转BcBCP1基因耐盐碱玉米对田间节肢动物群落的影响分析

利用陷阱调查法跟踪调查全生育期转BcBCP1基因耐盐碱玉米田间地上主要节肢动物群落的种类和数量。结果表明,转BcBCP1基因玉米及其受体玉米自交系黄早四主要害虫、捕食性天敌、地上跳虫的种类和数量上差异不显著,推断耐盐碱转基因玉米的种植对田间节肢动物群落短期内无显著影响。     

玉米雄性不育基因Zmms1的同源克隆及生物信息学分析

利用水稻雄性不育相关基因Osms1同源克隆玉米中的同源基因Zmms1,用生物信息学方法对水稻Osms1及玉米Zmms1基因核苷酸序列以及蛋白质结构、亲水性和疏水性及进化树等进行分析。结果表明,水稻雄性不育相关基因Osms1编码区长度为2 232 bp,编码679个氨基酸,Zmms1编码区长度为2 461 bp,编码670个氨基酸。通过对ms1蛋白功能结构域进行分析发现,Zmms1和Osms1同为PHD-ZF超家族成员,二者具有相同的功能结构域和近似的三级结构,因此推测,Zmms1可能与Osms1具有相似的功能。     

玉米PRC2基因在子粒发育过程中的表达分析

以玉米自交系昌7-2授粉后不同天数的玉米子粒为研究对象,通过实时荧光定量PCR技术,对玉米中3个Polycomb Repressive Complex 2基因(PRC2)Mez1(Maize enhancer of zeste 1)、Fie1(Fertilization independent endosperm 1)和Vef101(VEF family protein 101)在授粉后不同天数的表达情况进行研究。结果表明,Mez1、Fie1和Vef101在授粉后子粒发育不同阶段均有表达,Fie1在子粒发育过程中呈先上升后下降的趋势,授粉后10 d表达量最高,表明Fie1可能在子粒由胚胎形成到干物质积累的过渡时期发挥调控作用;Mez1在子粒发育过程中呈先下降后上升的趋势,授粉后10 d表达量最低,子粒发育后期表达量明显上升,表明Mez1可能在子粒淀粉积累过程中发挥调控作用;Vef101只在授粉后5 d的子粒中呈现高表达,其他时期表达量均较低,表明Vef101可能在玉米子粒发育早期胚胎形成过程中发挥调控作用。     

玉米抗病相关基因ZmEDS1的克隆及表达分析

从玉米中克隆ZmEDS1基因的cDNA序列,全长2 164 bp,开放阅读框(Open reading frame,ORF)长1 860 bp,编码619个氨基酸。生物信息学分析表明,该基因编码的蛋白等电点为6.05,分子量为68.74 kDa,内部无信号肽结构,N端有一个酯酶结构域。系统进化树分析表明,玉米ZmEDS1蛋白和高粱EDS1L蛋白的亲缘关系最近,同源性高达94%。采用实时荧光定量PCR分析病毒侵染下该基因在感性材料郑58和抗性材料D863F中的表达模式,在两种材料中,ZmEDS1基因均在病毒侵染48 h的表达量最高,分别达到0 h对照组感、抗材料的1.56、3.47倍,在抗病材料D863F中的表达水平高于感病材料郑58。初步判断,ZmEDS1基因应答病毒的侵染过程,且在感病材料和抗病材料中的响应模式存在差异。     

玉米ZmCPB1基因的克隆、表达及生物信息学分析

从玉米中克隆ZmCPB1基因的cDNA序列,全长1 446 bp,编码481个氨基酸,蛋白质理论分子量为54.05 KD,等电点为8.59。生物信息学分析表明,ZmCPB1蛋白N端有跨膜结构,是跨膜蛋白。蛋白质二级结构含有48.44%的α-螺旋、4.99%的β-转角、10.60%的延伸链以及35.97%的无规则卷曲,该蛋白定位于内质网中。序列比对结果显示,ZmCPB1蛋白含有与子粒发育相关的保守区VKFVHRKALK。系统进化树分析表明,该蛋白与高粱、谷子、水稻和大麦的同源蛋白亲缘关系最近,同属一个亚支。实时荧光定量PCR分析ZmCPB1基因的表达模式,结果表明,ZmCPB1基因在3叶期的根、茎、叶以及雄穗和苞叶中表达量较低,在雌穗中的表达量较高。在玉米子粒发育的不同时期,ZmCPB1基因的表达量呈现一定的规律变化,在授粉后0～10 d,表达量逐渐达到最高峰,之后开始下降,在授粉15 d后降到较低水平。初步判断ZmCPB1基因与玉米子粒早中期发育有关。     

