玉米成熟胚胚性愈伤组织的诱导、高频再生及转化的研究

以玉米自交系CML295、CML304和18-599R的成熟胚为外植体, 结合幼胚离体培养方法, 探讨并优化了成熟胚来源的胚性愈伤组织诱导及继代培养方法。对其愈伤组织的形态和组织切片的研究结果显示, 继代过程可产生良好的Ⅱ型胚性愈伤组织。在分化培养中分别获得68.6%、75.4%和84.8%的高频再生率, 每愈伤组织块成苗数分别为2.45、2.43和2.75。利用基因枪法转化pCAMBIA1301质粒后的GUS瞬时表达效率分别为57.9%、62.5%和73.1%, 转化pCAMBIA1303质粒后检测GFP的瞬时表达效率分别为23.3%、40%和45.5%。以上3种基因型成熟胚来源的愈伤组织转化率与其对应的幼胚来源的胚性愈伤组织转化率相似。这一技术体系为玉米的遗传改良和功能基因组研究提供了重要的技术平台。     

玉米胚性愈伤组织诱导与分化的影响因素

以玉米自交系黄早4、综31、金黄96B、GY237、478及海921为材料,通过改良培养基上附加成分的组成及浓度,对影响玉米胚性愈伤组织的诱导及分化等几个关键因素进行了研究。结果表明,基因型对玉米胚性愈伤诱导的影响是显著的,而且基因型和基本培养基之间存在互作;在培养基上附加水解酪蛋白(casein hydrolysate,CH)、L-脯氨酸(L-proline)对于玉米胚性愈伤组织的诱导分化是必要的,而附加L-谷氨酰氨、甘露醇、AgNO3对提高胚性愈伤组织的诱导作用不显著;结果还发现胚性愈伤组织诱导培养基和胚性愈伤组织分化培养基的组合对成苗率有明显的影响作用。     

玉米幼胚培养胚性愈伤组织诱导力的遗传变异分析

用6个玉米自交系,配制完全双列杂交组合进行幼胚培养,测定胚性愈伤组织诱导率作为评价指标,用Hayman双列杂交分析法和Griffing配合力分析方法1进行遗传分析.结果表明,胚性愈伤组织诱导率在基因型间差异显著,其性状遗传为加性-显性模型,加性变异占94.41%,显性变异仅占5.59%,显性变异表现为部分显性;该性状遗传力高,表现为受主     

玉米自交系幼胚愈伤组织诱导的条件优化

本研究以铁7922、H99、丹598和丹988四个玉米自交系的幼胚为材料,对影响愈伤组织诱导和继代的几个重要因素进行研究。结果表明,2mg/L的2,4-D有利于胚性愈伤组织的形成,基因型、培养基、胚龄和4℃冷存时间对其也有明显影响。此外,添加KT、Ca2+和AgNO3,H99和丹988的胚性愈伤率明显提高,而铁7922的胚性愈伤率则有所下降。此外,Ca2+的添加对丹598的胚性愈伤率没有明显影响。     

沙地云杉胚性愈伤组织诱导

沙地云杉(Picea mongolica)是内蒙古特有的珍稀树种,种子生产受到大小年、倒春寒及重齿小蠹等虫害的严重影响,有性繁殖受到阻碍。本研究以沙地云杉成熟胚为外植体进行胚性愈伤组织诱导,对影响胚性愈伤组织诱导的调控因子进行了研究。结果表明:(1)沙地云杉成熟胚接于培养基中培养,5 d后子叶和胚根部位膨大,10 d后胚根均明显愈伤化,40 d后愈伤呈水渍状,60 d后愈伤呈白色丝状;胚性愈伤的发生始于非胚性愈伤的表面,且长成的胚性愈伤呈细胞核大、细胞排列紧密的特点;研究结果明确了沙地云杉胚性愈伤形态学和细胞学的变化过程。(2)确定了沙地云杉胚性愈伤组织诱导的最适培养基和最佳激素组合。胚性愈伤诱导培养基为LM,激素组合为2,4-D 6 mg/L、6-BA 2 mg/L和KT 0.5 mg/L最佳培养条件为暗培养,且胚性愈伤诱导率46%。沙地云杉胚性愈伤诱导的成功可为沙地云杉资源的保护、开发、利用提供了理论依据和技术保障。     

