植酸性状为隐性单基因控制,且与lpa241等位。     

玉米籽粒败育过程的激素变化

以典型的果穗顶端败育类型玉米杂交种为材料,对果穗中部正常籽粒与上部败育籽粒内源ABA,IAA,GAs和CTK进行测定表明：在授粉后0～8d阶段,不同类型籽粒间ABA,IAA,GAs的浓度无明显差异。在授粉后4～8d阶段败育籽粒的CTK含量显著低于正常籽粒。进一步测定乙烯释放量发现,在授粉后0～4d阶段2部位籽粒间已表现出明显的差异。结果显示,在正常与败育籽粒间内源激素的浓度变化具有一定的时序性,授粉后顶部籽粒高水平的乙烯释放可能是籽粒败育的诱导因素。     

玉米F1产量性状与RFLP分子标记多态性相关的研究

【目的】探讨RFLP分子标记在杂种优势预测研究中的作用。【方法】在利用分子标记划分玉米杂种优势群的基础上，选用在我国南方广泛推广的33个自交系和4个测验种，按NC—Ⅱ遗传设计估计了132个杂交组合的产量表现，分析了基于RFLP分子标记杂合性与杂交组合F1产量性状的相关性。【结果】杂合性与F1穗粒重、百粒重和行粒数等产量性状之间相关极显著，但相关程度不高，与F1穗粒重相关系数仅为0．431；亲缘关系较近组合的F1产量与杂合性的相关明显高于亲缘关系较远的组合；杂合性低于0．60的组合几乎都表现为负优势（91．67％），其杂合性与F1产量平均优势有极显著的正相关（r=0．771＊＊），当杂合性范围增大时，则相关不显著，表明要获得较强的杂种优势必须保证亲本之间有相当的杂合性，但并非杂合性越高杂种优势越强。【结论】尽管利用分子标记杂合性预测杂种优势表现有一定的局限性，但是，分子标记杂合性小于0．60可作为衡量弱优势组合的一个指标，这对帮助育种家提高组合鉴定的效率有一定的指导意义。     

施氮水平和追氮时间对玉米子粒产量的影响

采用裂区设计,研究了不同施氮水平和追氮时间对玉米高水肥品种东单60子粒产量构成因素及子粒产量的影响。结果表明,施氮肥能增加玉米的穗数、穗粒数、千粒重;不同施氮水平对玉米子粒产量影响较大,施氮可增产3.5%～34.2%,在本试验条件下,施氮量为422kg·hm-2的处理,产量达最高;不同追氮时间对玉米千粒重的影响差异显著。     

The Role of Nitrogen and Sulfur Interaction in Maize Quality(Zea mays L. )

Two hybrids of maize with different responses to sulfur were used in the pool experiment. Theeffects of nitrogen and sulfur on the grain quality of maize were evaluated. The results indicated that grainquality changed with the nutrition supply. The contents of proteins, amino acids, soluble sugar, crude fat,But the effects of nitrogen and sulfur were not the same. Nitrogen increased starch content of the grain, but Sdecreased the content. Both N and S enhanced the proportion of amylopectin in starch. Sulfur nutrition signif-icantly improved the grain quality of maize when a large amount of nitrogen was used together. Both hybridshad similar response to N and S treatments.     

Study on the Photosynthetic Characteristics in Spring Maize （Zea mays L.）of Different Quality Type

common maize synthetic rate（ Photosynthetic characteristics were probed by sweet maize, waxy maize, high starch maize and The results revealed that leaf area index （LAI）, chlorophyll a content, chlorophyll b content,photo-PR） showed single peak curve at the whole growth stage. The stages of peak were different according to different varieties. NEAUS4 had the lowest peak and while SIDAN 19 had the highest among all stages. Ratio of chlorophyll a to b was low at seedling stage, reached the peak atjointing stage and then declined. SIDAN 19 had the lower level at the last stages.