玉米opaque2近等基因系中相关基因的表达量分析

Opaque2(O2)基因编码产生OPAQUE2蛋白,该蛋白为碱性亮氨酸拉链家族的一种转录因子,可作用于基因的启动区,调控基因的转录。辽2345/o2为本实验室构建的辽2345的opaque2(o2)基因回交导入系,蛋白组学分析表明,辽2345与辽2345/o2在授粉后18 d的胚乳细胞中表达蛋白的种类和数量存在很大差异,从中筛选出差异较明显的9种蛋白质。为了进一步验证O2与9种蛋白间的作用关系,应用相对荧光定量PCR的方法对9种蛋白进行了RNA水平表达量的检测。结果表明,在胚乳发育过程中Chfi很可能受到O2的抑制作用,O2很可能对Ubc、Lgl、Sdh、LOC541920、Shmt、Ppdk等基因存在某种促进或激活作用。     

玉米雄穗相关性状QTL分析

以掖478和齐319构建染色体片段代换系群体（CSSLs）,分析石家庄、新乡、昌平、顺义4个地点的雄穗主轴长（TL）和雄穗分枝数（TBN）的表型鉴定数据。结果表明,在2个以上环境中共检测到27个雄穗主轴长QTL,分布在1、2、3、4、5、7、8、9和10号染色体上,其中,1号染色体上雄穗主轴长QTL位点最多;共检测到23个雄穗分枝数QTL,分别位于1、2、4、6、7、8和10号染色体,其中,1号染色体上雄穗分枝数QTL位点最多。验证了北方春玉米环境稳定的3个雄穗主轴长QTL和10个雄穗分枝数QTL,发掘到黄淮海环境特异的5个雄穗主轴长QTL和3个雄穗分枝数QTL。在4个环境下均能检测到5个雄穗主轴长QTL（qTL1-3、qTL1-4、qTL2-1、qTL3和qTL4-2）和1个雄穗分枝数QTL（qTBN1-7）,可为控制雄穗主要性状的基因克隆和机理解析提供参考。     

抗玉米螟基因Cry1A.301原核表达和玉米遗传转化

增强玉米品种的抗虫性是减少玉米螟为害、提高玉米产量的有效途径。通过密码子优化改造获得抗虫基因Cry1A.301,构建原核表达载体pET30a-Cry1A.301,进行蛋白免疫学、ELISA检测以及玉米螟抗性生测。结果表明,原核表达载体中Cry1A.301蛋白高效表达,且7d后杀虫效率达100%。通过Cry1A.301基因与植物表达载体CPB连接,构建CPB-35S∶∶Cry1A.301-35S∶∶bar载体进行农杆菌介导的玉米萌动胚遗传转化,得到12株T0代转基因植株。T0代植株叶片中目的基因、筛选标记bar基因的PCR检测与蛋白免疫学检测结果表明,Cry1A.301基因已经整合到玉米基因组并表达。     

1970s～2000s玉米主栽品种灌浆与脱水速率研究

1970s推广玉米单交种,标志着我国利用玉米杂种优势育种从选育双交种转向选育单交种为主的阶段。不同年代玉米单交种的灌浆与脱水速率随着年代的更替所呈现的变化规律尚未引起关注。试验于2013年在中国农业科学院试验基地进行,以1970s~2000s大面积推广的14份单交种为试验材料,对不同年代玉米单交种各个时期的子粒、苞叶、穗轴含水量进行分析,计算和分析子粒、穗轴和苞叶的脱水速率及子粒灌浆速率。结果表明,2000年以后审定的新品种子粒灌浆速率快于以前的老品种;新品种的子粒百粒干重高于老品种;新品种的穗轴、苞叶和子粒的含水量均高于老品种。穗轴脱水速率则老品种明显快于新品种;子粒、苞叶脱水速率在不同年代品种之间并无明显差异。     