大麦成熟胚胚性愈伤组织的高频诱导和植株再生

大麦成熟胚的初代愈伤组织是水质、柔软的非胚性愈伤组织，在继代培养中能以一定频率出现胚性愈伤组织。本文研究了基因型、有机添加物和胚切割等因素对大麦胚性愈伤组织诱导频率的影响。结果表明：供试的１０个大麦品种在胚性愈伤组织诱导率和植株再生率上有显著差异；培养基中添加水解酷蛋白、Ｌ－脯氨酸以及提高维生素Ｂ１和肌醇的浓度可以促进胚性愈伤组织的形成；胚芽段比全胚或胚根段更易形成胚性愈伤组织。胚性愈伤组织转入无     

卡那霉素对棉花胚性愈伤组织生长发育的影响

卡那霉素对棉花胚性愈伤组织的增殖、胚胎发生及发育均有一定的抑制作用,但不同浓度的卡那霉素对棉花胚性愈伤组织的生长发育作用程度不同,低浓度较弱,高浓度较强;胚性愈伤与体细胞胚生长发育的不同阶段对卡那霉素的敏感性有所不同。在棉花遗传转化过程中,卡那霉素浓度不能低于５０ｍｇ·Ｌ－１,胚性愈伤的继代培养时间应控制在３０ｄ左右。     

茶树愈伤组织继代培养与体细胞胚发生

利用添加不同种类,浓度的１／２ＭＳ修改培养基、Ｂ５培养基交叉培养茶树（ＣａｍｅｌｌｉａｓｉｎｅｎｓｉｓＬ．）愈伤组织,有利于延长愈伤组织继代培养时间,并维持胚性愈伤组织高的体细胞胚分化能力,不同品种的胚性愈伤组织体细胞胚分化率存在明显差异,试管苗茎胚性愈伤组织分化率高于大田栽培的成龄茶树叶柄胚性愈伤组织。胚性愈伤组织随着继代培养时间的延长,体细胞胚分化率随之有所下降,胚性愈伤组织在继代培养过程中,     

12个外来玉米群体与我国主要种质配合力效应和杂种优势分析

国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)和美国玉米带种质含有丰富的遗传变异, 是拓展我国玉米种质基础的重要来源。本文采用NCII遗传交配设计, 以中综5号、中综6号和中综7号综合种为测验种, 与12个外来群体配制36个组合。以郑单958为对照, 2009—2010年分别在北京顺义、山东济南和河南新乡进行产量及相关性状测定。利用Miranda Filho-Geraldi模型, 评价外来群体主要性状配合力效应及杂种优势表现。结果表明, Pob43、La Posta、Pob21、Pob32、Pob49、Pob501等群体的产量及相关性状GCA表现优良。群体Pob49、Pob501与我国PA种质, Pob32、BS29与我国PB种质, Pob43、La posta与我国D群四平头种质的遗传关系较近。因此, 在改良外来群体适应性的基础上, 可以我国A、B和D类群种质为核心, 将群体Pob21、Pob49、Pob501与A群种质, Pob32与B群种质, Pob43、La Posta与D群的四平头种质构建复合种质并进行改良, 逐步拓宽我国主要种质类群的遗传基础。     

