玉米胚乳遗传基础及相关基因研究

玉米是多用途作物,其价值主要体现在籽粒上.玉米胚乳是籽粒储存营养的主要部位,胚乳的贮藏物质主要有淀粉、蛋白质和油脂等,其中淀粉的含量最多,研究玉米胚乳的遗传基础及其相关基因对提高玉米品质和产量有重要意义.本文在总结分析前人研究的基础上,主要介绍玉米胚乳相关基因的遗传效应、突变基因分类、编码产物及互作效应,以期为玉米产量和品质育种提供借鉴.     

玉米胚乳突变基因与互作对籽粒成份的影响：Ⅳ,籽粒各成份之间的关系…

本文在分析ｓｕ１，ｓｈ２，ｂｔ２，ｏ２ｗｘ玉米胚乳乳突变基因与互作对籽粒成分影响的基础上，探讨了胚乳突变基因影响下籽粒各成分之间的关系并讨论了这些玉米品质改良的意义，研究表明，玉米胚乳突变基因及其互作可以不同程度地增加籽粒蛋白质、赖氨酸、可溶性糖、还原糖，清蛋白，球蛋白及谷蛋白含量，降低淀粉和醇溶蛋白含量，但突变体百粒重多明显降低，在籽粒各成分的关系中，百粒重，淀粉和醇溶蛋白含量三性状呈正相关关系     

玉米胚乳突变基因与互作对籽粒成份的影响——Ⅱ.O_2基因与su_1、sh_2、bt_2、wx基因的互作效应

研究了 O_2基因与 su_1,sh_2,bt_2,wx 基因互作对玉米籽粒百粒重、蛋白质、赖氨酸含量及碳水化合物组分(淀粉、可溶性糖、蔗糖、还原糖、水溶性多糖)的影响。结果表明:O_2与 su_1,sh_2,bt_2,基因互作显著降低百粒重及淀粉含量,增加蛋白质、赖氨酸、可溶性糖、蔗糖和还原糖含量,但增加幅度受遗传背景的影响。与正常型及单突变体相比,籽粒发育过程中这些双突变体一般表现为:粒重增长较慢;蛋白质含量下降幅度较小;淀粉早期含量较低,后期增长缓慢;可溶性糖和还原糖早期含量较高,后期下降速度随基因型而异。o_2 基因与 wx 基因互作对籽粒成份影响较小。研究分析了籽粒各成份之间的相互关系并讨论了这些基因互作对玉米品质育种的利用价值。     

玉米胚乳突变基因与互作对籽粒成份的影响

研究了o2基因与su1,sh2,bt2,wx基因互作对玉米籽粒百粒重、蛋白质、赖氨酸含量及碳水化合物组分（淀粉、可溶性糖、水溶性多糖）的影响。结果表明：o2与su1,sh2,bt2基因互作显著降低百粒重及淀粉含量,增加蛋白质、赖氨酸、蔗糖和还原糖含量,但增加幅度受遗传背景的影响。与正常型及单突变体相比,籽粒发育过程中这些双突     

玉米胚乳突变基因与互作对籽粒成份的影响 Ⅲ.su_1基因与sh_2、bt_2基因的互作效应及其利用价值

研究了su_1基因与sh_2,bt_2基因互作对玉米籽粒粒重及营养成份的影响,探讨了这些互作效应对玉米品质育种的利用价值。结果表明:su_1基因与sh_2,bt_2基因互作大幅度降低籽粒百粒重,增加可溶性糖、还原糖和蔗糖含量,降低淀粉含量,增加蛋白质及蛋白质组分中清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量,降低醇溶蛋白含量。籽粒氨基酸组成中,天门冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸、赖氨酸、精氨酸等氨基酸受基因互作影响较大。籽粒发育过程中双突变体一般表现为:粒重早期与正常型及单突变体相差不多,但后期增长缓慢;淀粉、醇溶蛋白早期含量较低,后期增长幅度亦较小;蛋白质含量下降量较小;可溶性糖及还原糖早期含量较高,后期下降速度随时期或基因组合而异。研究表明,su_1基因与sh_2、bt_2基因互作可以进一步提高籽粒营养成份,对玉米品质改良具有特殊的利用价值,但提高粒重是这类基因互作效应应用的关键。     

