基于Maize6H-60K芯片精准分型的玉米DH群体遗传规律研究

为解析玉米双单倍体（doubled haploid,DH）群体的遗传规律,使用自主研发的精准分型策略对‘先玉335’DH群体的Maize6H-60K芯片结果进行筛选校正和解析。结果表明：1）通过剔除单态、杂合、缺失标记,使用精准分型策略对标记准确聚类,获得的18 947个SNPs标记覆盖玉米全基因组。2）该群体在10条染色体上平均交换次数为1.84～1.03次,在6号染色体随体区域的交换次数显著减少。3）该群体在1、2、3、8号染色体上存在明显的偏分离现象;通过高频次、高密度的交换,染色体两臂端粒区域理论分离系数表现出回归到50%的趋势。利用获得的重组交换及分离规律可提高从DH群体中筛选到预期育种材料的准确性。     

世界转基因玉米商业化种植概况（1996～2007）

自转基因作物商业化种植以来产生巨大的经济和社会效益.本文就世界转基因玉米从1996年开始商业化种植到2007年的种植情况做一概述,并对其未来发展前景进行了展望.     

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。     

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。     

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。     

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。     

适于玉米杂交种复杂样品纯度鉴定的SSR复合检测方案的建立

为了解决玉米复杂样品纯度中存在遗传不稳定及回交株等难以鉴定的问题,通过分析3 998份国家和省级审定玉米品种,结合快速提取、多重扩增体系等技术,构建一套适用于复杂样品纯度检测的复合检测方案。分析53份不同来源的郑单958纯度测试样品,结果表明,对于复杂样品使用单个位点进行纯度判定时,不同位点间结果会有较大差别,使用3个或3个以上位点综合判定时能够有效获得准确稳定的纯度检测结果。复合检测方案能够在时间和成本未大幅增加、仅增加少数引物的条件下获得多个SSR标记指纹,使复杂样品得到更加全面、精准解析,从而为种子生产中复杂样品的质量问题提供解决方案。     

混株方案在玉米自交系纯度检测中的可行性

本研究以‘京724’、‘京2416’、‘MC121’和80份自交系为材料,基于SSR标记探究混株法在自交系纯度检测中的可行性。采用梯度混株法确定适用于纯度检测的最适混株数量,来减少前期样品处理的工作量。结果表明,80份自交系中的异型株大多是同母本杂交种,与亲本有一条共同带型,少数异型株为其他自交系。在9株自交系中混合1株同母本杂交种能够准确地扩增出异源DNA;19株自交系中混合1个其他自交系能够准确扩增出异源DNA。在混合同母本杂交种的混株检测中,异源DNA占比3.3%以下时异型带不能被准确识别,占比5%以下3.3%以上时在1、4、8和9这4对引物可以识别出异型带,占比5%以上时异型带能够被准确识别。此方法可以应用到玉米自交系纯度检测中,满足实际应用中对自交系检测快速准确的需求。     

快速多重SSR法在玉米种子纯度鉴定中的分析

近几年,随着中国玉米品种数量的激增,对制种基地玉米种子纯度质量检测提出了新的挑战。为更快、更准确地鉴定玉米种子纯度中的自交苗和异型株,本研究采用9对优异SSR引物,建立了快速PCR程序,可在28 min内完成PCR扩增。采用TaKaRa Multiplex PCR assay kit体系,基于快速PCR和多重PCR,建立了快速9重PCR体系,结合碱裂解DNA提取法和荧光毛细管电泳,1 h 30 min内可完成SSR纯度鉴定基因分型全流程。采用快速9重PCR体系对一份96粒‘郑单958’检测样品进行纯度鉴定,共检测出93个正常个体,2个自交个体,1个异型株,鉴定结果与常规PCR结果完全一致。该快速PCR体系扩增结果稳定、重复性强、节约成本、峰型易判断,能大大提高检测工作效率,对种子纯度鉴定、品种真实性检测以及SSR基因型检测有较高应用价值及前景。