玉米出籽率、籽粒深度和百粒重的QTL分析

为研究玉米出籽率、籽粒深度、百粒重的遗传机制,以豫82×沈137组配的229个F_2:3家系为试验材料,采用复合区间作图法进行QTL定位分析。在3个环境下共检测到10个QTL。其中,控制出籽率、籽粒深度、百粒重相关QTL分别为3个、3个和4个,它们的联合贡献率分别为35.5%、28.1%和39.0%。位于第1染色体上介于标记umc1335与umc2236之间控制出籽率的QTL qKR1b和位于第9染色体上介于标记bnlg1209–umc2095之间控制百粒重QTL q100-KW9b,分别解释18.9%和11.7%的表型变异,且作用方式为加性效应,分析表明这些区域可能包含调控玉米籽粒性状关键基因,对剖析玉米产量形成机制具有重要的参考价值。     

玉米自交系B73全基因组NBS类型抗病基因分析

核苷酸结合位点(NBS)类型抗病基因是植物抗病基因中最大的一个类别,也是近年来植物抗病分子育种研究的一大热点。本研究对玉米自交系B73全基因组中含有NBS结构的候选抗病基因进行了基因总数、类型、系统进化关系等分析。在B73全基因组中含有165个NBS结构的基因,远远少于水稻中的同类基因,按照N-端结构和亮氨酸富集区(LRR)结构, 将其分为153个标准结构和12个非标准结构NBS基因。其中,标准结构基因又分为CC-NBS-LRR、CC-NBS、NBS、NBS-NBS、 NBS-LRR、NBS-NBS-LRR、NBS-X、X-NBS等8个类型。系统进化树分析表明,NBS类型抗病基因存在明显的两大分支,与水稻的星状发散型分布有很大差异。通过基因家族分析,还发现了玉米NBS类型基因的复制现象,但发生复制的基因比例低于水稻,可能是造成玉米NBS抗病基因数目较少的原因之一。     

玉米Gln1-3 gDNA序列分离、基因结构、保守功能域与等位变异分析

谷氨酰胺合成酶家族是高等植物体内氨态氮同化酶, 是植物体内氮利用与循环的核心构件。玉米Gln1-3基因编码叶肉细胞中的细胞质同工酶, 与全株氮向籽粒蛋白质同化与氮利用效率及产量紧密相关。本研究以玉米自交系辽白371为材料, 采用PCR与接头步移(walking)方法分离得到Gln1-3基因区域基因组DNA(gDNA)全长4 571 bp, 起始密码子至终止密码子序列长3 062 bp。将该基因在GenBank注册, 登录号为EU338535, 并进行了详细注释。该基因由10个外显子、9个内含子组成, 剪接方式主要为5′供位保守的GU与3′受位AG模式。编码的GS1蛋白由356个氨基酸组成, 分子量39.2 kD, 等电点 (pI) 为5.202。保守功能域分析表明, 氨基末端外显子2到外显子6为氨离子结合结构域, 羧基末端外显子8与外显子9构成ATP酶结构域, 在胞内行使催化功能。对50个玉米自交系Gln1-3基因重要分析区域进行了等位变异分析, 鉴定出364个等位变异, 其中313个为SNP变异, 占86%。     

玉米Gln1-4的gDNA序列、基因结构、保守功能域与等位变异

本研究旨在分离玉米谷氨酰胺合成酶(GS)家族重要成员Gln1-4 gDNA序列全长,分析基因结构、保守功能域与自然等位变异,为氮利用效率功能位点关联性分析奠定基础。利用PCR步移(walking)方法分离Gln1-4基因区域基因组DNA序列,用生物信息学方法分析基因结构与保守功能域,测序与序列比对法分析重要区域自然等位变异。结果表明,分离得到自交系Mo17 Gln1-4区域gDNA 3 724 bp,起始密码子至终止密码子序列长2 858 bp,登录到GenBank (登录号为EU369651), 并注释。Gln1-4基因含10个外显子与9个内含子,18个剪接位点均为保守的5'供位GU与3'受位AG模式。编码的GS蛋白由356个氨基酸组成,分子量39.2 kD,等电点(pI)为5.202。氨基末端外显子2到外显子6为氨离子结合结构保守功能域;羧基末端外显子8与外显子9构成ATP酶活性保守功能域。Gln1-4与Gln1-3基因相比,在DNA序列、氨基酸序列、基因结构、保守功能域均很保守,氨基酸序列一致性达98.31%。52个玉米自交系的Gln1-4等位变异分析中,共鉴定出318个等位变异位点,其中242个SNP,45个Indels,占90%。该基因氮利用效率功能关联性分析区间应位于氨离子结合功能域与ATPase活性保守功能域中重要的变异位点,18个剪接位点。     