玉米胚乳突变基因与互作对籽粒成分的影响

研究了5种玉米胚乳突变基因（o2.su1,sh2,bt2,wx)及其互作对籽粒百粒重、蛋白质含量及蛋白质组分（精蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白）的影响,并观察了蛋白质组分在突变体籽粒发育过程中的变化。结果表明,与正常型相比,o2,su1,sh2,bt2单突变体和各种双突变体均不同程度降低百粒生和增加蛋白质含量;蛋白质组分中,醇溶蛋     

玉米胚乳发育研究进展

综述了玉米胚乳发育研究进展,阐述了胚乳细胞分裂增殖、充实过程及影响因素,分析了胚乳细胞发育与粒重的关系,探讨了胚乳形成的调控机制,并提出了存在的问题和需要解决的问题。     

利用cDNA—AFLP技术研究玉米基因的差异表达

利用cDNA-AFLP技术，对玉米强优势组合和弱优势组合及其双亲自交系在苗期和雄穗生长锥伸长期的基因表达进行了分析。结果表明，玉米强优势组合和弱优势组合的基因表达有明显差异，基因表达有多种类型，表现出质和量的差异，不仅有增强，也有双亲沉默，弱优势组合双亲沉默的数量在苗期和雄穗生长锥伸长期均高于强优势组合，杂     

株型对玉米群体光合速率和产量的影响

在大田条件下，采用人工改变株型的方法，比较了原型（平展型）与改型（紧凑型）玉米不同密度的群体光合速率，结果表明，改型群体光合速率比原型平均提高１７．２％，籽粒产量增加５．３％￣８．６％。抽丝期群体光合速率和籽粒产量之间呈极显著的正相关（ｒ＝０．８６９２）。改型玉米群体内光合有效辐射、ＣＯ２浓度分布比原型相对的“均匀”，是群体光合速率较高的重要原因，认为玉米作物的优化群体结构为紧凑型玉米个体所组成的     

不同胚乳类型玉米籽粒淀粉粒的粒度分布特征

以超甜玉米(华威6号)、爆裂玉米(特爆2号)、糯玉米(西星黄糯6号)及普通玉米(郑单958)为材料,利用激光衍射粒度分析仪及投射电镜,分析其籽粒淀粉粒粒度分布特征。结果表明,玉米淀粉粒体积分布均为三峰曲线。粒径<2 μm淀粉粒所占的体积最小;>15 μm玉米淀粉粒所占体积较大(超甜2~15 μm淀粉粒体积占的比例最大)。淀粉粒平均粒径为糯>爆裂>普通>超甜。单粒重及总淀粉含量与>2 μm的淀粉粒体积百分比显著相关;其他籽粒品质与淀粉粒分布相关性不显著。普通及超甜玉米淀粉粒大多呈圆形,淀粉粒折叠的花纹多,普通玉米淀粉粒排布稀疏,脂滴含量较丰富,超甜淀粉粒分布非常松散,脂滴较少;爆裂玉米淀粉粒相互挤压成长条形或方形,淀粉粒折叠的花纹粗大,数量少,淀粉粒排布非常致密,脂滴含量非常丰富;糯玉米淀粉粒呈圆形或椭圆形,淀粉粒折叠成的花纹浅且少,淀粉粒分布致密,脂滴含量丰富。由扫描图片知,普通、超甜及糯玉米淀粉粒呈球形,普通玉米凹陷的淀粉粒数量少;糯玉米淀粉粒大小均匀,具凹陷的淀粉粒数量大;超甜玉米淀粉粒表面分布了许多网状结构,淀粉粒未见凹陷,淀粉粒及淀粉粒之间的填充物未充满整个细胞;爆裂玉米淀粉粒为多面体,有凹陷的淀粉粒极少。     

四川地方玉米种质的SSR聚类分析

利用SSR分子标记方法研究28个玉米自交系的遗传变异。分析四川地方玉米种质的遗传基础,并进行SSR聚类分析,探讨四川地方玉米种质与国内主要杂种优势群的关系。结果表明：大部分四川地方玉米种质均可被划分到常见的几大杂种优势群中去,少数地方玉米自交系可形成单独的类群,四川地方玉米种质具有广泛的遗传基础;SSRs能较真     

