玉米温敏核雄性不育系育性转换的生态机制研究

采用分期播种、叶龄调查以及花粉镜检等方法,对玉米温敏核雄性不育系琼68 ms育性转换的生态机制进行了研究,发现琼68 ms的育性变化主要受温度影响,日最高温度是其育性转换的主要因素,表现为高温不育,低温可育,育性转换的温度范围为30~33℃,雄穗发育的小穗分化期是对温度敏感的关键时期.     

玉米籽粒淀粉粒密度基因tw1的精细定位

【目的】淀粉粒密度影响籽粒容重,通过对一个玉米籽粒淀粉粒密度突变体Mrd进行鉴定和精细定位,为容重相关基因的克隆和功能验证奠定基础。【方法】以育种选系过程中发现的一个淀粉粒密度突变体Mrd为材料,利用近红外光谱分析仪检测其籽粒内部化学成分的变化,用扫描电镜观察授粉后18-45 d正常籽粒和突变籽粒中淀粉粒形态的差异;于2014-2016年分别在河南郑州和原阳以及海南三亚种植Mrd与B73的杂交组合及F₂和BC₁分离群体,并对其进行遗传分析;使用来自maizeGDB（http://www.maizegdb.org）的覆盖全基因组的1 000对SSR引物,通过集团分离分析法（bulked segregation analysis,BSA）筛选与目的基因紧密连锁的标记,实现目的基因的初步定位;并在该定位区间内开发新的标记,对从38 000 BC₁分离群体中筛选出的交换单株进行基因型分析,实现目的基因的精细定位;通过候选基因序列分析、功能预测和等位性测验确定首选候选基因。【结果】该突变体籽粒较正常籽粒体积变小,比重增加;细胞学和化学组份分析结果表明,与野生型籽粒相比,突变体籽粒中的粗蛋白含量降低,粗淀粉含量没有显著变化,淀粉粒形状不规则且变小、密度增加,可能是导致籽粒容重变大的原因;对授粉后不同天数籽粒内部淀粉粒结构的观察显示,突变体籽粒淀粉粒的密度比正常籽粒密度大,并随发育进程不断增加;对Mrd与B73的F₂及测交后代分离群体的遗传分析结果表明,Mrd籽粒突变是由单隐性基因（命名为tw1）控制的;该基因首先被定位在第6染色体的SSR标记umc1105和bnlg1154之间,物理距离为22 Mb;利用上述2个标记对BC₁群体进行交换单株筛选,并开发标记,将该基因定位于SSR标记B3和A47之间,物理距离为0.2 Mb;在该候选区段内有包含su2在内的3个候选基因,等位性测验结果表明,tw1与su2不是等位基因;候选基因序列分析和功能预测结果表明GRMZM2G042607编码的蛋白具有碳水化合物识别结构域,在种子中对碳水化合物的储藏起沉积作用,是tw1最可能的候选基因。【结论】实现了籽粒淀粉粒密度突变性状基因tw1的精细定位,并确定了候选基因为编码一种β-1,3半乳糖基转移酶的GRMZM2G042607。     

龙眼ELF4同源基因的克隆与功能研究

以‘红核子’龙眼（Dimocarpus longan）叶芽为材料,克隆了ELF4同源基因DlELF4-1和DlELF4-2的cDNA全长序列,对序列进行了生物信息学分析,并通过转化拟南芥以及实时荧光定量PCR研究基因功能。蛋白序列比对结果表明,DlELF4-2与AtELF4-L1有较高相似度,而DlELF4-1与AtELF4相似度更高;构建两个基因的植物表达载体转化拟南芥,转基因植株都表现出延迟开花以及不定根生长的现象,表明DlELF4-1和DlELF4-2可能有抑制开花和促进生长素合成功能;DlELF4-1和DlELF4-2在龙眼花芽分化过程的表达模式不同,推测其在龙眼花芽分化过程中有不同的功能。     

玉米黄改骨干系植株性状的利用潜力评价

利用NCII设计,对玉米生产上常用的5个骨干黄改系的株型性状进行配合力及遗传参数分析。结果表明,株高与雄穗长呈极显著正相关,与雄穗分枝数呈极显著负相关;雄穗分枝数与雄穗长、穗位高和棒三叶夹角呈极显著负相关。雄穗长、雄穗分枝数和穗位高的遗传力较高,适宜在早代选择;株高和棒三叶夹角的遗传力较低,适宜在高代进行选择。黄改系lx9801的株高和雄穗长一般配合力高,特殊配合力方差大,在杂交组合的株高和雄穗长选配中具有重要的利用价值;浚926和浚928的利用应注意改良其穗位偏高的缺点。自交系昌7-2在株高上的特殊配合力和总配合力效应都较好,雄穗分枝数多,适合作父本;自交系K17的株高特殊配合力方差大,穗位高的总配合力效应小,在降低穗位高方面具有较大的利用潜力。     

玉米种子萌发相关性状的全基因组关联分析

种子萌发是出苗的前提, 对玉米产量影响重大。为了解玉米种子萌发相关性状的遗传机制, 本研究对476份玉米自交系种子萌发相关的6个性状进行调查, 结合125万个(1.25M) SNP标记, 利用3种统计模型(Q, K, Q+K)进行全基因关联分析(GWAS)。结果表明K模型能够较好地评价吸胀前重量、吸胀前体积、吸胀后重量、吸胀后体积和吸胀体积5个性状; Q+K模型能更好地评价吸胀重量性状。基于这6个性状的最优模型的GWAS结果, 共检测到15个种子萌发相关性状的显著SNP, 15个SNP对应6个QTL, 集中分布在玉米第3、第6、第7和第10染色体上, QTL内单个SNP能解释的表型变异为5.09%~7.85%。其中5个QTL可在多个生物学重复中被检测到。以最显著SNP所在基因或附近基因作为QTL的候选基因, 共筛选到6个最可能的候选基因。GRMZM2G148411是吸胀后重量、吸胀重量和吸胀体积3个性状共同鉴定到的QTL候选基因, 根据基因的功能注释, 该基因编码一个包含TLD-domain的钙离子结合蛋白, 可能是一种调控种子休眠与萌发的信号分子。本研究鉴定的QTL为解析玉米种子萌发的遗传机制和相应功能标记的开发奠定了基础。     

玉米MIR基因转录起始位点预测方法研究

MIR基因是由RNA聚合酶Ⅱ指导转录的,其核心启动子区域具有保守的顺式作用因子,主要是基因-30的TATA和-75的CAAT的特征,开发出一种转录起始位点的预测方法.利用该预测方法,对用深度测序技术获得的玉米胚萌发阶段杂种优势相关miRNA的编码MIR基因进行了顺式作用元件分析,得到了其转录起始位点和启动子区序列特征.同时,利用5'RACE技术对预测的一些转录起始位点进行了验证,证明该预测方法是可行的.