基于掖478导入系的玉米产量性状QTL鉴定

 目的】鉴定玉米产量相关性状基因位点及包含有利等位基因的导入系,为了解产量性状形成的遗传基础及针对玉米自交系产量性状的分子设计提供参考和依据。【方法】以QB80和Qi319为供体亲本,掖478为轮回亲本,采用回交结合定向选择,分别构建含有61和72个家系的基础导入系群体。通过2年4点田间试验,利用完备复合区间作图进行产量及其相关性状的QTL（quantitative trait locus,QTL）分析。【结果】4个环境下,在QB80为供体的导入系群体中,共检测到9个性状的49个QTL;在Qi319为供体的导入系群体中,检测到9个性状的42个QTL。在2个及以上环境中均检测到的QTL有16个。同一性状在不同环境下所检测的QTL定位在相同的染色体区域,不同性状的QTL也定位在相同或临近的染色体区域,形成多个QTL富集区。2个群体所检测的QTL位点具有较少的一致性,说明2个供体材料中含有不同的有利基因位点。同时,导入片段中含有利基因的导入系,其相关性状明显得以改良,这些导入系可用于QTL聚合以改良掖478的产量相关性状。【结论】QB80较Qi319与掖478间的遗传差异更大,能检测更多的产量性状QTL;2个导入系群体中含有优良等位基因的导入系可用于QTL聚合改良掖478;QTL富集区是为产量性状基因的克隆提供可供参考的重要染色体区域。     

玉米bZIP基因应答逆境胁迫的表达模式分析

【目的】碱性亮氨酸拉链蛋白（b ZIP）是植物中普遍存在而又关键的一类转录因子,在植物生长进程中发挥重要的作用。探测玉米核心种质自交系郑58不同组织以及在不同胁迫条件下bZIP基因的表达模式,对解析ZmbZIP基因的功能及抗性育种具有重要意义。【方法】通过设置200 mmol/L的NaCl溶液、20%PEG6000、4℃低温和不同形态氮缺乏胁迫试验,试验材料为玉米骨干自交系郑58,采用q RT-PCR技术,共检测了11个ZmbZIP基因的表达模式。【结果】进化树结果表明11个ZmbZIP可以进一步划分3个亚家族,显示这11个基因的进化亲缘关系。qPCR分析数据表明,11个ZmbZIP基因在不同组织器官中表达模式各异,表明其在玉米生长进程中的不同作用。利用200 mmol/L NaCl、20%PEG6000、4℃低温和氮缺乏等模拟试验,研究了11个ZmbZIP基因的表达谱,结果表明4种非生物胁迫都显著的影响11个bZIP基因表达,推测这些基因参与维持玉米正常生长发育及逆境胁迫应答信号途径。【结论】在玉米不同组织器官和响应非生物胁迫时,11个ZmbZIP基因表达谱差异比较大,预示着生物学功...     

玉米ZmCIPK基因的克隆及表达特性

根据玉米(Zea mays L.)CIPK基因EST序列设计引物,采用RT-PCR技术从玉米中克隆了一个ZmCIPK基因。结果表明,ZmCIPK基因cDNA全长1 956 bp,5’-非编码区长62 bp,3’-非编码区长337bp,编码区长1 557 bp,编码518个氨基酸,预测分子量为57.18 kDa,等电点为8.94。氨基酸同源性分析表明,ZmCIPK与高粱的CIPK蛋白质同源性较高。实时定量PCR检测表明,ZmCIPK基因的表达受干旱、盐胁迫和高温诱导,说明玉米ZmCIPK基因可能参与玉米对逆境胁迫的应答。     

