不同杂种优势群玉米籽粒灌浆速率分析

【目的】研究不同杂种优势群玉米自交系籽粒灌浆速率的特性,筛选灌浆速率快的自交系,为高产玉米杂交种的选育提供借鉴。【方法】采用烘干法测定173份玉米自交系在授粉后10、20、30和40 d籽粒灌浆速率以及6个相关性状。应用SAS软件对灌浆速率在年际、自交系、取样时间、重复、年际×自交系、自交系×取样时间、年际×自交系×取样时间进行联合方差分析。应用SPSS软件对灌浆速率及其相关性状如10、20、30和40 d苞叶的含水率、苞叶数、40 d穗轴含水率、穗轴长、穗轴粗及40 d籽粒含水率进行相关分析。利用均匀覆盖玉米全基因组的210对SSR标记对试验材料进行全基因组扫描,通过Structure V2.3.4软件分析其群体结构。对不同杂种优势群平均籽粒灌浆速率进行方差分析,并筛选出各个群中籽粒灌浆速率快的自交系。【结果】表型分析结果表明,在P=0.01水平上,籽粒灌浆速率在不同年际、自交系、取样时间、自交系×取样时间、年际×自交系×取样时间上存在极显著差异,而重复、年际×自交系间差异不显著。通过对不同自交系籽粒灌浆速率与其相关性状间相关分析,发现10 d籽粒的灌浆速率与20 d的灌浆速率在0.01水平上达到了极显著的正相关（0.515）,与40 d的灌浆速率和籽粒的含水率在0.01水平上达到了极显著的负相关（-0.198,-0.228）;20 d的籽粒灌浆速率只与40 d籽粒含水率在0.05水平上达到了显著的负相关;在授粉后30和40 d,籽粒的灌浆速率与40 d穗轴的含水率、穗轴粗以及40 d籽粒的含水率、30和40 d苞叶含水率在0.01水平上达到了极显著正相关,30 d籽粒的灌浆速率与10 d苞叶含水率达到了显著正相关;40 d籽粒的灌浆速率与20 d苞叶的含水率达到了显著地正相关。群体结构分析表明,参试自交系分成P、旅大红骨、瑞德、兰卡斯特和塘四平头5个杂种优势群。兰卡斯特和塘四平头群在0.05水平上没有显著差异;瑞德、P群和旅大红骨群间同样不存在显著差异（P=0.05）;而兰卡斯特、塘四平头群与瑞德、P群、旅大红骨群间则存在显著差异。对各群内自交系间进行多重比较,各群内自交系间灌浆速率在0.05水平上差异均不显著。试验共筛选到33个灌浆速率高于0.8 g•100 grain-1•d-1的自交系,其中瑞德群有13个,P群、旅大红骨、兰卡斯特、塘四平头群分别有9、6、3、2个自交系。【结论】不同玉米自交系籽粒灌浆速率存在较大差异,杂种优势群间的灌浆速率变化节奏不同,P群、旅大红骨、瑞德的表现快-快-慢的节奏,兰卡斯特、塘四平头的表现快-慢-慢的节奏。     

耐密型玉米杂交种农单116的选育及应用

依据杂种优势利用模式和SSR分子标记聚类结果,河北农业大学以X178、478、郑58等16个优良自交系为基础材料构建了AUH-B综合群体,通过轮回选择进行配合力改良,培育出耐密自交系农系1109。2009年以农系1109为母本、昌7-2为父本组配新组合;2010年参加河北省夏播区品种异地多点鉴定;2011~2013年参加河北省夏玉米75 000株/hm~2密度组预备试验、区域试验和生产试验;2014年通过了河北省农作物品种审定委员会审定,命名为农单116。该品种粗淀粉、粗脂肪、赖氨酸含量(干基)分别为73.78%、4.26%和0.29%;高抗大斑病和矮花叶病,抗小斑病,中抗茎腐病;适宜种植密度为75 000株/hm~2。农单116具有产量高、品质优良、抗病性强、抗倒耐密,综合农艺性状优良等特点,适宜在河北省夏玉米生产区推广种植。     

不同杂种优势群玉米茎秆维管束性状比较分析

玉米茎秆维管束是玉米营养运输和抗倒伏的关键影响因素,本研究以198份玉米自交系为试验材料,研究不同杂种优势群玉米茎秆维管束相关性状的差异,并对结果进行多重比较。结果表明:在不同玉米自交系中,单个小维管束面积及单个大维管束面积变异系数分别为25.59%～54.25%、31.82%～52.60%;小维管束数目、大维管束数目、单个小维管束面积及单个大维管束面积在不同自交系间的差异均达到极显著水平。在小维管束数目性状上,瑞德群、P群和兰卡斯特较其他杂种优势群的小维管束数目受环境影响较大;在大维管束数目性状上,瑞德群和兰卡斯特受环境影响小。旅大红骨单个大维管束面积受环境影响较小。多重比较结果表明,综合小维管束数目和大维管束数目结果,来源于兰卡斯特的均值均最小,分别为57.20和55.75,说明该类群大小维管束数目均较少;塘四平头的均值均最大,分别为69.90和79.18,表明该类群含有较多维管束数目。旅大红骨群单个维管束面积最大,其单个大小维管束面积的均值分别为0.032 1和0.021 4,说明该类群大小维管束的面积均较大。明确不同杂种优势群中茎秆维管束性状的差异,为进一步遗传学分析和组配高产...     

