玉米液泡ATP酶亚基A基因的克隆及表达分析

V-ATPase在植物应对非生物胁迫中起着十分重要的作用, 对其关键亚基基因的克隆及分析有助于阐释其在逆境下的调节及响应机制。本文利用RACE技术从玉米自交系CN165花期水分胁迫下的总RNA中克隆出液泡ATP酶亚基A基因, 命名为ZmVHA-A。该基因cDNA全长2 414 bp, 含5′-UTR(293 bp)、3′-UTR(257 bp)及编码区(1 863 bp), 编码620个氨基酸。序列比对及结构域预测结果表明, ZmVHA-A基因编码的氨基酸序列与亲缘关系比较接近的禾本科作物如水稻、小麦和大麦的氨基酸序列同源性分别达92.7%、89.8%和89.8%, 且在编码蛋白的氨基酸序列上有两个与核苷酸的磷酸基团相互作用的保守结构域“GAFGCGKT”和“PSVNWLISYS”, 可见该亚基是相对保守的。Northern杂交分析结果表明, ZmVHA-A基因在花丝中被水分胁迫诱导表达且在苗期对盐胁迫、冷处理和ABA处理具有不同的表达响应方式, 因此认为VHA-A基因是一个比较保守的功能亚基,并且通过转录表达调节参与了V-ATPase对逆境胁迫的适应。     

玉米单交种郑单958遗传结构及杂种优势初步研究

郑单958是我国目前推广面积最大的玉米单交种,具有高产稳产、多抗、耐密、杂种优势强等突出的优点。通过亲本郑58和昌7-2的表型特征、系谱来源、基因组的遗传结构分析,对郑单958的遗传结构及杂种优势的机理进行了初步研究。结果表明：郑58和昌7-2在的60个不同SSR位点上存在着60%的差异,其中在基因内的SSR位点上有70.6%的差异,远远高于基因组SSR位点上的差异(55.8%)。两亲本功能基因的遗传变异可能是郑单958杂种优势强的主要原因之一。     

玉米ZmCKX1基因的克隆及功能分析

利用RT-PCR技术,从玉米自交系郑58中克隆了编码细胞分裂素氧化酶1的基因(Zm-CKX1),该基因阅读框全长为1 608bp,编码535个氨基酸,蛋白质分子量为57kD,理论等电点pI=5.22。该基因与TaCKX1、AtCKX在核苷酸水平上同源性分别为69%、49%。通过实时荧光定量PCR的方法对该基因的表达模式进行了分析,结果表明,在玉米雌穗中随着授粉时间的延长,ZmCKX1基因表达量逐渐升高,并且ZmCKX1基因在郑单958及其亲本、安玉5号及其亲本雌穗中的表达量明显不同,表现为超低显性表达模式。因此推断,ZmCKX1基因可能是一个与杂种优势相关的基因。     

耐密高产优质多抗玉米新品种郑单538的选育

郑单538是河南省农业科学院粮食作物研究所以郑A88为母本、郑T22为父本杂交组配的单交种.该品种在河南省2a玉米区域试验中平均产量为9 882 kg/hm2,比对照郑单958增产9.4％;在生产试验中平均产量为9 007.5 kg/hm2,比对照郑单958增产9.5％.2010年通过河南省农作物品种审定委员会审定(豫...     

玉米干旱诱导表达基因ZmCKS2的克隆与表达分析

在本实验室前期研究的干旱胁迫相关的抑制差减文库(SSH)中,发现一个玉米干旱胁迫诱导表达的EST序列,与拟南芥AtCKS2和AtCKS1基因有较高的同源性。应用生物信息学手段和同源克隆的方法,分离得到该基因,命名为ZmCKS2。序列分析表明该基因开放阅读框区267bp,编码88个氨基酸。ZmCKS2蛋白含有真核生物中高度保守的CKS(cyclin-dependent kinase regulatory subunit)结构域。应用在线分析软件预测该基因上游2kb序列表明,该序列具有启动子的核心序列和增强子序列,同时还具有与干旱等多种逆境胁迫相关的调控序列。应用实时荧光定量PCR分析表明该基因在幼穗中表达量最高,且受干旱和MeJA诱导上调表达,受低温和外源ABA诱导下调表达。     

油料作物脂肪酸基因工程研究回顾与展望

从脂肪酸生物合成关键酶的研究、遗传转化方法、植株再生及转化体筛选技术等方面概括了近年来主要油料作物脂肪酸基因工程研究新进展,并结合目前主要农作物转基因研究现状和商品化转基因作物的推广状况讨论了油料作物基因工程研究的发展前景。     

