基于四交群体的玉米叶夹角和叶向值QTL定位分析

选育耐密紧凑株型是增加玉米单位面积产量的重要途径之一,而叶夹角和叶向值是衡量株型的重要参数。本研究选用叶夹角和叶向值存在差异的玉米自交系郑58、PH6WC、87-1和自330构建1个四交(郑58/豫87-1//PH6WC/自330)组合,以228个四交F1单株为作图群体,构建了1张含225个SSR位点,全长1 387.2cM的玉米分子标记遗传连锁图谱,标记间平均间距为6.19cM。基于四交群体应用区间作图法检测4个环境下的QTL,共检测到13个叶夹角相关QTL,分别位于第1、2、3、4、5、7和10染色体上,单个QTL可解释5.1%~20.0%的表型变异;检测到15个叶向值相关QTL,分别位于第1、2、4、5、7、8和9染色体上,单个QTL可解释5.4%~20.1%的表型变异。其中qLA-E2-2和qLA-E4-2落在同一标记区间umc1692-umc2297(bin 5.03),分别解释16.6%和13.2%的表型变异;qLO-E1-1、qLO-E3-2和qLA-E4-1落在同一标记区间umc1568-bnlg1953(bin1.02),分别解释10.1%、19.9%和12.3%的表型变异;qLO-E2-1和qLO-E3-1落在同一标记区间phi056-phi427913(bin 1.01),分别解释13.8%和10.0%的表型变异。这些多个环境共同检测到的QTL将为玉米耐密理想株型育种中叶夹角叶向值的分子标记辅助选择提供有益信息,加速耐密株型玉米品种的选育。     

一个玉米叶夹角突变体的表型鉴定及遗传分析

玉米叶夹角是高密度育种的重要影响因子,与株型育种及产量高度相关;叶夹角相关QTL/基因的鉴定不仅有助于剖析叶夹角的遗传基础,也为玉米叶夹角及株型的遗传改良提供重要的分子靶点。以自交系‘LY8405’自然突变获得的突变体‘FU1603’为主要研究材料,开展叶夹角性状的表型鉴定、遗传分析及定位等试验。结果表明,与‘LY8405’相比,‘FU1603’穗三叶的叶夹角显著降低(P0.05),而且伴随有叶片卷曲等表型;且在植株的株型、穗部性状及籽粒性状上均发生了显著的改变(P0.05)。遗传分析表明‘FU1603’为一个单隐性核基因控制的突变体(χ~2值0.5)。采用BSA (Bulked segregant analysis)方法筛选到与突变位点紧密连锁的3个SSR标记C1-2、C1-16和C1-18,利用‘FU1603’与‘B73’自交系杂交产生的160个F_2单株开展了上述3个连锁标记的共分离分析;进一步利用此3个标记筛选后代重组交换单株,最终将控制叶夹角的突变位点定位在玉米第一染色体1.02 bin标记C1-18和C1-2之间9 Mb范围之内,为后续该位点的精细定位及克隆奠定良好的基础。     

糯玉米叶夹角遗传特性分析

按双列杂交 Griffing II估算了7个糯玉米自交系及21个组合叶夹角性状的配合力,并对玉米叶夹角遗传特性进行分析。结果表明：7个自交系叶夹角性状的 GCA值大小顺序为 N22＞N8＞N28＞N7＞N23＞N27＞N4, N27的 GCA值表现为较大的负效应,其特殊配合力遗传方差较小,说明 N27可作为培育叶夹角较小、株型紧凑的优良组合的理想亲本。糯玉米叶夹角性状的遗传符合"加性-显性-上位性"模型,叶夹角性状的增效受隐性基因控制,叶夹角性状的广义遗传率较低,为68.50%,狭义遗传率较高,为72.62%,在育种实践中,宜早代选择。     

玉米叶夹角突变体FU1603的选育及遗传分析

以玉米自交系LY8405为材料,以252CF裂变快中子源为手段,通过快中子辐射诱变并连续自交多代,选择培育出叶夹角突变体FU1603。遗传分析表明,该突变体受单个隐性核基因控制的遗传,其穗三叶的叶夹角显著减小,叶片皱缩卷曲,株型更加紧凑,具有耐密植的特性。玉米叶夹角突变体FU1603的发掘与选育为玉米的株型育种以及高密度育种提供了重要的种质。     

