玉米抽穗期亲本及其杂交种间基因差异表达与杂种优势的关系

为探讨玉米杂种优势形成的分子机理,选用了8个玉米自交系和它们的5个杂交种,采用mRNA差异显示技术分析了杂种和亲本之间抽穗期叶片的基因表达差异模式。结果表明:所选用的杂交种与自交系之间的基因表达模式可以分为5种类型:杂种特异表达型(W1)、单亲显性表达型(W2)、双亲表达沉默型(W3)、单亲沉默表达型(W4)、亲本和杂交种表达一致型(W5),所占比例分别为2.81%,16.92%,11.79%,4.25%和64.23%。还对每种差异表达模式与12个杂种性状表现和中亲优势进行了相关分析。     

玉米雌穗发育杂种优势相关miRNA的研究

杂种优势已广泛应用于玉米育种, 在提高玉米产量、品质以及增强抗逆性等方面起到了重要的作用, 然而杂种优势的分子机制尚不清楚。植物miRNA主要在转录和转录后水平调节基因的表达。为阐明miRNA是否及如何对玉米雌穗发育杂种优势产生影响, 本研究对玉米杂交种郑单958及其亲本自交系(昌7-2和郑58)进行了高通量miRNA测序和降解组测序。取玉米雌穗花序分生组织(IM)发育为成对小穗分生组织(SPM), 进而产生小穗分生组织(SM), 及小花分生组织(FM)将3个不同时期的雌穗样品用于miRNA建库测序, 鉴定出16个miRNA家族中的81个保守miRNA为非加性表达, 认为是与雌穗发育杂种优势形成相关的miRNA; 3个阶段中分别检测到80.30%、56.06%和48.10%的非加性表达的miRNA被显性或超显性抑制。鉴定出8种新的miRNA, 属于7个miRNA家族。通过雌穗降解组测序, 发现在郑单958及其亲本自交系中共同检测到的miRNA靶向42个基因的82个转录本。根据测序结果构建了miRNA参与玉米雌穗杂种优势的模型, 并推测在雌穗发育早期阶段杂交种雌穗的miRNA的普遍抑制导致其靶基因上调表达, 随着发育进程miRNA逐步解除抑制, 带来其靶基因表达量的逐步减少, 这种miRNA与其靶基因的拮抗关系也许与玉米雌穗发育杂种优势形成有关。     

强优势玉米杂交种雌穗发育期间的基因表达谱动态及重要功能基因

利用基因芯片杂交方法,检测强优势玉米杂交种(C8605-2×W1445)雌穗发育过程中的基因表达动态,以期为进一步研究雌穗发育的分子机制提供证据。在雌穗到达小穗分化期之后8 d内,有671个基因的表达水平发生显著变化,主要表现出4种不同的表达模式。这些差异表达的基因涉及代谢、发育、刺激应答、细胞信号转导、物质运输等多个方面。细胞分裂基因、细胞壁结构和修饰蛋白基因在雌穗发育过程中大多表现为上调表达,可能对雌穗细胞的分化和果穗性状的形成产生重要影响。蛋白激酶、细胞信号转导以及转录因子基因等上游的信号传输和调控基因在雌穗的发育中也可能具有重要作用。     

利用雌穗返祖玉米改良自交系及配制杂交种陇单6号

用雌穗顶端生长较长雄穗的产量较低的白粒抗病玉米杂交种的F3代单株,与自交系综3变异株的F4代单株杂交,选育出了株型紧凑、矮秆、抗病、配合力高的自交系ly2211。在甘肃省玉米区试和生产试验中,ly2211与87-1组配的单交种陇单6号比综3与87-1组配的主栽对照单交种豫玉22增产7.7%,比综3变异株选育的自交系与87-1组配的单交种增产7.2%。我国种植面积最大的几个玉米单交种同样都含有远缘种质。     

玉米雌穗异常的成因及预防措施

近年来,随着高产品种的推广、田间基础设施的投入、田间管理水平的提升、玉米产量大幅度提升,高水肥地区667m2平均产量达650kg左右;但是部分农户因管理措施不当,导致玉米半截穗、多穗、空秆等雌穗异常现象大面积发生,减产幅度高达30%～40%。现将玉米雌穗分化中的几种异常现象、成因与措施总结如下。     

