氧化石墨烯促进玉米根系生长的转录组分析

为了研究氧化石墨烯(graphene oxide,GO)的生物效应,从转录水平解析低浓度GO促进植物生长的分子机制,本研究以玉米为材料,分析了土壤中施加不同浓度(0,25,50,100,200 mg/L)GO溶液14 d后的生长表型,筛选到GO对玉米生长的最佳的浓度(50mg/L),进而利用最佳浓度GO处理48 h后的...     

基于RNA-seq技术的玉米SNP和InDel标记分析

高温已对玉米(Zea mays L.)生产造成了巨大危害.为了给耐高温胁迫玉米品种选育提供可用的分子遗传标记,本研究以耐高温和高温敏感的两个玉米品种为实验材料,通过花粉总RNA提取、mRNA纯化、反转录、转录组文库构建及测序等工作,对获得的转录组数据进行SNP和InDel分子标记分析.结果显示:高质量碱基数据量平均为6...     

茄子耐低温性差异材料的筛选及其转录组分析

茄子受低温胁迫后植株生长和果实品质受到严重影响.为了筛选茄子耐低温种质并从分子水平上揭示其与耐低温的相关性.本研究在前期预试验的基础上筛选出2份不同基因型的茄子自交系材料,研究了低温胁迫对其种子萌发和幼苗伤害的影响.并以幼苗在4℃低温处理下的叶片为材料进行转录组测序,对差异表达基因进行功能分类和富集分析.结果发现,‘C...     

不同密度下玉米抗倒性相关性状的探究

倒伏是影响玉米产量和玉米机械化收获的主要限制因素,因此深入研究玉米倒伏问题对玉米生产的发展具有重要意义。本试验以PH6WC、M03、KW9F591、J1495、JD108为母本,以PH4CV、J9D207、J1673、J1668、KW6F600、M5972为父本,并组配30个杂交组合,对其在不同种植密度下抗倒伏相关性状的遗传特性进行研究。结果表明,KW9F591、J1495和JD108的茎秆拉力表现好;组合S1、S15、S16的茎秆拉力表现好。M03和J1495的茎粗表现好;组合S5、S10、S28的茎粗表现好。PH6WC和M5972的穗高系数表现好;组合S3、S5、S6、S10、S12、S13、S23、S24、S26、S29的穗高系数表现好。茎秆拉力与茎粗呈极显著正相关;茎秆拉力与穗高系数和密度呈极显著负相关。     

玉米花期性状的全基因组关联分析

花期性状是玉米的重要性状,与熟期、散粉结实率和产量关系密切,对玉米品种选育至关重要。为探究玉米花期性状的遗传基础,本研究以248份遗传多样性丰富的玉米自交系作为关联群体,通过2017年和2018年在河北保定和辛集的田间试验调查抽雄期、散粉期、吐丝期和散粉吐丝间隔期4个花期相关性状,利用分布于全基因组的83057个SNP标记进行关联分析。结果表明,4个花期相关性状的基因型、年份、地点、基因型与地点的互作、基因型与年份的互作均达到极显著水平;抽雄期、散粉期、吐丝期的遗传率分别为71.77%、71.27%、73.93%,并且两两性状间呈极显著正相关,散粉吐丝间隔期遗传率为62.50%,仅与吐丝期呈极显著正相关;4个花期性状共检测到18个SNPs-性状关联(共涉及16个SNP位点),单个位点的表型贡献率范围为5.46%~28.36%,仅1个位点在不同性状中检测到;筛选到81个候选基因,其中36个在GO分析中具有功能注释。潜在候选基因GRMZM5G877647编码early flowering 4蛋白,参与光周期的调节;GRMZM2G173630编码类赤霉素受体蛋白参与植物激素信号转导;GRMZM2G001139、GRMZM2G375707编码与花器官建成的MADS转录因子。这些潜在候选基因为解析玉米花期性状遗传基础和分子辅助选择育种提供参考。     

