吉林省玉米种质基础及2001~2013年品种推广分析

通过剖析1979～2013年吉林省审定的640份玉米品种及其双亲遗传基础,总结归纳吉林省玉米种质类群的划分及衍生系谱。研究2001～2013年吉林省玉米品种推广情况,对吉林省玉米新品种的培育及玉米生产进行综合评价,为吉林省玉米种业发展提出建议。     

大豆GmGBPl基因参与暗形态建成反应

于2012-2013年对GmGBPl过表达烟草植株的研究结果表明该基因在黑暗下促进植株的黄化,抑制子叶的展开、促进下胚轴的伸长。并且Gm,GBP1启动子启动GUS在转基因拟南芥中表达,GUS染色结果表明大豆GmGBPl启动子表达受黑暗强烈诱导,综上所述,该基因可能参与大豆暗形态建成过程。     

玉米中绒毡层发育调控基因ZmUdt1克隆的生物信息学分析

为了研究玉米中绒毡层发育调控基因Udt1的功能与作用,进行生物信息学分析,通过利用Udt1基因培育雄性不育的玉米新品种,来提高杂交种纯度和种质质量并缩短育种年限。该试验采用已知的水稻OsUdt1基因(AY953870.1)为参考序列,使用同源克隆的方式在玉米基因组中得到同源性最高的基因BT068494.1(GenBank),并利用生物信息学方法预测该基因的各级结构以及生物学功能等,同时使用MEGA 7.0程序软件构建分子系统进化树。ZmUdt1基因位于玉米的第2条染色体上,ZmUdt1蛋白由219个氨基酸构成,蛋白的相对分子量为24.48 ku,等电点为5.35,属于亲水蛋白;主要由α-螺旋与无规则卷曲构成二级结构,其三级结构与水稻OsUdt1蛋白的三级结构基本一致,属于HLH超级家族,没有信号肽以及跨膜结构;亚细胞定位预测该蛋白位于细胞核中的可能性较大;通过预测,该蛋白具有翻译、复制与转录、转录调控信号转导等功能,具有17个磷酸化修饰位点,而是否具有其他功能尚没有确定。系统进化树表明,玉米与水稻、高粱等物种遗传距离最近,且与拟南芥的DYT1蛋白也有一定的遗传相关性。通过预测和比较,ZmUdt1和OsUdt1蛋白在结构和功能上具有极高的相似性。研究结果可为进一步研究ZmUdt1蛋白的功能与作用,以及创新玉米的雄性不育系提供理论依据。     

大豆GmGBPl在GA调控开花过程中的功能分析

从大豆中克隆得到一个编码SKIP蛋白的基因,命名为GmGBPl。通过研究外施赤霉素对GmGBPl过表达拟南芥植株表型及相关基因表达量的影响,探讨了该基因在GA3调控开花过程中的功能。结果表明,过表达GmGBPl植株对赤霉素的敏感性加强,植株开花时间显著提早,开花相关基因的相对表达量明显提高,而与野生型相比,GA3生物合成途径关键酶基因GA3ox和GA20ox的相对表达量下降明显。初步证实GmGBPl为GA开花信号途径中的正向调控因子,负调节植物赤霉素的生物合成。     

玉米雄性不育基因Zmms1的同源克隆及生物信息学分析

利用水稻雄性不育相关基因Osms1同源克隆玉米中的同源基因Zmms1,用生物信息学方法对水稻Osms1及玉米Zmms1基因核苷酸序列以及蛋白质结构、亲水性和疏水性及进化树等进行分析。结果表明,水稻雄性不育相关基因Osms1编码区长度为2 232 bp,编码679个氨基酸,Zmms1编码区长度为2 461 bp,编码670个氨基酸。通过对ms1蛋白功能结构域进行分析发现,Zmms1和Osms1同为PHD-ZF超家族成员,二者具有相同的功能结构域和近似的三级结构,因此推测,Zmms1可能与Osms1具有相似的功能。     