玉米叶夹角、叶向值主基因+多基因遗传模型分析

为探讨玉米叶夹角、叶向值的遗传规律,以7873/PH6WC的六世代P1、P2、F1、B1、B2、F2为材料,在春播和夏播环境下,田间分穗上、穗下调查叶夹角和叶向值,对其主基因+多基因遗传模型进行分析。结果表明,在春播和夏播环境下,穗上叶夹角和穗上叶向值最适模型均为E-1模型,存在2对主基因。穗下叶向值在春播和夏播环境中都符合D-2模型,存在1对主基因。穗下叶夹角在春播环境中符合D-2模型,但在夏播环境中没有检测到主基因,属于多基因遗传模型(即C-0模型)。夏播环境中,穗上叶夹角、叶向值、穗下叶夹角均检测到较高的主基因贡献率。夏播环境中,穗上叶夹角F2世代的主基因遗传率为85.60%,穗上叶向值主基因遗传率在B2和F2世代分别为88.92%、88.69%,穗下叶向值在B2世代的主基因遗传率为82.43%。但春播环境中,只有穗上叶向值在F2世代有较高的主基因遗传率(90.27%)。玉米叶夹角和叶向值存在较大的主基因遗传率,可以采用单交重组或简单回交转育的方法进行遗传改良。     

高粱叶夹角突变体LA1的表型鉴定与遗传分析

高粱叶夹角是指叶片与茎秆之间的夹角,高粱叶夹角大小直接影响叶面积指数,从而影响群体的光合效率,最终影响籽粒产量。适宜角度的叶夹角有利于塑造紧凑株型改善群体结构、提高光合效率和产量。利用甲基磺酸乙酯(ethylmethylsulfone,EMS)诱变高粱测序品种BTX623,获得一个能够稳定遗传的高粱叶夹角变小的突变体。该突变体在幼苗期未出现明显的变化,在拔节期开始出现叶夹角变小、并伴随叶耳(叶片与叶鞘相接处的耳状或镰刀状的延伸物)周长变小和叶片变窄变短等性状,观察拔节期倒4叶叶耳石蜡切片结果表明:突变体植株倒4叶叶耳细胞体积变大,细胞层数变少。该突变体暂被命名为LA1(leaf angle1)。抽穗开花期,LA1的各节位叶夹角呈现先降低后增加的趋势,各节位的叶耳周长则呈现与叶夹角变化相反的趋势,说明该突变体植株的叶夹角大小与叶耳周长呈负相关且叶夹角的变化主要由叶耳周长变化引起的。遗传分析表明:LA1的叶夹角变小的性状受一对隐性核基因调控,突变基因定位于第1号染色体的z1s11e1和z1s11e14两个标记之间,其物理距离为70kb,该区间共包含12个注释基因,研究结果为LA1基因的克隆...     

糯玉米叶夹角的遗传模型分析

为了研究控制玉米叶夹角的基因遗传规律,以株型存在显著差异的2个糯玉米自交系组配的P_1、P_2、F_1、BC_1、BC_2、F_2 6个世代为试验材料,运用主基因+多基因遗传模型分析方法,探明控制糯玉米叶夹角的遗传模型,并进行遗传参数估计。结果表明,F_1叶夹角杂种优势表现为负向离中亲优势,无超亲优势;糯玉米穗上第一叶叶夹角与穗下第一叶叶夹角遗传模型相同,均受2对加性-显性-上位性主基因控制,穗上第一叶叶夹角BC_1、BC_2、F_2主基因的遗传率分别为63.96%、72.90%、82.55%,穗下第一叶叶夹角BC_1、BC_2、F_2主基因的遗传率分别63.41%、71.83%、82.01%;27.58%的表型变异是由环境因素决定,非加性效应大于加性效应,易晚代进行叶夹角性状选择。研究结果为糯玉米叶夹角性状的基因定位和株型育种选择奠定了理论基础。     