过量表达拟南芥GPX3基因提高玉米苗期抗旱性研究

通过农杆菌介导法将拟南芥抗旱基因AtGPX3导入玉米自交系郑58中,用PCR和RT-PCR法对转化玉米进行检测,在水分胁迫下对T₁代转基因玉米和非转基因玉米进行抗旱性分析。结果表明,共得到56株转化苗,检测获得9个株系的30株T₀代转基因阳性植株,抗性植株阳性率为53.6%。RT-PCR检测表明,T₁代有6个株系为稳定遗传阳性株系,并且AtGPX3基因在转基因玉米中表达量大幅度提高。耐旱性分析表明,非胁迫条件下,非转基因和转基因株系中游离脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）的含量基本无显著差异。在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,比非转基因株系提高了46.2%;MDA含量低于非转基因玉米,比非转基因玉米下降了34%。通过导入AtGPX3基因,可以提高玉米苗期的耐旱性。     

玉米自交系对60Co-γ射线的辐射敏感性研究

用150、200、250 Gy 3种不同剂量的⁶⁰Co-γ射线对6个玉米骨干自交系进行辐射诱变处理,研究其对成苗率、成株率、畸变率和苗高的影响,探讨不同自交系的辐射敏感性和适宜辐射剂量。结果表明,本研究的6个自交系中R08对辐射最敏感;其次为K305、K169、698-3和郑58;对辐射最不敏感的是48-2。以苗高降低30%作为指标,R08、K169、K305和698-3的适宜剂量为160～175 Gy;郑58和48-2分别为180～190 Gy及200～210 Gy。     

玉米蜕皮激素合成酶基因ZmCYP92A1的克隆和表达分析

采用RT-PCR结合RACE技术,从玉米中克隆ZmCYP92A1,GenBank登录号为KY270496.1。该基因全长1 713 bp,开放阅读框为1 551 bp,编码517个氨基酸。预测ZmCYP92A1蛋白分子量为58.58 kD,理论等电点为6.44,存在2个跨膜结构域,1个信号肽,有1个P450保守结构域。多序列比对表明,ZmCYP92A1蛋白与其他物种的CYP92A1蛋白具有极高的相似性。系统发生分析揭示,CYP92A1蛋白与属于CYP75亚家族的类黄酮3-单加氧酶的亲缘关系较近。实时荧光定量PCR结果发现,非生物胁迫(干旱、高盐、低温和脱落酸)均诱导ZmCYP92A1基因的表达,表明该基因参与植物抵御非生物胁迫。     

玉米花粉管通道法转化脱水素BDN1基因

通过花粉管通道法将脱水素基因BDN1转入玉米自交系合344中,并对转化后代进行PCR和RT-PCR分子检测以及耐盐性功能鉴定,筛选耐盐性较高的转基因玉米新种质.结果表明,实验共获得88株T0代除草剂抗性植株,其中31株PCR检测呈阳性,14株RT-PCR检测呈阳性,对T4代转基因株系苗期进行300 mmol/L NaCl溶液的盐胁迫处理, 2个转基因株系耐盐性比对照提高两个级别.     