玉米PDI基因cDNA的克隆及生物信息学分析

利用RT-PCR技术,从玉米花丝中克隆得到了玉米蛋白质二硫键异构酶(PDI)基因cDNA编码序列(GenBank登录号为EF532321)。生物信息学技术分析表明:该序列开放阅读框为1 542个碱基,编码513个氨基酸,组成的蛋白质分子式C2577H3980N648O771S11,分子量为56.7 kDa,等电点pI为5.01。基因进化树分析表明玉米中的PDI基因与水稻中的PDI基因具有较近的亲缘关系。亚细胞定位预测分析表明,该基因编码的蛋白定位于细胞的内质网。     

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（主要是行粒数和百粒重）与小区产量均表现出较高的正相关关系。但强优势测交组合（郑58测交群体）的产量表现与NAM群体自身的产量表现相关性较低,表明相对于弱优势测交组合（昌7-2测交群体）,强优势测交组合的产量表现受RIL家系自身的产量影响较小。QTL定位结果表明,与NAM群体相比,利用其测交群体检测到的QTL数目较少,但能解释更高的表型变异。昌7-2和郑58测交群体定位到的QTL中,分别仅有27%和25%的位点与NAM群体定位结果重叠或相邻。主效位点的复等位分析结果表明,对于郑58测交群体（强优势测交组合）,在单穗产量QTL中,68.69%的增产等位变异来自骨干亲本黄早四。但在昌7-2测交群体中（弱优势测交组合）,仅有36.36%的增产等位变异来自黄早四。利用郑58测交群体共鉴定到13个重要的产量相关基因组区段,来自黄早四的等位变异在其中的11个区段表现为增产,这些区段对黄早四杂种优势的形成可能具有重要作用。QTL所在区域的重组率分析结果表明,利用郑58测交群体检测到的QTL所在区域具有较低的遗传重组率,符合杂种优势相关位点更容易分布于低重组区的基因组基本特征。【结论】在强优势测验种郑58遗传背景下,来自黄早四的等位变异对测交组合的产量具有重要遗传贡献,定位到的相关遗传区段与玉米杂种优势形成密切相关。     

玉米穗轴粗全基因组关联分析

玉米穗轴粗是一个影响玉米产量和穗轴产量的重要性状,其遗传机制的解析可以对高产育种提供指导。本研究以309份玉米自交系为材料,利用测序基因型分型技术对其进行基因型鉴定。采用FarmCPU(fixed and random model circulating probability unification)、MLMM(multiple loci mixed linear model)和CMLM(compressed mixed linear model)方法,对2017年和2019年河南原阳、河南郸城、河南虞城、海南三亚以及最佳线性无偏估计值环境的穗轴粗,进行全基因组关联分析,共鉴定12个与穗轴粗显著关联的SNP(single nucleotide polymorphisms)(P<8.60E-07)。其中,S4_29277313利用FarmCPU和MLMM方法在2017年原阳均检测到。S1_29006330、S2_170889116、S2_2046026464和S4_83821463的表型变异解释率介于10.23%~14.17%,为主效SNP。而且,S1_29006330位于已定位的穗轴粗QTL(quantitative trait loci)区间内。共挖掘17个候选基因,其中WAKL14(wall-associated receptor kinase-like 14)、转录因子ZIM35(zinc-finger protein expressed in inflorescence meristem 35)、HMGA(HMG-Y-related protein A)、组蛋白-赖氨酸N甲基转移酶ATX4(Arabidopsis trithorax 4)和XTH32(xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase protein 32),可能是影响穗轴粗的重要基因。挖掘的4个穗轴粗主效SNP和5个候选基因可以为分子标记辅助育种、精细定位和基因克隆提供信息。     

PEG胁迫下玉米自交系萌芽期抗旱性鉴定与评价

玉米在萌芽期的抗旱性直接影响到田间的出苗率.本文利用PEG-6000的卷纸法建立玉米萌芽期模拟抗旱筛选系统,根据玉米自交系的芽长、芽重、主根长、根重、总鲜重、总根长及根表面积等性状的综合隶属函数,对248份玉米自交系萌芽期抗旱性进行量化评价.结果 表明:新建立的卷纸法玉米萌芽期模拟抗旱筛选系统以20％浓度PEG-6000作为最适浓度.248份玉米自交系的萌芽期抗旱性存在广泛差异,最终筛选出31份抗型和45份中抗型玉米自交系,这些优异的抗旱自交系将为国内玉米自交系抗旱遗传改良提供重要的材料基础.