植物维管组织形态建成的分子调控机制

在植物个体发育过程中,维管组织形态建成受多种外源及內源因子的共同影响。研究表明:植物激素、CLE短肽信号分子、多种转录因子、热精胺、NO 等均在维管组织形态建成中发挥重要调控作用。AUX、CTK、ET、BRs、GA 等共同参与调节原形成层与形成层细胞的增殖和分化;CLE 短肽信号分子可促进(原)形成层细胞增殖并抑制木质部分化;HD-ZIP Ⅲ基因家族,KAN、NAC、MYB 转录因子及木质形成素与木质部、韧皮部的布局排列及发育相关;热精胺与NO 影响着木质部细胞的分化。多种调节因子相互关联构建形成复杂的调控网络,作用于植物维管组织的形态建成过程。      

植物杂种优势遗传机制的分子遗传学研究进展

杂种优势是提高作物产量的重要途径。综述了针对植物杂种优势遗传机制的研究进展与现状，从分子水平上提出了杂种优势与QTL效应、基因组杂合性、基因表达调控及基因组互补的关系，并对植物杂种优势的研究方向进行了展望。     

一个籼稻叶夹角新基因的激素敏感性分析和基因定位

本研究对一个叶夹角变小、叶片短而直立的突变体ser(Short and erect)进行了植物激素敏感性试验和基因定位。激素试验结果表明,ser对赤霉素(Gibberellic acid,GA)敏感而对油菜素内酯(Brassinolide,BR)敏感性降低。遗传分析结果表明,ser的直立叶性状受1对隐性单基因ser控制。在ser×08CR578 F2群体中,利用分子标记将ser基因定位在水稻第5染色体长臂上的标记RM3437与RM5454之间,ser基因距离2个标记的遗传距离分别为5.3c M和1.5 c M;在ser×L604 F2群体中,ser基因定位于第5染色体上标记RM18504与RM1237之间,距离2个标记的遗传距离分别为1.5 c M和2.1 c M。在2个群体中,ser基因均与标记RM18532共分离。本研究为进一步精细定位与克隆ser基因奠定了基础,也为解析水稻叶夹角变化机制及选育高产理想株型水稻提供了理论支撑和基因资源。     

影响玉米单叶水分利用效率内在因素的研究

本试验采用不同基因型玉米自交系和杂交种对玉米单叶水分利用效率的研究表明以下５点。（１）高水分利用效率的玉米基因型其光合速率，蒸速率（ＴＲ）也较高，而气忆阻力（ＲＳ）较低。ＷＵＥ与ＰＨ，ＴＲ和ＲＳ存在显著的纯性关系，ＹＷＵＥ＝２．３６１３＋０．０５１８ＸＰＨ－０．１０９３ＸＴＲ－０．３９９２ＸＲＳ，Ｒ＝０．９３４。逐步回归的结果，也可用ＰＨ预测ＷＵＥ，ＹＷＵＥ＝０．７２１１＋０．０４１５ＸＰＨ，Ｒ＝     

不同玉米品种对弯孢菌叶斑病的抗性鉴定

人工接种条件下,以感病品种掖单13为对照,对21个玉米品种在苗期和成株期对弯抱菌叶斑病的抗性分别进行了鉴定。病斑大小的统计结果表明,不同品种间抗病性存在显著差异。苗期抗病性表现较好的品种有丹玉13、中单2号、陕单911、农大60、西农11、秦四;成株期抗病性表现较好的品种有西农11、沈10、豫22、丹玉13、7098;苗期与成株期抗病性均表现较好的品种有丹玉13、西农11。     