玉米响应渗透胁迫的数字基因表达谱分析

以玉米种质POB21为材料, 利用数字基因表达谱技术对15% PEG渗透胁迫处理后的玉米叶片cDNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明, 转录组基因序列与参考基因组高度一致, 基因表达呈现出高度不均一性和部分冗余性。从中筛选出1097个有效差异表达基因, 其中795个表达上调, 302个表达下调。GO功能显著性富集分析表明, 3种细胞组分和分子功能中的3种糖基转移酶活性表现为富集。KEGG代谢分析表明差异表达基因广泛涉及糖、蛋白、核酸和脂类等生物大分子代谢、次生代谢、激素代谢以及能量代谢过程。脯氨酸代谢相关基因的差异表达分析表明, 谷氨酸途径是胁迫诱导脯氨酸积累的主要方式。表达谱分析结果为玉米渗透胁迫响应分子机制的深入研究和功能基因的筛选奠定了基础。     

玉米雌穗分化异常现象的初步分析

玉米雌穗分化异常现象的初步分析艾厚煜,安凤歧(辽宁省凤城市种子公司118100)(凤城市大堡良种场)1994年我市玉米在较大范围内发生了雌穗分化过程中的异常现象,涉及到的品种和组合主要有：本玉9号、丹白3号、6107×304、掖107×ｌ02、丹玉1...     

玉米雌穗发育异常现象原因及防治

<正>1雌穗异常表现类型1.1空秆一是玉米株上根本没分化出雌穗,农民习惯称为公棒子;二是虽分化出雌穗,但都是每穗结实少于20粒的果穗。有些雌穗外表长得挺大,但有的没有粒,有的仅有几粒。1.2雌穗缺粒雌穗籽粒少,呈散乱分布,即通常所说的花穗。一侧从基部到顶端数行没有籽粒,穗型多向缺粒一侧弯曲,即常说的老娘脚。秃尖,一般占穗长30%,严重者达50%以上。     

玉米雌穗分化与籽粒发育及败育的关系

以郑单958 (ZD958)和登海661 (DH661)为试材,比较研究了4.5、7.5、10.5万株hm^-2三个种植密度下,雌穗分化与籽粒发育及败育的关系。结果表明,密度对玉米雌穗原基开始分化的时间无影响(不同密度下,穗原基均在播后28~29 d左右开始分化),对吐丝期分化的小花总数影响很小。但是高密度推迟了雌穗的分化进程,增加了败育花和未受精花的数目,导致正常成熟小花数目的降低。与低密度相比,高密度下DH661正常小花数减少了100.0个,ZD958减少了76.4个。高密度加大了雌雄穗吐丝开花间隔,降低了吐丝植株的比例(DH661吐丝植株占93.64%;ZD958的占81.80%),推迟了吐丝时间,使单株吐丝量减少,散粉持续时间缩短,导致败育增加。正常受精的小花在灌浆期也会发生籽粒败育,尤其是在花后10 d左右败育严重。相关分析表明,玉米最终的穗粒数与开花期以及花后10 d、20 d的冠层底部透光率相关性显著,花败育率与开花前冠层底部透光率显著负相关。     

大白菜育性相关蛋白差异表达

为揭示复等位基因遗传的大白菜雄性不育分子机制,通过基于质谱的蛋白质组学同位素相对标记与绝对定量技术技术(i TRAQ),开展了大白菜核基因雄性不育蛋白质组学研究,以找到不育与可育材料中差异表达蛋白,从蛋白水平来进一步揭示大白菜雄性不育的分子遗传机制。通过研究,共发现了358个差异蛋白,其中可育中上调表达的蛋白有226个,下调表达的蛋白有132个,GO分析结果表明,鉴定的蛋白质组数据具有较好的生物学功能覆盖范围。通过双向电泳验证,差异蛋白点差异特性与i TRAQ结果类似,表明i TRAQ用于差异蛋白分析结果可靠。     

农田土壤养分变化与玉米穗部性状及产量的关系

（西北农林科技大学农学院,陕西杨凌712100）     

利用三重测交群体剖析玉米株高与穗位高杂种优势的遗传学基础

以玉米强优势杂交种组合豫玉22及其重组近交系为材料,按照TTC (triple testcross)遗传交配设计,组配了270个测交后代的TTC群体。利用复合区间作图法,对控制株高与穗位高的QTL进行了分析,分别检测到20和17个主效QTL,其中超显性位点最多(11个和8个),加性次之(5个和6个),显性(2个和0个)和部分显性较少(2个和3个)。分析发现,存在同时控制株高与穗位高杂种优势的QTL区域,即Bin1.06区域(umc2151~umc1122)、Bin3.05区域(umc2127~umc2166~ umc1539)以及Bin7.03区域(umc1865~umc1888),这也与在各个环境中株高与穗位高的相关性吻合。另外,还分别检测到两性状4个和7个QTL与遗传背景之间的互作,22对和12对标记间的互作,分别解释表型变异的3.26%~16.58%和3.44%~22.41%,说明上位性也可能与这两个性状及其杂种优势的形成有重要关系。     