玉米Opaque-2基因在毕赤酵母中的表达

从玉米自交系辽2345授粉后18 d的胚乳中提取总RNA,经反转录后得到第一链cDNA,利用Opaque-2基因的特异引物克隆出该基因的全编码区,将该编码区的全序列以正确的阅读框架利用Infusion同源重组的方法亚克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9的α因子下游,并置于AOXⅠ启动子控制下,利用pPIC9表达载体上的特异引物进行PCR鉴定,鉴定后的重组质粒用Bgl Ⅱ酶切线性化后,电转化导入甲醇型毕赤酵母菌株GS₁15中,利用MM、MD和菌落PCR的方法筛选出Mut⁺表型,得到的重组子以甲醇诱导表达蛋白。经SDS-PAGE结果显示,Opaque-2蛋白得到表达,其相对分子质量（Mr）约为47 KD。     

玉米自交系耐旱性鉴定与评价

以88份玉米自交系为试验材料,采用随机区组试验设计,在正常灌溉和干旱胁迫处理下,对自交系的耐旱性进行鉴定,以产量抗旱指数(DI)、耐旱系数隶属度(SV)为评价指标,并结合散粉吐丝间隔期(ASI),对85份正常结实自交系的耐旱性进行综合评价。结果表明,在中度偏重干旱条件下,85份自交系在干旱处理区较正常供水区的平均株高降低,果穗变短、变细,空秆增多,秃尖增加,双穗率、百粒重降低,散粉吐丝间隔期(ASI)延长,产量平均下降42.9%。强耐旱自交系有6份,较耐旱自交系有16份,中等耐旱自交系有20份,弱耐旱自交系有29份,不耐旱自交系有14份。     

新疆干旱条件下常用玉米自交系耐旱性鉴定研究

采用随机区组试验设计,在正常灌溉和干旱胁迫处理下,对47份我国常用亲本自交系耐旱性及各项指标进行筛选和鉴定。结果表明,在重度干旱胁迫条件下,耐旱性极强的自交系有3个,分别为英64、478、掖52106;耐旱性强的自交系有15个,分别为38-11、Mo17、吉853、自330、III.Hy、黄C、沈5003、444、Lx9801、丹340、郑58、C103、郑22、吉63、X178。在中度干旱胁迫条件下,耐旱性极强的自交系有3个,分别为英64、38-11、齐319;耐旱性强的自交系有8个,分别为Mo17Ht、郑58、K12、L289、塘四平头、444、478、沈5003。     

我国47份主要玉米自交系耐旱性分析

利用耐旱系数法对我国47份主要玉米自交系农艺性状、产量与耐旱性进行相关性分析,对自交系耐旱性进行综合评价。结果表明,穗粗、行粒数、轴径与单株子粒产量耐旱系数呈极显著正相关;株高、雄穗长、穗行数、百粒重与单株子粒产量耐旱系数呈显著正相关;ASI与单株产量耐旱系数呈极显著负相关。各性状耐旱性对单株产量的相对重要性依次为穗粗行粒数轴径株高雄穗长穗行数百粒重穗位高穗长ASI。按照综合耐旱系数将自交系耐旱性分为3个级别,耐旱性较强自交系有混517、郑58、掖52106、英64、38-11等19份,占40.4%;耐旱性中等自交系有525、C103、Mo17Ht、黄早四、昌7-2等18份,占38.3%;耐旱性较弱自交系有吉853、综31、L317、Os420、WF9等10份,占21.3%。     

干旱胁迫下玉米自交系叶片木质素含量变化及其与耐旱性的关系

选用耐旱性不同的6个玉米自交系,在不同干旱胁迫强度及正常灌水条件下,测定叶片的木质素含量,并转换为耐旱系数,研究其与雌雄花期间隔和单株子粒产量耐旱系数的相关性。结果表明,耐旱性不同的自交系叶片的木质素含量对干旱胁迫的反应不同。在干旱胁迫条件下,耐旱性较强的自交系木质素含量显著升高,平均耐旱系数较大,耐旱性中等的自交系木质素含量比正常灌水对照略有升高,耐旱性较弱的自交系木质素含量与对照相当或下降。在中等干旱和严重干旱条件下,叶片木质素含量平均耐旱系数与单株子粒产量和雌雄花期间隔耐旱系数的相关系数分别为r=0.848和r=0.889,均达显著水平。     