中国不同年代主推玉米品种品质性状的变化趋势

【目的】以中国20世纪50年代以来各时期生产上大面积应用的主要推广品种为材料,研究中国玉米主推品种籽粒品质性状的变化趋势,以期为未来的优质玉米品种选育提供参考。【方法】选取1950-2000年代各时期生产上大面积推广的品种共35个,种植在中国农业科学院作物科学研究所顺义试验基地,随机区组设计,每个品种种植5行,3次重复,选中间2行收获,收获后考察每小区籽粒产量、容重,利用近红外光谱分析仪测定籽粒中淀粉、蛋白质与脂肪的含量。对所有品种的品质性状、产量进行方差分析,同时对品质性状与产量间的相关性进行分析。根据每个年代的各品质性状、产量的平均值进行回归分析,研究品质性状与产量随年代的变化趋势。【结果】年代内,玉米品种淀粉含量、蛋白质含量与容重的变异系数均在10%以下,脂肪含量的变异系数在9.54%-18.74%,产量的变异系数为4.53%-33.33%,表明每个年代内不同品种的淀粉含量、蛋白质含量、容重差异较小,脂肪含量与产量变异幅度较大。年代间的产量呈极显著差异,淀粉含量、蛋白质含量和容重在年代间的差异也呈极显著水平,但脂肪含量差异不显著。1950-2000年代主推玉米品种的产量随着年代变化呈逐渐上升趋势,平均每10年上升871 kg•hm-2;淀粉含量随着年代变化总体呈上升的趋势,平均每10年上升0.25%;蛋白质含量随年代变化呈逐渐下降趋势,平均每10年下降0.31%;容重随年代变化总体呈上升趋势,平均每10年上升5.97 g•L-1。淀粉含量与产量呈显著正相关（r=0.493）,蛋白质含量与产量呈显著负相关（r=-0.678）。由以上说明,1950-2000年代玉米主推品种淀粉含量的上升,蛋白质含量的下降与产量的提高具有相关性。【结论】1950-2000年代主推玉米品种的产量得到大幅度提高,淀粉含量与容重有所提高,蛋白质含量稍有下降趋势,脂肪含量没有显著变化。     

玉米株高QTL定位研究进展

株高作为玉米的重要农艺性状,对产量、耐肥性、抗倒伏影响显著。随着分子生物学的发展,针对玉米株高性状开展了大量研究工作。总结玉米株高相关的QTL定位和基因克隆研究进展,并采用元分析技术对187个信息完整的玉米株高QTL定位结果进行整合分析,获得10个一致性QTL,并在一致性QTL置信区间内发掘可能参与玉米株高调控的候选基因。     

玉米雄穗分枝数主效QTL qTBN7定位分析

染色体片段导入系群体作为次级作图群体,其遗传背景上仅有1～2个染色体片段来源于供体亲本,是精细定位控制复杂数量性状位点的理想材料。以掖478为遗传背景、齐319为供体亲本的染色体片段导入系CL103为父本,与背景亲本回交并自交构建含955个单株的F_2分离群体,对控制玉米雄穗分枝数的主效QTL开展精细定位。结果表明,2017年北京昌平环境下,两个亲本雄穗分枝差异数达极显著水平,CL103平均雄穗分枝数为24.30,掖478平均雄穗分枝数为18.20,F_2群体平均雄穗分枝数为22.03。参考B73RefGen_v3,利用完备区间作图法将qTBN7精细定位在第7染色体物理位置110 088 645～110 160 101 bp区域内,LOD值为25.06,解释11.47%的表型变异,该区间包含14个候选基因,包括已报道的控制玉米雄穗分枝数的基因ramosa1(ra1)。     

玉米穗位高全基因组关联分析及其候选基因预测

利用41 101个SNP标记对159份我国玉米自交系进行全基因组分析.通过控制群体结构和亲缘关系,采取混合线性模型,检测到7个与穗位高显著相关SNP(P ＜0.0001),并确定7个候选基因,其注释功能有GABA-B受体活性、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性、组蛋白-赖氨酸N-甲基转移酶活性、转运活性、翻译起始因子活性和酰胺基tRNA水解酶活性.利用BioMercator2-1软件将收集的137个稳位高QTL整合至IBM2 2008Neighbors玉米遗传图谱上,确定19个“一致性”QTL,结合分析7个与穗位高显著相关的SNP位点信息,获得2个候选基因.     

玉米自交系萌发期与苗期的耐旱性评价

以24份玉米自交系为试验材料,在玉米萌发期通过PEG-6000(聚乙二醇-6000)模拟干旱胁迫的方法,以胚芽长与胚根长伤害率来评价萌发期的耐旱性,并且通过温室内不漏水塑料杯控制浇水的方法,以不同土壤相对含水量下苗高、茎粗和叶绿素含量的伤害率及复水后幼苗存活率来评价苗期的耐旱性。结果表明,在萌发期自交系齐318、丹599和K22具有较强的耐旱性;在苗期自交系丹599、SH15、旱21、K22、丹3130等具有较强的耐旱性。     

玉米Opaque-2基因在毕赤酵母中的表达

从玉米自交系辽2345授粉后18 d的胚乳中提取总RNA,经反转录后得到第一链cDNA,利用Opaque-2基因的特异引物克隆出该基因的全编码区,将该编码区的全序列以正确的阅读框架利用Infusion同源重组的方法亚克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9的α因子下游,并置于AOXⅠ启动子控制下,利用pPIC9表达载体上的特异引物进行PCR鉴定,鉴定后的重组质粒用Bgl Ⅱ酶切线性化后,电转化导入甲醇型毕赤酵母菌株GS₁15中,利用MM、MD和菌落PCR的方法筛选出Mut⁺表型,得到的重组子以甲醇诱导表达蛋白。经SDS-PAGE结果显示,Opaque-2蛋白得到表达,其相对分子质量（Mr）约为47 KD。