玉米自交系响应花粒期高温胁迫差异表达基因的分析

为了探明玉米重要自交系花粒期高温胁迫下转录组基因的表达差异,发掘玉米响应高温胁迫的关键基因和蛋白质,明确高温胁迫引起玉米减产的机理,从而利用分子生物学技术手段提高玉米耐高温胁迫性。首先,利用Ampha~(TM)Z30花粉活性分析仪检测高温胁迫和正常生长条件下玉米自交系昌7-2、郑58的花粉活性。然后收集花粉提取总RNA,利用Illumina Hiseq2000~(TM)高通量测序技术分别对昌7-2、郑58花粒期高温胁迫材料和正常生长条件下的对照材料进行全转录组测序,序列结果分析后获得差异显著表达基因。通过差异基因维恩图(VENN图)重叠区域分析、GO功能分类和富集统计、KEGG pathway通路分类和富集分析以及转录因子分析,获得玉米花粒期高温胁迫相关的重要差异表达基因和蛋白质。花粉活性检测结果显示,高温胁迫后和正常生长条件下,昌7-2花粉活性分别为24. 37%,42. 89%,郑58花粉活性分别为35. 57%,64. 83%。高温胁迫后在昌7-2花粉转录组中共检测到4 176个显著差异表达基因,郑58花粉转录组中共检测到5 487个显著差异表达基因。KEGG pathway通路分类和富集分析结果显示,高温胁迫后郑58的花粉转录组中有2 062个差异表达基因富集到399个相关通路上,昌7-2的花粉转录组中有1 943个差异表达基因富集到352个相关通路上。转录因子分析结果表明,共获得55个转录因子家族,其中,有45个转录因子包含10个以上差异表达基因。研究表明,通过对玉米自交系花粒期高温胁迫后花粉转录组测序获得了大量的差异显著表达基因信息,昌7-2、郑58对高温胁迫响应机制存在明显差异,热激蛋白(Hsps)、热激转录因子(Hsfs)、生长素(IAA)基因和磷脂酰基醇-4,5-二磷酸基因家族(PIP2)在响应玉米花粒期高温胁迫过程中起着重要作用。     

95份玉米自交系萌发期耐冷性鉴评与遗传基础分析

本研究以95份玉米自交系为试材,测定10℃低温下种子的发芽率、发芽指数、平均发芽时间以及其相对值等6个性状,采用主成分分析、聚类分析等统计方法对自交系萌发期耐冷性进行鉴评,筛选耐冷种质;基于55K芯片数据,揭示95份自交系的群体结构,并探讨杂优类群与萌发期耐冷性的关系;采用混合线性模型(mrMLM)进行全基因组关联分析...     

不同干旱胁迫条件下我国玉米骨干自交系的抗旱性比较研究

以目前我国科研育种和生产中84份骨干自交系为材料,采用2种不同的干旱胁迫处理,依据成熟期产量和产量构成因素的表现剖析其抗旱性,发现我国玉米自交系存在着丰富多样的抗旱类型及抗旱丰产类型,它们是我国玉米抗旱育种的重要种质资源;抗旱性分析发现, 产量构成因素的抗旱性存在着较大差异,有些材料表现生育中、后期均抗旱,有些材料只在某一个生育时期表现较强的抗旱性;抗旱丰产性分析发现,产量构成因素的抗旱指数同样存在着较大的差异,有些材料穗粒数、百粒重抗旱指数均较高,有些材料穗粒数抗旱指数较高,还有些材料百粒重抗旱指数较高,表明不同的玉米能够以不同的途径实现抗旱丰产。     

不同种质玉米自交系穗粒性状特征分析

玉米穗粒性状是决定产量的重要因素。为了明确不同种质玉米自交系的穗粒性状特征及对种质创新和高产育种提供参考,本研究以211个不同种质玉米自交系为材料,对穗长、穗粗、穗行数、行粒数、粒长、粒宽、粒厚、百粒重和籽粒密度9个穗粒性状进行统计和系统聚类分析。结果表明,供试玉米自交系间各穗粒性状均存在显著差异,除籽粒密度外均存在较大变异系数;采用欧氏距离法进行聚类分析将供试玉米自交系分为7个类群,穗长、穗粗、行粒数和粒长均以类群G6最高,粒宽和百粒重均以类群G5最高;郑单958和先玉335两大杂交种的4个亲本自交系各自所属类群相比,4个类群分别有单个或多个自交系多个性状较优,可以为育种工作中穗粒性状的改良提供依据。     

源于陕A群、陕B群玉米自交系在不同密度条件下配合力分析

采用NC-II遗传设计,以郑58、昌7-2为测验种,与17份高密度条件下筛选的玉米自交系组配成34份杂交组合,2014—2015年分别于陕西杨凌、长武、榆林进行3种密度(45 000、67 500和90 000株hm–2)配合力分析试验。采用PROC VARCOMP分析不同密度条件下产量及耐密性相关性状的遗传效应,采用频率直方分布图研究不同密度条件下产量及耐密性相关性状一般配合力(GCA)平均数的变化规律,利用AMMI评价玉米自交系与杂交组合的稳定性。结果表明,产量、倒伏率、茎秆强度主要受加性遗传效应控制,空秆率主要受非加性遗传效应控制。加性遗传效应对产量及耐密性相关性状的贡献率随种植密度的增加呈上升趋势。玉米自交系产量、空秆率、倒伏率、茎秆强度的一般配合力频率均属于正态分布,随着种植密度的增加,产量GCA的平均值提高了0.28,空秆率GCA平均值降低了0.21,倒伏率GCA平均值降低了0.03,茎秆强度GCA平均值增加了0.02。玉米杂交组合产量与玉米自交系产量GCA密切相关(r=0.877**,r=0.811**,r=0.672**)。随着种植密度的增加,表现稳定的玉米自交系及杂交组合的数量呈上升趋势。因此,强化逆境选择压力,实施高密度选择策略,是增强玉米自交系耐密性和抗倒性,提升一般配合力,实现产量增益的有效措施。     

不同玉米自交系的耐深播特性的相关分析

以19份玉米自交系为材料,在播深5,10,15cm条件下进行出苗率、叶干重和根干重的相关分析,以及播种前的发芽率、发芽势的分析.结果表明,室内发芽率和发芽势结果不能作为评定玉米自交系耐深播的有效指标.而田间出苗率、根干重和叶干重的相关性达到极显著水平,在深播条件下可综合作为评价不同玉米自交系的耐深播能力,筛选出耐深播的玉米自交系,为选育优良耐深播玉米品种提供科学依据.     

