利用核心SNP位点鉴别玉米自交系的研究

根据多态性水平、染色体位置等信息从公共数据库上筛选了48个玉米核心SNP位点。利用48重-SNPLex分型系统对105份玉米自交系进行SNP基因分型分析,探索SNP标记在玉米品种鉴定中的应用前景。结果表明,48个SNP位点中有42个位点峰型正常;PIC值在0.019～0.375之间,平均为0.242;任何两份自交系间的遗传距离均在0.015以上,即42个SNP位点的基因分型数据信息可以将105份自交系材料区分开。     

2014-2019年国家玉米区域试验参试组合DNA指纹检测及遗传多样性分析

随着我国玉米品种审定制度的改革和参试渠道的扩宽,近年来玉米参试组合年均近8 000份,为了解我国近几年育种水平、发展趋势和存在的问题,对2014-2019年共计2 949份国家玉米品种试验参试组合进行DNA指纹检测和遗传多样性分析。40个SSR位点,平均每个位点检测到14.55个等位变异,平均遗传多样性和PIC(多样性信息)分别为0.71和0.67。2014-2019年不同年份参试组合的遗传多样性基本一致,其中爆裂组遗传多样性最低,鲜食玉米组遗传多样性最高,生态种植区上从北向南多样性有上升趋势。遗传聚类结果表明,爆裂、鲜食、热带和亚热带、极早熟几个组别分别归属不同的亚类,遗传背景与其他组别差异较大,其他区组的遗传背景相互渗透,东华北和西北组之间遗传关系最近。DNA指纹真实性检测结果表明,参试组合与数据库比对筛查出DNA指纹差异位点在5个以内的样品数量逐年下降。近10 a来我国玉米区域试验参试组合遗传多样性日趋丰富,SSR技术在玉米品种区域试验中发挥了重要的作用,随着育种新技术的不断发展,建议加快SNP等新技术在区域试验中的研究和应用。     

玉米InDel分子标记20重PCR检测体系的建立

为构建玉米多重PCR检测体系,提高分子标记检测效率,利用10份代表性玉米材料对238对InDel引物进行单重PCR评估,共得到192对扩增效率高、稳定性好的引物。根据软件评估结果、扩增质量、产物范围、染色体均匀分布原则从192对引物中优选出30对综合表现较好的引物形成扩增产物范围在80~200 bp和200~400 bp的两组核心引物组合,每套组合中有10对引物分布在不同染色体上。在核心引物组合的基础上综合考虑染色体分布、碱基片段范围、引物荧光颜色,逐一添加引物,最终形成两组玉米20重PCR体系,一组40重荧光标记毛细管电泳。     

玉米杂交种纯度鉴定SNP 核心引物的确定及高通量检测方案的建立

纯度是玉米种子质量的重要指标之一,尤其杂交种自交株是影响田间产量的关键因素。KASP(kompetitive allele specific PCR)技术具有高通量、低成本的优点,适用于种子纯度检测。本研究基于12套杂交种及其父母本的三联体样本及335份玉米杂交种国家审定标准样品SNP指纹,从384个SNP基础位点筛选获得60个候选位点,位点转化为KASP引物的成功率为95%。综合考虑引物双亲互补率、多态性、稳定性和分型效果等多项指标,最终确定20个引物作为玉米杂交种纯度鉴定的核心引物,能够有效鉴定99.7%供试样品纯度。对于待测样品京科968通过SNP-DNA指纹数据库查询,并选择双亲互补型引物进行纯度鉴定。在检测的110个个体中,共检出1个自交苗和2个异型株,纯度为97.3%。同时,基于纯度核心引物对批量样品检测建立高通量纯度检测方案,具有快捷、准确、高通量和低成本的特点,为政府监管和企业提供了更多纯度鉴定方案的选择。     

高盐低pH值法提取玉米基因组DNA的研究

优化建立了基于玉米叶片的高盐低pH值法提取玉米基因组DNA,经琼脂糖电泳检测表明,提取的DNA主带清晰、无降解现象、质量好,满足基于SSR标记的5色荧光电泳检测系统。此方法比目前提取植物基因组DNA常用的CTAB法和SDS法具有成本低、步骤简单、不使用酚、氯仿、异戊醇等有毒有机试剂的优点,是提取玉米基因组DNA的一种较好的方法。     

玉米真实性SSR鉴定标准的研制及应用

全面总结真实性鉴定的类型及与其他鉴定项目的区别,系统分析我国玉米真实性SSR鉴定标准的研制过程中的关键问题,比较不同作物品种真实性鉴定标准研制的异同,为其他作物类型及其他分子标记类型的真实性鉴定标准研制提供借鉴。玉米真实性鉴定标准在我国已得到快速推广和应用,为种子市场的繁荣和稳定提供了有力的技术支撑。     