11个玉米bZIP基因应答逆境胁迫的表达分析

bZIP基因家族是一类广泛存在于植物中的重要转录因子,在植物生长发育及应答逆境胁迫响应途径中发挥重要作用。选取11个玉米bZIP基因作为研究对象,系统地研究了ZmbZIP基因应答各类逆境胁迫时的表达模式。进化树分析结果显示11个ZmbZIP基因聚合为一个大家族,并可以进一步细分为3个亚组。qPCR分析结果显示8个ZmbZIP基因表达模式在玉米不同组织中呈现明显差异,预示着在玉米生长发育进程中功能多样化。 人为模拟盐、干旱、低温和硝态氮或铵态氮缺乏胁迫等研究结果表明,8个ZmbZIP呈现不同的表达模式,ZmbZIP71和ZmbZIP129同时受200 mmol·L^-1 NaCl溶液、20% PEG6000和4 ℃低温胁迫的诱导（>2倍）,而其他ZmbZIP在应答3种非生物胁迫时呈现不同的表达模式。叶片和根系中ZmbZIP基因受不同氮形态缺乏胁迫的调控,叶片中有6个ZmbZIP基因受铵态氮缺乏胁迫的诱导,有2个ZmbZIP受硝态氮缺乏胁迫明显抑制,根系中ZmbZIP9、ZmbZIP69和ZmbZIP71同时受2种胁迫因子的影响,而有5个ZmbZIP基因受2种不同胁迫处理的影响不同,显示叶片或根系ZmbZIP基因在调控氮缺乏胁迫响应机制中具有不同的生物学功能。结果可为将来深入研究这些基因的生物学功能提供科学数据。     

玉米白化突变体As-81647的鉴定及基因定位

白化突变体As-81647是在自交系81647的自交后代中发现的自然突变体。光合色素含量测定表明,白化突变体叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量分别为正常植株的0．6％、5．8％和1．6％,推测光合色素含量的减少导致突变体光合作用强度减弱,无法利用光能进行营养生长,进而造成突变体产生白化表型,三叶期左右萎蔫死亡。组织细胞染色实验证实H2O2的积累可能是造成突变体细胞死亡的直接原因之一。本研究构建了As-81647杂合突变体与蒙自2的杂交F2分离群体,遗传分析表明该白化性状由一对隐性核基因控制,暂时命名为As-81647（Albino seeding一81647）。利用已公布的SSR分子标记和本实验室开发的分子标记,将该基因定位在玉米第3染色体umc1052和ume1641之间,遗传距离分别为0．7cM和2．8cM且与分子标记as47共分离。     

一个玉米逆境响应基因ZmSPK1表达载体的构建及拟南芥转化

首次在玉米（Zea mays L.）中克隆了1个SnRK家族基因,命名为ZmSPK1。为了研究ZmSPK1的功能,把ZmSPK1的cDNA连接到植物表达载体pGreen0029中,通过农杆菌介导转入拟南芥（Arabidop-sis）中进行过量表达。PCR及Western-blot分析表明,ZmSPK1已经转入到拟南芥中,并且在大多数转化植株中稳定表达。     

玉米转录因子bZIP G亚家族基因的表达模式

为探究不同逆境胁迫(盐、干旱、温度和硝态氮/铵态氮缺乏胁迫)对玉米ZmbZIP基因表达模式的影响,以玉米骨干自交系郑58为实验材料,设置200 mmol·L-1 NaCl、20％PEG6000、4℃低温、硝态氮或铵态氮缺乏胁迫试验,探测其对bZIP家族基因G亚家族成员表达模式的影响.进化树分析结果显示,G亚家族成员进一...     

玉米ZmSNAC13等位变异对抗旱性的调控研究

NAC家族转录因子是植物特有的,在植物的生长发育、胁迫应答和激素调节等方面具有重要的生物学功能。前期根据干旱胁迫处理RNA-Seq筛选到NAC转录因子基因ZmSNAC13。为了探究ZmSNAC13在干旱胁迫响应中的作用,以耐旱性不同的玉米自交系B73（干旱敏感）和Qi319（耐旱）为材料,进行荧光定量PCR分析,发现干旱处理后ZmSNAC13在2个材料根中均下调表达,干旱处理12 d后在茎中均上调表达,Qi319干旱处理12 d后在叶中上调表达,而B73干旱处理8和10 d后在叶中下调表达,表明ZmSNAC13基因响应干旱胁迫。利用双荧光素酶融合报告载体分析ABA处理对ZmSNAC13基因启动子活性的影响,结果表明,ABA处理下Qi319的ZmSNAC13启动子活性显著高于B73,在Qi319的ZmSNAC13基因5’-UTR区发现9个能够提高启动子活性的高度连锁变异,并且干旱处理12 d时, Qi319叶中ZmSNAC13的表达量高于B73,因此推测干旱胁迫下ZmSNAC13基因5’-UTR区遗传等位变异通过影响启动子活性进而控制基因的表达水平,最终调控玉米对干旱胁迫的适应性。上述结果为解析玉米抗旱的遗传机制奠定了基础。     

