玉米光周期敏感特性研究及长日照光周期诱导差减文库构建

以热带玉米自交系CML288为材料,通过对比研究表明,CML288对光周期非常敏感。通过长、短日照挪移试验发现,CML288短日照处理条件下,6～7叶期是光周期反应最敏感时期,7～9叶期是光周期敏感持续期,但敏感效应明显减弱。以CML288敏感期叶片与茎尖为材料,利用SSH技术构建了对长日照敏感而特异表达的基因文库,3 000多个单克隆被有效富集。对差减文库中分离的64个特异表达EST序列分析表明,16个EST序列与玉米已知功能的蛋白序列具有较高的同源性;41个序列与其它物种编码序列同源性较高;7个EST没有同源的序列,可能代表了新基因。     

玉米光周期敏感性的遗传特性及相关基因的研究进展

引进来源于多样性中心的热带、亚热带玉米种质是解决我国玉米种质资源狭窄的有效途径。光周期敏感性是热带、亚热带玉米种质在温带地区应用的主要障碍。对光周期敏感性的遗传特点和相关基因的定位及克隆研究方面取得的成果进行了综述,结合模式植物拟南芥和水稻光周期敏感性研究方面的进展,对玉米光周期敏感性研究的发展趋势进行了展望。     

燕麦光周期不敏感基因的分子标记

为了寻找燕麦光周期不敏感基因的分子标记,本研究采用SSR及AFLP标记对来自加拿大和中国的22份燕麦材料进行了DNA指纹分析及光周期不敏感基因的分子标记研究。结果表明,所选6对燕麦SSR引物中有3对扩增出多态性高的条带,通过带型分析可以将所研究的多数燕麦品种区分开,所选的10对大麦SSR引物和4对小麦SSR引物在22个燕麦品种中多态性不高,不能将不同燕麦品种区分开来。同时利用AFLP标记对其中5个不同熟期的燕麦材料进行了分析,64对AFLP引物组合经选扩共获得18 240个条带,平均57条/引物组合。统计分析AFLP图谱,获得品种特异条带20条,可将各燕麦品种区分开。此外获得光周期不敏感燕麦品种特异条带2条,可作为燕麦光周期不敏感基因的相关分子标记。     

玉米光周期反应研究简报

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9h和15h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。研究结果表明:不同材料对光周期的敏感程度不同,CML288对光周期的反应非常敏感,黄早四相对不敏感。CML288在9h的短日照条件下7片叶时期是其光周期反应的敏感时期,在15h的长日照条件下9片叶时期是其光周期反应的敏感时期。     

玉米和狗尾草光周期敏感性的比较研究

光周期是影响植物生长发育的关键因素之一。玉米和狗尾草都是短日照禾本科植物,且都具有光周期敏感性。对玉米和狗尾草的光周期敏感性比较研究,探索易于研究的狗尾草光周期敏感性机理,借以解析玉米光周期敏感性反应的机理。以玉米自交系CML288、黄早四和狗尾草自交系A10为材料,研究在长日照、短日照和在不同生育时期长短日照相互挪移处理下的光周期反应。结果表明,玉米和狗尾草在长日照条件下都表现出营养生长旺盛和生育期延迟,二者在长日照条件下的光周期敏感阶段都比短日照条件下的光周期敏感阶段长;玉米在进入光周期敏感期之前有一段时间的光周期钝感期,而狗尾草从发芽出苗就直接进入光周期敏感期。两个光周期敏感程度不同的玉米自交系比较,光周期敏感自交系CML288比光周期相对不敏感自交系黄早四的光周期敏感阶段长。     

160个玉米自交系光周期敏感性鉴定

以国内160个来源于温带、热带与亚热带玉米自交系为材料,于自然条件短日照(低纬度冬季,三亚)与长日照(中纬度夏季,北京、哈尔滨)环境下,鉴定自交系的雌雄开花期、株高与穗位高等性状。雌、雄开花期、株高和穗位高的遗传力分别为0.952、0.973、0.780与0.745,存在极显著水平的基因互作以及基因型与环境互作,表明这些性状受复杂遗传网络调控,并受光周期等环境因素影响。7884、65232宽、8902、B73、CA335与E28等24个自交系对光周期反应最为钝感,是光周期性状改良的优良供体亲本。鉴定的光周期敏感性的基础数据对基于这些自交系的杂交种组配、生态区适应性评估、种质改良与引进等具有重要意义,并为光周期反应特性相关基因的关联性分析奠定了基础。     