雨养条件下玉米穗位叶与产量关系研究

华北地区是我国夏玉米主产区,但该地区地下水超采严重,玉米生育期内经常干旱缺水,雨养玉米已经成为节水农业发展的趋势。筛选简单易行的抗旱指标,对抗旱节水高产玉米品种的评价和选育有重要意义。在雨养水分亏缺条件下,对华北地区广泛种植的10个玉米品种穗位叶性状与产量关系进行相关研究,结果表明,在10个参试品种中浚单20的叶面积中等、叶鲜重和叶干重较重,物质的转运能力较高,其产量最高,具有抗旱节水高产特性。穗位叶各性状间呈极显著正相关,其中叶面积对叶干重的影响较大,穗位叶干重与产量呈显著正相关并具有共线性关系。因此,建议将穗位叶干重作为雨养条件下品种鉴定及选育的指标进行应用。     

玉米秃尖性状的基因效应与遗传变异分析

为了研究玉米秃尖性状的遗传规律,选取典型的不秃尖自交系Lx9801、Lx00-1、Lx01-3和秃尖自交系Wx04-1、Wx04-2、掖502配制6×6完全双列杂交组合,采用加性-显性-母体效应遗传模型(ADM模型)对试验结果进行分析。结果表明,玉米秃尖性状主要受遗传控制,狭义遗传率为0.6328,广义遗传率为0.9098,并且不存在母体效应;同时秃尖长度与穗长、穗粗、穗行数、行粒数、轴粗都有显著的正相关。     

杉木木质化过程特异表达基因文库的构建与分析

研究木质部木质化过程及其生物学特性对于了解木本植物水分和矿物质的吸收及运输机制、木材形成的遗传控制、改良材性及提高木材生长量具有十分重要的意义。为了获得杉木木质化过程中特异表达的基因,本研究利用抑制差减杂交技术,以杉木突变体独干杉无性系为测试方(Tester),正常的句容0号无性系为驱动方(Driver),构建了正向和反向两个差减文库,分别获得了618和409个克隆。利用通用引物T7和SP6进行PCR及EcoRⅠ酶切鉴定文库重组子,结果证明所构建的文库符合要求,具有代表性。该文库的成功构建为获得杉木木质化过程中特异表达的基因及深入了解木本植物木质化的机理奠定了基础。     

玉米苗期不同供水条件下穗部性状与产量的相关分析

本试验在防雨棚中盆栽条件下进行。供试玉米杂交种5个,苗期设置正常供水、轻度干旱胁迫和中度干旱胁迫3个供水处理,拔节期均复水到正常供水水平。籽粒成熟后,对产量和主要穗部性状进行相关分析和通径分析。结果表明:正常供水条件下,百粒重对产量的影响较大;轻度干旱胁迫条件下,粒长和出籽率与产量关系最密切,通径分析表明轴粗对产量的贡献最大;中度干旱胁迫条件下,行粒数对产量的影响较大。     

玉米杂交种先玉335及其亲本种子萌发过程中胚芽蛋白质组学分析

以培养84 h种子的胚芽(包括胚芽鞘)为试验材料, 对优良玉米杂交种先玉335与其亲本自交系的蛋白质组学差异进行了分析。结果表明, 在杂交种先玉335中共检测到560个蛋白点, 在亲本PH6WC和PH4CV分别检测到507个和508个蛋白点, 而且先玉335胚芽及胚芽鞘中81%的蛋白点表现非加性累积模式, 其中 288个蛋白点表现为超高亲的上调表达, 仅15个蛋白点表现超低亲的下调表达, 因此推测非加性蛋白的累积可能是杂交种先玉335胚芽萌发过程中胚芽及胚芽鞘杂种优势产生的主要原因。用于质谱分析的13个差异极显著蛋白主要涉及代谢途径、蛋白折叠、胁迫响应、细胞骨架和细胞解毒5种类型。     

亲本籼粳成分与两系杂交粳稻杂种优势的关系及遗传基础

以籼粳重组自交系(秋光×七山占,RILs)和粳型光温敏核不育系(GB028S)及其杂交F₁为材料,利用程氏指数法和分子标记法分析亲本的籼粳成分与杂种优势的关系及遗传基础。结果表明,采用程氏指数法和分子标记法在群体籼粳分类的结果上比较一致;RILs偏粳系数与F₁产量及其杂种优势均呈显著或极显著的二次曲线关系;F₁产量在偏粳系数0.55~0.70区间内出现高峰值,杂种优势在偏粳系数0.50~0.65区间内出现高峰值,即RILs偏粳系数为0.55~0.65时F₁有形成较高产量及杂种优势的潜力。Chr.8、Chr.11和Chr.12的籼粳成分与F₁产量及杂种优势关系密切,双亲的遗传距离与F₁产量和相关性状及杂种优势没有明显的关系。