高产栽培条件下种植密度对不同类型玉米品种根系时空分布动态的影响

以平展大穗型品种鲁单981 (LD981)和紧凑中穗型品种鲁单818 (LD818),比较研究了不同种植密度下根系时空分布动态,以期为玉米品种的选育和高产栽培提供理论依据。结果表明, 随生育进程,2个品种的根系总体积、总表面积、活跃吸收面积与总干重均呈先升后降趋势,多为开花期至乳熟期达最大。随种植密度递增,LD981和LD818的根层数与数量、总体积、总表面积、活跃吸收面积以及水平与垂直方向各分布区域的干重均呈递减趋势,LD981的递减速率明显大于LD818。生育期内,不同种植密度下LD981和LD818的根系干重水平方向0~6 cm、6~12 cm和12~18 cm分布表现为高密度区、中密度区和低密度区; 垂直方向0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和60~80 cm土层分别表现为高密度层、中密度层、低密度层和稀密度层; LD981水平方向0~6 cm范围根系干重所占比例比LD818的低2.96%,6~18 cm则高14.33%,垂直方向0~40 cm土层根系干重所占比例前者比后者高3.71%,40~80 cm土层则低35.97%。本研究说明不同类型玉米品种对根系伸展空间方向和大小的要求存在差异,平展大穗型品种LD981单株根量多,吸收能力强,根系分布较浅,对种植密度递增导致的水平方向空间受限制的反应更为敏感,宜适当增大株距稀植; 紧凑中穗型品种LD818单株根系呈现“横向紧缩,纵向延伸”的特点,更能适应随着种植密度递增导致的水平方向空间受限制的“拥挤”,宜适当减小株距密植。     

中国糯玉米wx基因种质资源遗传多样性

Waxy(Wx)基因是众多作物导致糯性突变的关键基因,在玉米作物群体内深入研究Wx基因对中国糯玉米品质育种和种质创新具有重要意义。本研究利用325份(309份来自中国,11份来自泰国和5份来自韩国)糯玉米种质材料做了wx基因突变类型的调查和表观直链淀粉含量(AAC)测定。结果表明, 中国糯玉米的wx基因的遗传多样性很低,主要存在wx-D7和wx-D10两种突变类型,占96.9%;中国北方及韩国的糯玉米wx基因突变类型都是wx-D7类型,南方及泰国糯玉米wx基因突变类型都是wx-D10类型;糯玉米地方品种的wx基因型以wx-D10为主,占78.9%,而商业杂交种和自交系的wx基因型以wx-D7为主,分别占88.7%和86.6%。分析表明,中国糯玉米商业杂交种和自交系的AAC均值较低(小于2.2%)且无显著差异,但地方品种的AAC均值较高;wx-D7基因型糯玉米的AAC均值低且变化幅度较小,而wx-D10基因型糯玉米的AAC均值最高且变化幅度较大。本文还讨论了中国糯玉米主要wx基因型的地理分布、起源以及其他的wx基因突变类型。     