不同玉米种质对长光周期反应的初步研究

以典型的热带、亚热带、温带和高原玉米种质为材料,采用人工延长光照的方法,观测了各类种质对长光周期的反应.结果表明,随光周期由13.3 h延长至17.5 h,不同生态型玉米种质表现出相同的变化趋势,即:株高、穗位高增加,雄穗开花期及叶片衰老期延迟,雌雄穗开花间隔加长,单株穗数降低,总叶片数增多.不同生态类型种质对长光的敏感性表现为温带玉米<高原玉米<亚热带玉米<热带玉米.该研究对温带地区玉米种质的引进及改良具有指导意义。     

黑龙江省常用玉米杂交种光周期特性的研究

选用黑龙江省的主栽玉米品种作为试验材料,在玉米的生育期间进行遮光处理,对其光周期的敏感性进行了研究.结果表明,不同品种对遮光处理的反应不同,且同一品种的不同性状反应也不同.9叶期至抽雄期的间隔时间长短是光周期的敏感性状。     

玉米光周期敏感基因ZmELF4的克隆及其亚细胞定位

以热带玉米自交系CML288为供试材料,根据拟南芥ELF4基因保守序列设计引物,采用RT-PCR方法克隆了ELF4在玉米上同源基因的全长cDNA序列(GenBank上的登录号为HQ009862)。序列分析表明,该基因cDNA序列全长683 bp,开放阅读框为432 bp,编码了144个氨基酸,与拟南芥、水稻的氨基酸序列同源性分别高达62%和75%,此外它们还共同包含一个高度保守的DUF1313未知功能结构域。利用基因重组技术分别构建了能够高效表达的过量表达载体pBI-ZmELF4和带有GFP标记的融合表达载体pGIT-ZmELF4-GFP,利用融合表达载体进行洋葱表皮瞬时表达实验,结果将ZmELF4定位于细胞核内,说明该基因在细胞核内起作用。     

对温、热带玉米杂交后代RIL的评价及其光周期敏感性研究

分析了温带玉米自交系黄早四、热带玉米自交系CML288及其衍生的F6重组家系(RIL)在中纬度和低纬度生态环境下的生育性状,对来自于同一亲本材料的F6重组家系和F3家系做了比较分析,研究了热带、亚热带玉米光周期敏感性及其相关性状的遗传特点。结果表明:在郑州长日照和三亚短日照条件下,F6重组家系的抽雄期、散粉期、吐丝期、株高、穗位高和叶片数等光周期敏感指数均表现出数量遗传特点。F6重组家系的平均值接近双亲平均值,有一定数量的双向超亲家系;F3家系通过随机选择连续自交到F6代后,生育期稍有提前,植株和穗位降低,变异范围扩大。因此,F6重组家系群体可以用于进行QTL定位分析。长、短日照两种条件下F6重组家系光周期敏感相关性状与F3家系的相关系数极显著,F6重组家系各性状变异范围与F3家系相比均有明显扩大的趋势。说明随着世代数的增加,杂合基因型家系在群体中的比例逐步减小,显性、隐性纯合基因型的家系所占的比例越来越大。     

玉米光周期敏感性基因ZmDPS10-2启动子结合蛋白筛选研究

以玉米光周期敏感基因ZmDPS10-2的核心启动子(1148 bp)为诱饵,采用酵母单杂交技术,从热带玉米自交系酵母单杂交文库中,筛选到33个与ZmDPS10-2的启动子相互作用的蛋白,并根据基因功能注释,从中选出了4个与光周期响应和逆境响应相关的蛋白PAO4、RPL23A、bZIP60和BAG。通过构建pGADT7载体做进一步回转验证,初步证实他们与候选基因启动子之间存在互作关系。结合启动子功能元件的预测,推测ZmDPS10-2候选基因可能在植物开花、ER胁迫、热胁迫等逆境调控途径中有一定的功能作用。     

玉米胚乳突变体Wrk1基因定位及候选基因预测

Wrkl是在EMS诱导群体中分离得到的玉米胚乳显性突变基因.Wrk1突变体玉米胚乳严重皱缩,导致玉米子粒的千粒重降低30％～50％.研究利用B73为回交亲本构建BC1分离群体,通过9 800个单株把Wrk1基因定位在开发的SSR标记Mssr1824和Mssr2042之间,二者之间的物理距离约1.2 Mb.在此基础上,另外构建一个以M017为回交亲本的BC1群体,通过11280个单株把Wrk1基因定位在开发的SSR标记Mssr1916.2和Mssr1838之间,二者之间的物理距离约185 kb.通过基因预测和注释,发现在该区域内有7个候选基因,为Wrk1基因的最终克隆奠定了基础.     