玉米转录因子ZmbZIP77基因克隆及表达分析

碱性亮氨酸拉链蛋白(Basic Leucine Zipper,bZIP)是广泛存在于真核生物中的一类转录因子,广泛参与植物多种生理进程.从玉米(Zea mays L.)中克隆出1个碱性亮氨酸拉链蛋白家族成员ZmbZIP 77,对该基因进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR技术分析了其在玉米不同组织部位及不同胁迫处理下的表达谱.结果表明,ZmbZIP77与其他bZIP家族成员一样,均含有1个保守的GBF1(Plant G-box binding factor 1)结构域,暗示它和该家族中其他成员具有相同或相似的功能;根据bZIP序列的同源性,植物bZIP序列可以分为3类,ZmbZIP77位于第Ⅱ类,与小麦Wlip9a和拟南芥AtbZIP10亲缘关系最近;玉米ZmbZIP77基因在根中表达量最高,胚芽鞘次之,在叶中表达量最低;高温、干旱和脱落酸均能显著诱导玉米根中ZmbZIP 77的表达,提示Zm-bZIP 77可能在玉米组织发育及逆境胁迫响应中起到重要作用.     

玉米转录因子ABP9瞬时表达体系的建立

[目的]研究玉米抗逆相关转录因子ABP9在玉米抗逆应答中的功能及其表达调控机理.[方法]以2叶期玉米叶片为材料分离原生质体,通过PEG介导的转化方法,建立玉米叶肉原生质体瞬时表达ABP9的系统.利用该系统,通过反转录PCR和Western blot分别检测ABP9genomic：：FLAG融合基因在原生质体中的转录和翻译;并通过转化ABP9：：GFP融合表达载体和GFP荧光检测,对ABP9进行亚细胞定位.[结果]玉米原生质体瞬时表达ABP9系统中,ABP9genomic：：FLAG融合基因能够正确转录出mRNA并翻译出蛋白质;利用该系统进行亚细胞定位结果显示ABP9定位于细胞核中.[结论]玉米原生质体瞬时表达ABP9体系的建立,为进一步探究玉米中ABP9的表达和调控提供了良好的实验系统.     

玉米基因组学及农艺性状基因克隆研究进展

介绍了玉米(Zea mays L.)基因组学的研究发展历程,概述了玉米基因组学的研究进展。重点论述了玉米基因组的结构特征,玉米功能基因组学的发展现状,玉米重要农艺性状的基因克隆,包括株高和株型相关基因的克隆,产量相关性状基因的克隆以及品质性状相关基因的克隆,并展望了玉米基因组学的发展前景。     

数字化玉米育种思路

数字化植物育种是综合利用当代计算机和信息网络技术辅助于现代植物育种的一项标准化的动态系统工程。通过对广泛的动态育种(资源)数据的标准化管理和分析,对育种材料综合属性进行自动数据处理,对育种材料进行遗传距离和类群分析、杂种优势预先判定,按照育种者需要给出适当推荐结果,辅助提高育种的目标性、准确性和育种效率。任何与(玉米)育种有关的环境因素、生物学和遗传学等多个科学领域的研究进展、育种者的不断积累的经验以及田间试验等数据都应该充分考虑到并整合到数字化育种系统中。数字化育种对于整合育种行业资源、提高育种效率将起到积极的作用。数字化育种方兴未艾,期待更多育种者的努力。     