小麦果聚糖合成酶基因6-SFT-D多态性及其与6-SFT-A2的累加效应

小麦6-SFT是果聚糖合成的关键酶基因。以23份六倍体普通小麦(AABBDD)、5份D基因组材料(DD)为多样性代表群体材料,通过测序分析小麦6-SFT-D基因的序列多态性,根据多态性开发6-SFT-D基因的功能标记,分析由154份六倍体普通小麦构成的自然群体的6-SFT-D基因单倍型(haplotype)与表型性状的关联特性和基因累加效应。在28份多样性代表群体中,共检测到6-SFT-D基因的4个多态性位点,均为单核苷酸多态性(SNP)位点,构成3种6-SFT-D基因单倍型;而在自然群体中只检测到6-SFT-D的两种单倍型。根据6-SFT-D基因2850 bp位点的T/C变异开发等位变异特异PCR标记。关联分析表明,6-SFT-D单倍型分别与灌溉条件下的千粒重和穗长显著关联,单倍型Hap I是提高千粒重的优异等位变异;在雨养和灌溉条件下,同时具有6-SFT-D与6-SFT-A2优异等位变异小麦材料的千粒重显著高于其他基因型材料,说明6-SFT-D和6-SFT-A2优异等位变异对于提高千粒重表现累加效应。     

小麦生长素结合基因TaABP1-D的克隆、功能标记开发及其与株高的关联

生长素在植物生长发育过程中通过建立浓度梯度来调控植物的株型。ABP1 (auxin binding protein)作为生长素受体, 在质膜上相关生长素响应活动中起着重要的作用。本研究从普通小麦中国春基因组数据库中分离了TaABP1基因的基因组序列, 根据基因组间序列差异将 TaABP1 定位于小麦第5同源群。在中国春中克隆得到TaABP1-D基因的gDNA和cDNA序列。TaABP1-D基因的开放阅读框为1 887 bp, 编码205个氨基酸, 含有ABP1蛋白典型的内质网滞留信号KDEL及Box区域。表达分析表明, TaABP1-D在普通小麦中国春拔节期的根、茎基部、茎上部和叶尖均有表达, 相对表达量为叶尖>茎上部>根>茎基部, 与小麦的株型发育关系密切。系统发育分析表明, ABP1基因在植物中较为保守, TaABP1-D是水稻OsABP1的直向同源基因。针对TaABP1-D基因上游调控区重复序列差异(GT)_6/5开发了一个SSR标记, 该标记在W7984× Opata85重组自交系(RIL)群体中对株高的表型变异解释率为9.7%, 是一个与株高极显著关联的功能标记; 其中对应高秆类型的等位变异属野生种特有, 在栽培种中被淘汰, 推测TaABP1-D基因在小麦驯化过程中可能经历了瓶颈效应。     

中国不同年代玉米亲本自交系的灌浆特性与氮素运转

大田试验条件下,选择我国1960s、1980s、2000s三个年代在生产中大面积应用的玉米亲本自交系为试验材料,比较分析了遗传改良过程中玉米骨干自交系灌浆特性及氮素运转的演变特征。结果表明,当代玉米品种及其亲本自交系的产量显著高于其他年代品系(P<0.05),且不同年代品种产量提高与其亲本产量密切相关(P<0.05),亲本自交系产量提高与其穗粒数相关性不显著,而与粒重呈显著正相关(P<0.05)。对粒重变化研究表明,当代亲本自交系的灌浆速率呈先慢后快的趋势,籽粒灌浆的积累起始势(R₀)较高,灌浆最大速率出现时间(T_max)延迟,灌浆速率最大时生长量(W_max)和最大灌浆速率(G_max)明显较高。当代亲本自交系具有较高的干物质积累和日增干重,其茎鞘物质输出率和茎鞘物质贡献率均高于1960s自交系,且在高密度条件下优势更为明显。当代亲本自交系具有较高的氮素积累总量(P<0.05),氮素输出率、贡献率的优势不明显(P>0.05),而氮素利用效率及氮收获指数显著高于1960s自交系(P<0.05)。表明遗传改良过程中玉米骨干自交系籽粒产量及氮效率得到同步提高,这与其自身较高的籽粒灌浆能力和物质运转效率密切相关。