玉米自交系的聚类分析

根据自交系的农艺性状进行聚类,将90个自交系聚为7个类群,即旅大红骨群、reid群、紫红群、5878群、白粒群、P 78599群和唐四平头群。其结果与已知的亲缘关系基本符合,并讨论了个别不一致的原因,聚类结果为今后玉米自交系选配组合提供参考。     

不同类型玉米自交系花粉生活力的研究

实验以不同类型玉米自交系为材料,于田间采集花粉并在室内不同温度条件下保存一定时间,尔后采用田间授粉的方法对不同玉米自交系在不同处理条件下的结实率进行研究.结果表明,离体花粉在室温条件下,5h以后花粉生活力逐渐下降.在4℃条件下保存效果较室温和-20℃好.同时,不同类型玉米自交系之间花粉生活力存在一定的差异.     

不同籽粒颜色玉米自交系类胡萝卜素含量分析

采用高效液相色谱检测60个不同玉米籽粒颜色自交系中类胡萝卜素（叶黄素、玉米黄质、β-隐黄质和β-胡萝卜素）含量,结果显示,叶黄素、玉米黄质、β-隐黄质和β-胡萝卜素的平均含量分别为56.32、0.85、1.31和5.75mg/kg。按籽粒颜色由浅到深,将60个玉米自交系分为4个等级,颜色越深的品种类胡萝卜素含量越高。对R、G、B、Gray值与类胡萝卜素含量进行相关分析表明,R、G、B和Gray值之间存在极显著正相关（P<0.01）,相关系数分别为0.992（G与Gray）和0.939（R与Gray）,4种类胡萝卜素含量间呈极显著正相关,相关系数分别为0.830（β-隐黄质与β-胡萝卜素）和0.815（β-隐黄质与玉米黄质）。根据类胡萝卜素含量对60个玉米自交系进行聚类分析,60个自交系分为5类,其中第1类类胡萝卜素含量最低,第2类属于中富含类胡萝卜素的自交系,第5类属于高维生素A含量的自交系。综上可知,类胡萝卜素的种类及其含量是影响籽粒颜色的重要因素,可为培育高胡萝卜素含量的玉米品种提供依据。     

36份玉米自交系亲缘关系分析

选用36份玉米骨干自交系为材料,对7个植株性状进行变异程度分析、相关性分析以及聚类分析,并选取10个自交系分别与郑58和昌7-2进行杂交组配,评价应用价值。结果表明,自交系各性状之间差异较大,聚类分析可将自交系划分为不同类群,类群间距离越大,性状差异越大,但部分杂交种双亲被划分在同一类群。杂交种分析表明,部分性状杂种优势明显,且与母本显著相关。     

不同种质玉米自交系种子萌发的干旱胁迫研究

种子萌发期被认为是作物生长的关键时期,也是衡量作物耐旱性强弱的重要时期。为了明确不同玉米自交系的耐旱性,本研究采用聚乙二醇(PEG)模拟干旱条件,对254份不同种质玉米自交系进行种子萌发期处理。通过检测发芽指数、发芽率、根数、根鲜重、根干重、茎鲜重、茎干重、根长、苗高等种子发芽性状,以其相对值为指标,鉴定不同自交系种子萌发期的耐旱性。结果表明,在5%PEG6000浓度胁迫时,种子萌发程度低,当PEG浓度为10%时,种子萌发受抑制程度较高;各性状相对指标都与品种综合抗旱能力呈显著或极显著正相关;不同自交系的耐旱性存在较大差异,通过隶属函数法结合抗旱分级标准筛选出99份中等耐旱材料。因此,该方法可以作为一种简单的玉米自交系萌发期耐旱性鉴定方法。     

多环境下玉米自交系叶片保绿度不同发育时期的遗传效应分析

采用包括基因型×环境互作效应的加性-显性遗传模型及非条件和条件的分析方法,研究多环境条件下玉米自交系叶片保绿度不同发育时期的遗传效应及与环境互作效应.结果表明玉米自交系在吐丝后某一发育时期叶片保绿度与该时段有关基因的遗传表达有关,也与它在该时段以前的叶片保绿度表现有关,同时还受到基因型×环境互作效应的影响.在不同发育时期和环境条件下,控制玉米自交系叶片保绿度基因的表达效应存在差异.