多环境下玉米保绿相关性状遗传位点的挖掘

【目的】功能性保绿通常被认为是包括玉米在内的主要作物品种的理想性状。挖掘新的控制玉米保绿相关位点和候选基因,为玉米保绿遗传研究提供理论基础。【方法】以150份由许178和K12组配的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为材料,通过Windows QTL Cartographer V2.5的复合区间作图法（composite interval mapping,CIM）对3个保绿相关性状（保绿度（visual stay green,VSG）、吐丝期绿叶数（green leaf number at silking stage,GLNS）和成熟期绿叶数（green leaf number at mature stage,GLNM））进行QTL定位。同时,以139份自然材料组成的关联群体为材料,基于混合线性模型（mixed linear model,MLM）,结合50 790个高质量SNP标记,对这3个性状进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。【结果】基于CIM,利用单环境下的表型值和最佳线性无偏估计值（best linear unbiased prediction,BLUP）对GLNM、GLNS和VSG进行定位,共检测到37个QTL,分布在除第10染色体以外的其他染色体上,LOD范围为2.58—11.36,表型贡献率为4.34%—22.40%。GLNM、GLNS和VSG性状分别检测到14、12和11个位点。其中,4个遗传稳定的QTL（qGLNS2-1、qVSG1-1、qVSG1-2和qVSG7-1）,在3个及以上不同单环境中同时被检测到。利用MLM对保绿相关性状进行全基因组关联分析,共检测到44个超过阈值线的显著SNP,根据SNP标记在B73参考基因组的物理位置,发现共有15个位点落在连锁分析定位到的QTL区间内。【结论】通过QTL定位和全基因组关联分析共同检测到4个遗传稳定的共定位遗传区段（对应的B73参考基因组V4版物理位置区间为第1染色体6.2—8.2 Mb、第2染色体209.1—221.4 Mb、第6染色体96.8—102.1 Mb、第7染色体4.9—11.4 Mb）,并挖掘到4个与光合作用和抗逆相关的候选基因（Zm00001d006119、Zm00001d018975、Zm00001d006535和Zm00001d036763）。     

玉米单倍体诱导育种的研究进展

为提高决选玉米自交系的效率,加快玉米单倍体诱导育种的研究进程,对玉米单倍体诱导育种的发展历程、研究进展及应用现状进行综述,展望了单倍体诱导系在玉米育种中的应用前景。     

Stability of QTL Across Environments and QTL-by-Environment Interactions for Plant and Ear Height in Maize

Better understanding of genotype-by-environment interaction （GEI） is expected to provide a solid foundation for genetic improvement of crop productivity especially under drought-prone environments. To elucidate the genetic basis of the plant and ear height, 2 F2：3 populations were derived from the crosses of Qi 319 × Huangzaosi （Q/H） and Ye 478 × Huangzaosi （Y/H） with 230 and 235 families, respectively, and their parents were evaluated under 3 diverse environments in Henan, Beijing, and Xinjiang, China during the year of 2007 and 2008, and all the lines were also evaluated under water stress environment. The mapping results showed that a total of 21 and 12 QTLs were identified for plant height in the Q/H and Y/H population, respectively, and 24 and 13 QTLs for ear height, respectively. About 56 and 73% of the QTLs for 2 traits did not present significant QTL-by-environment interaction （QE1） in the normal joint analyses for Q/H and Y/H population, respectively, and about 73% of the QTLs detected did not show significant QEI according to joint analyses for stress condition in Q/H. Most of the detected major QTLs exhibited high stability across different environments. Besides, several major QTLs were detected with large and consistent effect under normal condition （Chr. 6 and 7 in Q/H; Chr. 1, 3 and 9 in Y/H）, or across 2 water regimes （Chr. 1, 8 and 10 for in Q/H）. There were several constitutive QTLs （3 for Q/H and 1 for Y/H） with no or minor QTL-by-environment for the 2 populations. Finally, we found several genomic regions （Chr. 1, 10, etc.） to be co-located across the populations, which could provide useful reference for genetic improvement of these traits in maize breeding programs. Comparative genomic analysis revealed that 3 genes/genetic segments associated with plant height in rice were orthologous to these 3 identified genomic regions carrying the major QTLs for plant and ear height on Chr. 1, 6, and 8, respectively.     