“十二五”以来我国玉米分子育种研究进展

分子育种是玉米遗传育种快速发展的最重要推动力之一。近些年来,我国在玉米分子育种相关领域已经取得了重大进展。文章综述从"十二五"至今,国内研究者利用分子育种技术在玉米种质遗传多样性和遗传结构分析、相关性状基因/QTL发掘和基因克隆等方面的新进展,促进玉米分子育种技术能够更好地应用于育种研究中,为提高育种效率提供思路和参考。     

玉米抗虫性基因的研究进展

各种虫害是造成玉米产量损失的主要因素之一,利用种质资源中的抗虫性进行抗虫育种是解决该问题最有效的途径。近年来,通过应用分子标记技术(特别是数量性状位点QTL分析技术)对几种主要害虫(包括欧洲玉米螟、西南玉米螟、甘蔗螟和穗蠕虫等)的抗性进行了基因作图和标记,结合候选基因途径对抗虫性的分子机制进行了深入探讨,并对该领域目前的进展和发展趋势进行了评述。     

玉米真菌性病害抗性遗传、基因定位与克隆研究进展

玉米真菌性病害在玉米病害中占有重要的地位,给农业生产带来巨大的损失。概述了近年来国内外玉米真菌性病害抗性遗传、基因定位与克隆的研究进展,并提出了发展对策。     

玉米对烟嘧磺隆敏感性差异的相关研究进展

烟嘧磺隆是世界上使用量最大的一种磺酰脲类内吸性除草剂。本文介绍玉米对烟嘧磺隆敏感性反应差异的表现、作用机理和生理生化机制,分析对玉米烟嘧磺隆敏感性遗传分析与基因定位方面所做研究的现状,并在此基础上对玉米抗烟嘧磺隆育种研究提出展望,为在玉米耐烟嘧磺隆种质创新、分子标记辅助育种、杂交种选育以及烟嘧磺隆的推广使用等研究领域提供参考。     

玉米禾谷镰孢穗腐病抗性的QTL定位

以3个高抗玉米自交系承351、丹598、吉V203和1个高感自交系ZW18为亲本,分别构建3个F₂群体及其对应的F_2:3家系,通过对F_2:3家系发病果穗进行图像处理的方法鉴定抗病表型,对禾谷镰孢穗腐病抗性进行QTL定位。3个F₂群体共检测到11个与禾谷镰孢穗腐病抗性有关的QTLs,分别可解释4.87%～40.98%的表型变异率。来源于抗病亲本承351的QTL-qRgr7-1位于7.02 bin,可解释高达13.76%～40.98%的表型变异率。通过与前期病害评级方法定位到的QTLs相比,qRgr7-1在Bins7.02上和qRger7.1完全重合,qRgr2-1在Bins2.01-2.02上和qRger2.1完全重合,qRgr10-1在Bins10.01-10.02上和qRger10.1完全重合。基于图像分析定位到的qRgr9-1、qRgr1-2、qRgr3-1分别与基于抗病评级定位到的区间存在重叠区域。利用不同方法定位到了相同的QTLs,一方面说明基于图像分析进行表型鉴定有一定的准确性,另一方面也验证了这些QTLs位点的真实性。     

玉米COBRA基因家族分析及重要成员ZmCOBL03基因编辑

利用生物信息学的方法分析玉米COBRA家族10个成员的序列特征、与其他物种的进化关系和组织特异性表达模式。结果表明,10个COBRA家族基因都含有CCVS保守结构域,并且均定位于细胞膜上。系统进化分析结果显示,该家族可以分为2个亚族,每个亚族内的基因具有相似的基因结构和理化性质。以ZmCOBL03为候选基因开展基因编辑,采用双靶标位点的设计思路,利用农杆菌介导的玉米遗传转化技术和CRISPR/Cas9基因编辑技术,成功获得ZmCOBL03基因靶向突变的玉米株系。表型分析证实,ZmCOBL03基因突变后严重影响了玉米的正常发育,表现为植株极端矮化且生殖生长受到抑制,证实ZmCOBL03基因在植物细胞壁纤维素合成中发挥重要作用。