不同杂种优势群玉米自交系种子吸水特性研究

用重量法测定63份玉米自交系种子的吸水速率,对不同杂种优势群种子平均吸水速率进行方差分析,并筛选各个类群中种子吸水速率较快的自交系。试验共筛选出吸水处理后48 h种子吸水速率大于0.6 mg/h的自交系36个,试验材料自交系分成P群、旅大红骨、瑞德、兰卡斯特和塘四平头5个杂种优势群,吸水后48 h种子平均吸水速率,兰卡斯特群0.73 mg/h,旅大红骨群0.71 mg/h,瑞德群0.62 mg/h,P群0.57mg/h,塘四平头群0.56 mg/h。结果表明,种子吸水速率在不同类群间不存在显著差异,在吸水时间之间存在显著差异。     

两种密度条件下玉米雄穗分枝数全基因组关联分析

玉米雄穗分枝数是产量的重要影响因子之一。为剖析高、低两种密度条件下雄穗分枝数的遗传基础,以248份优良玉米自交系构成的自然群体为研究材料,2014年和2015年分别在高、低两种密度条件(105 000株/公顷, 75 000株/公顷)进行雄穗分枝数的表型鉴定。利用R软件中的‘lme4’程序包对雄穗分枝数的最优线性无偏估计值(BLUP)进行计算,结合分布于全基因组的10 684个单核苷酸多态性(SNPs)标记进行全基因组关联分析。结果表明,随着种植密度的增加,雄穗分枝数有减少的趋势,且两种密度条件下遗传力均较高。同时,两种密度条件下共检测到26个与其显著关联的SNP位点,分布于玉米1号、2号、3号、5号、6号、7号、8号、9号、10号染色体。其中,低密条件下检测到12个SNP位点,高密条件下检测到14个SNP位点,5个SNP位点在两种密度条件下均被检测到,6个SNP位点在高密条件下单个位点解释的表型变异大于10%。除此之外,并确定了4个候选基因,编码产物分别为含CHASE结构域的组氨酸激酶(Histidine kinase)蛋白,富含亮氨酸重复序列(leucine rich repeat, LRR)的蛋白,含有ZF-HD结构域的蛋白和磷酸果糖激酶。采用全基因组关联分析,挖掘在两种密度条件下均检测到的与雄穗分枝数显著相关的一致性可靠标记位点以及在高密条件下特异表达且单个位点解释的表型变异均大于10%的SNP位点,并鉴定相关候选基因,为不同密度条件玉米雄穗性状相关基因的克隆提供关键的理论依据。     

基于不同群体的玉米产量性状QTL分析

定位不同环境和遗传背景下稳定表达的数量性状基因位点是分子标记辅助选择的前提和基础。本研究应用NX531×M531和郑22×丹599分别构建2套F2:3群体(分别以N/M群体和Z/D群体代表),利用SSR标记,在不同环境下对11个产量及相关性状进行QTL检测。N/M群体共定位到QTL 144个,其中环境钝感QTL 42个;Z/D群体定位到QTL 62个,其中环境钝感QTL 4个。2个F2:3群体间共检测到5个遗传背景"一致性"QTLs和7个QTL富集区。这些在不同环境或不同遗传背景下检测到的QTLs,为进一步精细定位和基因克隆奠定了基础,也为分子标记辅助选择的应用提供了借鉴。     

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。     

农单玉米新品种及其亲本萌芽期抗旱性鉴定

以农单476、农单145、先玉335等3个杂交种及其亲本为研究对象,通过PEG胁迫处理进行抗旱性鉴定,在萌芽期对不同玉米品种及其亲本的胚根长、苗长、中胚轴长、胚芽鞘长、胚根鲜质量、胚根干质量、苗干质量、苗鲜质量、种子鲜质量、种子干质量10个指标进行测定.结果表明,在干旱胁迫下,杂交种农单476、自交系农系3435萌发期具有较强的抗旱性,其他参试材料萌发期抗旱性中等.     

基于玉米BC2F2群体的穗部性状QTL分析

以农系110为受体、农系531为供体材料,采用回交法构建了样本容量为95株的BC2F2回交群体,选取126个均匀分布在10条染色体上的多态性SSR标记进行6个穗部性状QTL分析.结果表明,受体农系110的穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重和穗粒重6个穗部性状表型值分别增加了9.4%,9.6%,4.1%,2.7%,0.35%和4.4%;构建一张含126个SSR标记的玉米分子标记连锁遗传图谱,总长度为2 317.4 cM,平均区间长18.4 cM;采用复合区间作图法,定位了19个与玉米穗部性状有关的QTL,其中穗长QTL 4个,穗粗QTL 2个,行粒数QTL 1个,穗行数QTL 3个,百粒重QTL 4个,穗粒重QTL 5个.