中国玉米骨干亲本黄早四杂种优势形成的遗传基础解析

【目的】杂种优势利用是实现玉米高产育种的重要途径。解析玉米骨干亲本黄早四杂种优势形成的遗传基础,对指导中国玉米骨干亲本高效利用和高产育种具有重要的理论研究意义与生产利用价值。【方法】以玉米黄改系杂种优势类群的骨干亲本黄早四为共同亲本与11个代表性自交系构建的、包含2 000个重组自交系(recombination inbred line,RIL)的巢式关联分析群体(nested association mapping population,NAM)为试验材料,分别与改良瑞德×黄改系杂优利用模式的代表自交系郑58和昌7-2进行测交,并在全国4个玉米主产区10个试验点开展测交群体的多环境产量及重要农艺性状鉴定。在开展NAM测交群体产量和重要农艺性状相关性分析、各性状在NAM群体及其测交群体之间相关性分析基础上,基于高密度遗传图谱,利用联合逐步回归(Joint stepwise regression)模型进行了NAM及其测交群体QTL定位和产量QTL的复等位遗传分析,并对NAM及其测交群体定位QTL所在区域的遗传重组率进行了比较。【结果】表型分析结果表明,2个测交群体的株高和产量相关性状(主...     

玉米品种春播与夏播叶片出生与穗分化的关系

为了弄清不同玉米品种不同播种季节叶片出生与穗分化的关系,选择当前贵州主推的7个玉米品种为材料,研究了各品种春播、夏播的可见叶﹑展开叶﹑见展叶差等与穗分化的关系。结果表明,7个品种同一播期雄穗、雌穗各分化期的可见叶、展开叶、见展叶差相差不大;同一品种雄穗各分化期春播的可见叶﹑展开叶数都少于夏播的。在雄穗生长锥未伸长期和生长锥伸长期各品种春播的见展叶差小于或等于夏播的,到小穗分化期之后春播的就大于或等于夏播的。在雌穗各分化期,春播的可见叶数与夏播的大致相等。在雌穗小花分化期以前,春播和夏播的展开叶数基本是相同的,在小花分化期和性器官成熟期,春播比夏播的多1～3叶。见展叶差在雌穗小穗分化期之前各品种春播的大于或等于夏播的,在小花分化期之后春播的小于或等于夏播的。     

玉米分子标记辅助育种及标记开发研究进展

为了充分挖掘和利用分子标记辅助育种在玉米中的应用潜力,分析了影响标记辅助育种效率的诸多因素,总结了可用于育种实践的标记开发方法,阐述了其在玉米品质和抗性育种中的应用现状,并列举了一些可用于辅助分析的工具软件。最后对玉米标记辅助育种现存问题进行了深入解析,提出我国应大力开展玉米重要农艺性状的基因定位研究,并拓展分子标记辅助育种的应用范畴。     

Comparative QTL Mapping of Resistance to Gray Leaf Spot in Maize Based on Bioinformatics

The integration QTL map for gray leaf spot resistance in maize was constructed by compiling a total of 57 QTLs available with genetic map IBM2 2005 neighbors as reference. Twenty-six “real QTLs” and seven consensus QTLs were identified by refining these 57 QTLs using overview and meta-analysis approaches. Seven consensus QTLs were found on chromosomes 1.06, 2.06, 3.04, 4.06, 4.08, 5.03, and 8.06, and the map coordinates were 552.53, 425.72, 279.20, 368.97, 583.21, 308.68 and 446.14 cM, respectively. Using a synteny conservation approach based on comparative mapping between the maize genetic map and rice physical map, a total of 69 rice and maize resistance genes collected from websites Gramene and MaizeGDB were projected onto the maize genetic map IBM2 2005 neighbors, and 2 (Rgene32, ht1), 4 (Rgene5, rp3, scmv2, wsm2), and 4 (ht2, Rgene6, Rgene8 and Rgene7) positional candidate genes were found in three consensus QTLs on chromosomes 2.06, 3.04, and 8.06, respectively. The results suggested that the combination of meta-analysis of gray leaf spot in maize and sequence homologous comparison between maize and rice could be an efficient strategy for identifying major QTLs and corresponding candidate genes for the gray leaf spot.