Analysis of Gene Effect on Four Characters of Immature Embryo Culture in Maize

This study was to find the regularity in the hereditary variation for the main culturing characters of the immature embryo culture in maize. Two kinds of inbred-line, R18-599 （red） with very excellent embryo culturing capacity and R15 with very poor embryo culturing capacity, were used as P1 and P2 for obtaining six generations. By culturing immature embryos of the six generations, four culturing characters, namely embryonic callus induction efficiency, nonembryonic callus induction efficiency, cloning ability of the embryonic callus, and number of regenerating plants, were analyzed using the general mean analysis and generation joint analysis. Results showed that the embryonic callus induction efficiency accorded with two major additive-dominance-epistatic genes and polygene-mixed additive-dominance-epistatic inheritance model. The induction efficiency of the nonembryonic callus accorded with two major additive-dominance-epistatic genes. The number of regenerating plants accorded with one major gene and polygene-mixed additive-dominance inheritance model. The cloning ability of the embryo callus accorded with two major genes and polygene-mixed inheritance model, whereas the effect of epistatic gene on this character was identified results of the two methods, generation joint analysis may genetic information. to be different using the two methods. By comparison of the not only raise experimental precision but also provide more     

低温冷害对辽宁主栽玉米品种萌发特性的影响

以辽宁省9个主栽玉米(Zea mays L.)品种为试验材料,研究低温对玉米种子萌发特性的影响。结果表明,各品种的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均随温度的降低而减小。在5、10℃低温条件下,辽单529和郑单958各指标值均高于其他品种,表现出对低温较好的耐性,为耐低温品种;而良玉208和丹玉39各指标值均低于其他品种,属于对低温较敏感的品种。     

植物WRKY转录因子及其生物学功能研究进展

WRKY转录因子是一个大的植物转录因子家族。该转录因子家族最显著的特征是家族各成员至少包含一个WRKY结构域,该结构域的N-端有一个高度保守的WRKYGQK基序,C-端为一个锌指类似结构域(zinc-finger-like motif),一般组成为C-X_(4-5)-C-X_(22-23)-H-X-H。WRKY转录因子通过WRKY结构域与下游目标基因启动子区的W-box进行特异性结合从而调控目标基因的表达。研究表明,WRKY蛋白除了广泛参与植物种子萌发与休眠、叶片衰老、代谢、激素信号转导外,还参与生物和非生物胁迫等生理生化反应过程的调控等新功能。综述了国内外有关WRKY转录因子的研究进展,讨论了其在植物生长发育以及应对生物和非生物胁迫过程中发挥的调控功能,以期为全面研究WRKY转录因子家族的结构和功能提供新的观点。     

南繁玉米的栽培管理技术

随着南繁育种在培育玉米新品种中的作用日益重要,越来越多的育种单位与种子企业加入了南繁的行列.海南南繁基地的地理位置、气候条件、土壤状况等与大陆差异较大,对南繁时玉米栽培管理的技术也有其特殊的要求.本文从南繁的时间、地点、地块的选择,播前准备、播种、田间管理与收获、晾晒和脱粒等5个方面对南繁时的玉米栽培管理技术进行了总结.     

Bar基因的转化及抗草丁膦除草剂转基因玉米植株的获得

杂草危害已成为玉米(Zea mays L.)栽培中的一大难题,采用常规人工拔草的方式去除杂草存在操作麻烦、成本高等问题,而培育抗除草剂转基因玉米是解决这一问题的有效途径。为了获得生产中可用的抗草丁膦(phosphinothricin,PPT)除草剂的优良转基因玉米,本研究通过基因枪法将p35SIH3X质粒上的bar基因导入了优良玉米自交系18-599红幼胚诱导的愈伤组织。转化后的愈伤组织经过在含Bialaphos浓度(以有效成分PPT计算)为6,10,15mg.L-1的选择培养基中筛选3次以后进行分化,长出的小苗再经炼苗后移栽至大田,最后得到长大成活植株75株,结实收获8株。通过PCR(polymerase chain reaction)及Southern杂交等技术对抗性再生植株进行了鉴定,结果显示bar基因已整合到玉米基因组中,且已遗传至下一代,再对T1代转基因植株通过人工涂抹0.5mg.L-1的PPT进一步做表型鉴定,结果对照植株全部死亡,而转基因植株呈现出不同程度的抗性。     