我国常用玉米自交系的耐旱性评价

2007年冬季和2008年春季分别在海南三亚和新疆乌鲁木齐对196份玉米自交系采用两种不同干旱胁迫处理,依据形态性状及产量相关性状评价其耐旱性。通过典型相关分析发现,株高、雌雄开花间隔天数(ASI)、单穗粒重和结实株数百分率4个性状可以作为玉米自交系耐旱性评价指标。采用因子分析方法,计算株高、雌雄开花间隔天数、单穗粒重和结实株数百分率4个性状的综合耐旱系数,对196份玉米自交系进行耐旱性评价,将试验材料分为耐旱、中度耐旱、中度干旱敏感和干旱敏感4种类型。两点试验耐旱级别完全一致的材料有58份,其中耐旱自交系有7份(H201、Mo113、英64、H21、早49、丹598、吉842);中度耐旱自交系有14份(丹黄02、8902、中106、郑22、中黄68、K22等),这些材料为耐旱育种提供了种质基础。     

玉米自交系耐旱性与耐瘠性相关性研究

以13个玉米自交系为材料,根据不同水分处理比较自交系的耐旱性,根据不同肥力处理比较自交系的耐瘠性。通过对自交系耐旱性和耐瘠性的相关性分析,表明玉米自交系的耐旱与耐瘠之间呈显著正相关。     

玉米耐旱相关基因dbf1的序列变异分析

玉米dbf1 基因在干旱胁迫下的编码产物与DIP₁蛋白相结合,调控植物激素脱落酸（ABA）响应基因rab17 的表达,从而提高耐旱性。以B73的dbf1 基因组序列为模板,对104个玉米自交系的dbf1 基因进行测序,研究玉米dbf1 基因的序列多态性。多态性分析表明,在全长为2 118 bp的序列中共发现48个SNP和12个InDel。尽管大部分变异位点集中在非编码区,但编码区的1个InDel和3个非同义突变位点的变异可以产生氨基酸序列改变。玉米dbf1 基因的全长序列和编码区序列的变异位点可以分别将该基因划分成33和11种单倍型,并且编码7种蛋白质。在供试材料中,dbf1 基因至少经历了9次重组,中性检测表明,该基因的进化没有偏离中性选择。     

不同玉米自交系萌发期抗旱性鉴定

以35份玉米自交系为试验材料,采用渗透压为0.4 MPa的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,以发芽势、发芽率、萌发抗旱指数、贮藏物质转运率、胚根数、胚根长、胚芽长作为测定指标,利用抗旱系数(DC值)、主成分分析和聚类分析对玉米自交系的抗旱能力进行综合评价和分类。结果表明,干旱胁迫对玉米各项指标均产生不同程度影响,结合主成分分析和聚类分析,鉴定出抗旱型材料4份,分别为1153、1245、1246和PHT11;干旱敏感型材料3份,分别为PHJR5、LH284和A14242;其他28份分别为较抗旱型和干旱较敏感型材料。     

玉米自交系对朱砂叶螨的抗性评价

采用田间罩网接螨和室内盆栽接螨,以叶片危害指数、螨情指数、田间种群密度和种群增长倍数为指标,评价8份自交系玉米对朱砂叶螨(Tetranychuscinnabarinus)的抗性。田间鉴定表明,在苗期和花粒期用叶片危害指数、螨情指数和田间种群密度3种抗性评价指标评价时,自交系HL6044均表现为高抗;用叶片危害指数和螨情指数评价时,自交系ES40在苗期和花粒期均表现为高感;用田间种群密度评价时,ES40在苗期表现为高感,花粒期则表现为中感。室内接螨后20 d,朱砂叶螨种群增长倍数在HL8039和ES40上分别为23.36和24.13倍,在HL6044上仅为2.44倍。8份自交系玉米中,HL6044对朱砂叶螨表现为高抗,叶片危害指数适用于田间玉米抗螨性评价。     

玉米耐旱相关候选基因dhn2的等位变异与表型性状的关联分析

以95份玉米核心自交系组成的关联作图群体为试验材料,进行耐旱相关候选基因dhn2(编码脱水素蛋白)的序列多样性和连锁不平衡结构分析,挖掘不同种质资源中的等位变异。在考虑群体结构影响的基础上,进行dhn2基因多样性与耐旱相关表型之间的关联分析。结果表明：该基因编码区序列多样性较高,但LD水平较低,并检测出7个多态性位点与表型性状显著关联。