转基因种子质量控制及认证初探

作物种子质量是决定该品种推广的关键。从国家实施种子审定绿色通道制度以来,我国以玉米为代表的作物品种呈逐年井喷式发展,而种源狭窄导致育成品种同质化严重,种子质量参差不齐,企业竞争力不足。此外,由于转基因作物在抗虫、抗病性等方面较普通种具有优势,且近年来受灾害性极端气候环境影响,外加农村劳动力转移等问题,导致农业生产效率不高。种子认证制度是控制种子质量的主要途径,是发达国家在种业发展这条道路上较为成功的制度和经验。我国种子认证工作起步较晚,转基因作物品种的推广蓄势待发,需要未雨绸缪,建立完善的溯源体系来保证转基因种子的安全性。研究转基因种子认证体系,应当做到全程可溯源,全程质量可控,并从根本上避免常见的种子质量问题。就转基因农作物获得安全证书及产业化应用中遇到的问题进行初步探究,从回交转育到转基因种子生产、销售及应用过程中潜在的问题进行分析,为建立全面切实可行的转基因种子认证方案提供指导,为转基因种子产业化提供保障。     

基于60K芯片的玉米回交群体精准背景选择策略

利用Maize 6H-60K芯片对京724/京92/京92的BC1代群体进行分子标记辅助背景选择,结合SNP数据特征和回交群体分离特征,开发出一套精准背景选择策略(ABSS:Accurate Background Selection Strategy)及相关算法。从统计结果中选取背景回复程度最高的一批单株作为下一代回交群体的亲本材料。基于Maize 6H-60K芯片分析和筛选产生的28 910个多态性位点,可以对727个样品的背景回复程度进行精细排序,样品背景回复率大部分分布在0.30～0.75(约占样品总数的94.1%),背景回复率在0.75及以上的样品比例为1.8%。通过分析回交群体重组交换规律以及背景回复率与株高的相关性,进一步验证Maize 6H-60K芯片数据和ABSS的准确性。利用Maize 6H-60K芯片结合ABSS可以精细选择背景回复程度高、重组交换频率相对较低的单株,显著提高背景选择效率,为设计玉米回交群体规模提供参考价值。     

我国智能水肥一体化系统发展面临的挑战及其对策：基于博弈论的分析

为探索解决我国目前智能水肥一体化系统存在的质量不过硬、设备不智能以及平台不兼容等问题的措施,基于利益相关者理论构建博弈论模型,从供给的角度揭示造成目前我国智能水肥一体化系统发展困境的行为和制度根源,并讨论解决这些问题的可能措施。研究表明：在当前我国智能水肥一体化系统发展水平和市场格局下,面对智能水肥一体化系统相关农机装备的同档定额补贴政策,采取低性能低价格的市场策略成为市场竞争力相对较弱的国内企业在短期内的最优选择,使得国产智能水肥一体化系统整体质量不高;产学研合作中科研人员难以获得充分激励,从而导致对水肥一体化系统智能化研发的投入不足;垄断竞争市场的现状决定了个体企业转换到标准化平台的成本大于潜在收益,导致难以形成水肥一体化系统的统一生产标准。针对上述问题与原因,本研究提出,政府应该优化补贴制度,强化对高性能水肥一体化农机的识别和补贴;完善科研机构考核机制,提升高等院校科研成果转化部门的服务动力;对企业更换产品生产标准给予补贴,引导统一市场标准的建立。     

适于二碱基重复类型SSR引物指纹分析的连续多峰算法

二碱基重复类型的SSR引物容易出现连续多峰的峰型,对指纹的正确采集造成影响。为提高此类引物指纹分析的准确性和自动化水平,本研究进行了连续多峰指纹采集算法的开发,并测试连续多峰算法与邻峰过滤、N+1峰识别、高低峰过滤和二倍体过滤等其他峰处理算法的相互作用。结果表明,连续多峰算法提高了对二碱基重复类型SSR引物的指纹读取准确性和分析效率,峰的识别和定位更加准确,峰高估值更加真实反映引物扩增情况,连续多峰峰错误识别率由50%以上降低到1%以内,识别精度由2~4 bp提高到1 bp以内,整体分析时间缩短了30%以上;通过调整参数等方式,保证了连续多峰算法与其他峰处理算法的相互协调。连续多峰算法解决了连续多峰的识别、定位及峰高估计的问题,改善了二碱基重复类型的SSR引物的指纹采集效果,消除了基因组上多态性最高、应用最广泛的二碱基重复类型SSR引物的应用限制,为SSR引物在实践中更好的应用提供了重要技术支撑。