单倍体技术在玉米育种上的应用研究进展

综述了玉米单倍体育种技术研究进展以及在玉米育种中的应用。包括玉米单倍体获得的方法、鉴定方法、单倍体加倍方法、在玉米育种中的应用等,并就玉米单倍体育种研究存在的问题、现状、发展趋势等作了初步的阐述和分析。     

玉米抗病基因一致性图谱的构建

发掘和精细定位玉米抗病基因是构建玉米抗病分子育种技术体系的重要基础。利用生物信息学手段,整理文献和玉米基因组数据库中已有的抗病基因定位的信息,借助高密度玉米分子标记连锁图谱IBM22005neighbors,通过染色体映射的方法,绘制了玉米抗病基因的一致性图谱。结果显示,在试验涉及到的14种主要玉米病害的78个抗病主基因或QTL之中,抗病基因在各条染色体上呈不均匀分布,第3、第6、第10染色体上的主效抗病基因较多,第5和第7染色体上的抗病基因较少,且抗病基因呈簇集分布。研究结果为进一步发掘和鉴定玉米抗病基因和建立玉米抗病分子标记辅助育种技术体系奠定了基础。     

基于宿主诱导的基因沉默技术创制抗拟轮枝镰孢玉米自交系

【目的】拟轮枝镰孢（Fusarium verticillioide）是一种主要的病原真菌,侵染玉米可以导致穗粒腐病、茎腐病、苗期根腐病及引起种子腐烂。由拟轮枝镰孢引起的病害不仅影响玉米的产量和品质,而且其病原菌代谢过程中产生的伏马菌素等多种真菌毒素严重威胁了人畜安全。通过宿主诱导的基因沉默（host-induced gene silencing,HIGS）技术创制抗拟轮枝镰孢的玉米种质,为玉米抗病育种提供新的优异抗源。【方法】通过同源克隆方法克隆可能与拟轮枝镰孢生长发育相关的关键基因,并通过体外转录获得相应的dsRNA片段;将不同基因的dsRNA与拟轮枝镰孢的分生孢子悬浮液预混后,用于后续的体外RNA沉默试验;对感病玉米自交系西502的种子进行消毒与接种,在培养皿中28℃避光培养48 h,调查种子的发病程度;在混有dsRNA的孢子悬浮液中加入葡萄糖,25℃培养24 h后,在显微镜下观察孢子萌发与菌丝生长情况;将三叶期的西502幼苗转移至预混dsRNA的孢子悬浮液中进行培养,7 d后观察苗期根腐病发病状况;通过种子鉴定与苗期鉴定体系,逐步筛选具有显著抑制效果的沉默靶标基因;合成筛选出的重点靶标基因片段,构建沉默载体并转化感病玉米自交系西502;对转基因株系的种子接种鉴定,验证转化玉米株系的抗性;提取接种后转基因种子的总RNA,对拟轮枝镰孢的靶标基因进行荧光定量分析,确定HIGS株系的沉默效果。【结果】从拟轮枝镰孢中克隆出18个与其生长发育相关的候选基因;通过种子接种鉴定,发现11个候选基因被沉默后,种子的发病等级极显著降低;进一步筛选出6个沉默后影响拟轮枝镰孢的孢子萌发和菌丝生长的候选靶标基因deo、Ras2、Dpdc、Hsp90、Frp1和Atg15;通过苗期接种鉴定,最后筛选出3个在体外具有显著抑制效果的沉默靶标基因deo、Atg15和Frp1;进而将3个靶标基因的特异区段人工融合成一段序列并构建沉默载体,获得转基因植株;鉴定发现转基因植株的T₂代种子对拟轮枝镰孢的抗性显著增强,且3个靶标基因的表达量均显著下降。【结论】拟轮枝镰孢基因deo、Atg15、Frp1与其生长发育密切相关,且沉默后能够显著提升玉米对拟轮枝镰孢的抗性。