玉米ZmNAC6基因克隆及盐碱逆境胁迫下的表达分析

在NCBI数据库中,利用水稻中耐盐碱基因OsNAC6的序列进行BLAST,获得该基因在玉米中的同源基因ZmNAC6,并对该基因进行进化树分析,同时根据该基因的CDS区设计特异引物,并对玉米杂交品种吉单96和其双亲自交系进行扩增筛选,进一步分析基因ZmNAC6在3个浓度水平的NaHCO_3(0、50 mmol/L,100 mmol/L)胁迫下的表达差异。结果表明:ZmNAC6基因在吉单96及其父本存在,实现了该基因的有效聚合,并且在盐碱胁迫下该基因在吉单96的表达量都随着盐碱浓度的升高而升高,初步判断该基因可能在吉单96的耐盐碱过程中起到正向调控作用。     

大豆GmRAV基因与暗形态建成相关

实时定量PCR(RT-PCR)研究表明大豆GmRAV基因表达受黑暗强烈诱导,转基因烟草研究发现该基因在黑暗下促进植株的黄化,抑制子叶的展开和促进下胚轴的伸长,说明该基因可能参与大豆暗形态建成过程.     

花粉致死基因ZmAA1对玉米遗传转化的研究

为了研究花粉致死基因ZmAA1的功能,进而创制转ZmAA1基因玉米不育新材料。在Gen Bank中找到花粉致死基因ZmAA1及启动子Pg47,并在目的片段的上下游设计増加酶切位点,基因合成构建到克隆载体puc57上,采用传统酶切连接的方法构建了植物表达载体pCAMBIA3300-Pg47-ZmAA1-35S-bar,并利用农杆菌介导法转化优良玉米自交系郑58萌动胚。成功构建植物表达载体pCAMBIA3300-Pg47-ZmAA1-35S-bar;共获得94株除草剂抗性植株,其中47株目的片段PCR呈阳性反应,对温室中表现为花粉败育的PCR阳性植株进行目的片段及筛选标记bar基因RT-PCR与蛋白免疫学试纸条检测,结果表明,花粉致死基因ZmAA1及启动子Pg47已经整合到玉米基因组并表达。     

玉米耐冷基因ZmCOLD1的结构和表达模式分析

低温冷害是影响玉米生产的重要环境因素之一。基于水稻中调控耐低温的OsCOLD1基因编码序列,通过Blast比对获得高度同源的玉米ZmCOLD1基因编码序列,进而对ZmCOLD1基因的分子特征和编码蛋白的亚细胞定位进行分析,并进行ZmCOLD1基因过表达遗传转化载体的构建。结果表明,ZmCOLD1基因编码区长度为1 647 bp,编码548个氨基酸,理论等电点(pI)4.95,估计分子量为137 457.13 Da,属疏水蛋白。利用ClustalX进行蛋白质序列的比对,进行ZmCOLD1基因系统进化树分析,ZmCOLD1氨基酸序列与水稻的亲缘关系较近。通过构建目的蛋白与GFP融合的表达载体pCAMBIA1302-GFP-ZmCOLD1并注射烟草,发现ZmCOLD1蛋白主要集中在细胞质膜中。     

玉米子粒主要营养成分合成调控研究进展

玉米具有广泛的用途,玉米不仅可以作为食品,同时也是重要的加工原料。淀粉、蛋白质、脂肪是玉米子粒中最主要的3种营养物质。三者之间在含量及机构上相互影响,不仅影响玉米子粒产量,同时影响玉米的营养品质。因此,深入了解玉米子粒不同的化学成分含量及其相互关系,可以为玉米品种选育提供理论依据。本研究系统阐述玉米子粒中淀粉、蛋白质、脂肪的结构组成和合成途径以及相关功能基因的研究进展,为玉米子粒品质研究提供参考。