水稻、大豆、玉米光合速率的日变化及其对光强响应的滞后效应

用LI-6400光合测定系统对水稻、大豆和玉米3种作物在不同生育时期叶片光合速率的日变化规律进行了研究。结果表明:在各个生育时期,C3作物(水稻、大豆)叶片的光合作用均存在午休现象。而午休现象的产生是气孔因素与非气孔因素共同作用的结果。其中“气孔因素”是高温加剧蒸腾作用,气孔对蒸腾作用的反馈抑制造成的。C3作物(水稻、大豆)叶片的光合速率对光强的响应在上午和下午存在明显差异,上午利用光能的能力明显大于下午。这主要表现在上午的表观初始量子效率比下午大。光合产物对光合作用的反馈抑制会造成这种量子效率的差异性。无论是气孔限制还是光合产物反馈抑制都可能是导致光合速率对光强响应产生“滞后效应”的主要原因。C4作物(玉米)的午休现象不明显,光合速率对光强的响应在上午和下午的差异也不明显,不存在明显的“滞后效应”,这可能与C4作物(玉米)自身的生理特性适应高温的能力有关。     

苗期水分胁迫对玉米根系生长杂种优势的影响

以玉米杂交种高油115及其亲本(母本220、父本1145) 为材料, 研究了玉米苗期根系生长的杂种优势及水分胁迫的影响。试验设水分充足、轻度干旱和严重干旱3个处理, 田间持水量分别为75%、55%和35%。结果表明, 在水分充足条件下, 根长(RL)、根表面积(SA)和根干重(RDW)均表现出不同程度的中亲优势和超亲优势, 轻度干旱显著降低了各指标的杂种优势, 而严重干旱则完全抑制了根系生长的杂种优势。根系各性状中, RL的杂种优势最强。在水分充足条件下, 与中等根(根直径0.25~0.45 mm)和粗根(根直径>0.45 mm)相比, 细根(根直径0.05~0.20 mm)的RL、SA及其占总根系比例的杂种优势最高。轻度干旱胁迫虽然降低了根系的杂种优势, 但RL、SA仍表现出显著的超亲优势和中亲优势(粗根的超亲优势除外)。此外, 只有细根RL和SA占总根系的比例在轻度干旱胁迫下具有显著的中亲优势, 说明杂交种可以通过生成较亲本更高比例的细根来抵抗轻度干旱胁迫。     

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BADH基因的克隆与序列分析

Betaine was accumulated as a nontoxic and protective osmolyte in water-dificit and salt-stressed plants. Betaine aldehyde dehydrogenase for glycine betaine synthesis is an important enzyme. The BADH gene of Maize was cloned by RT-PCR and RACE. The gene is 1 762 bp in length, including an open reading frame of 1 515 bp.Its nucleotide sequence shares 95% with the the partial cDNA of BADHI from Sorghum bicolor. Its deduced amino acid sequence contains the conserved domain sequence “VTLELGGKSP“ of ALDH, and a tripeptide SKL at its C-terminal, a signal targetting to the microbodies. The phylogenetic tree of 20 BADHs was constructed,which corresponds to the classical botanical division of plant, the BADH of maize is closest to the one of Oryza Sativa.     

高温对玉米籽粒淀粉合成及产量的影响

以农大108和山农3号为试材，采用田间生长箱增温的方法，研究了不同生育时期高温对玉米淀粉合成及产量的影响。结果表明，第1期（出苗后0~28 d）高温处理对玉米的产量没有显著影响，第2期（出苗后29~57 d）和第3期（出苗后58~86 d）高温处理显著降低玉米产量，以第2期对产量的影响最大；同时高温降低1,6-二磷酸酯酶（FBPase）、磷酸蔗糖合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGPPase）的活性，且以第2期降低的幅度最大；籽粒淀粉含量，以第1期高温处理高于对照，其他2个处理显著低于对照。     

低磷胁迫对磷不同利用效率玉米叶绿素荧光参数的影响

盆栽试验在高磷（+P）和低磷(－P)条件下,于四叶期测定了磷高效利用型玉米KH5和磷低效利用型玉米齐201的老叶（第2叶）和新展开叶的（第4叶）叶绿素荧光诱导动力学参数。结果表明,低磷处理使玉米叶片PSⅡ关闭程度增加、光能转换和电子传递效率降低,过剩激发能增加。基因型间比较,磷高效利用型玉米的光能转换和电子传递效率