重离子辐射诱导玉米突变体I478的特性研究

通过田间试验,对玉米自交系掖478和经重离子辐射掖478干种子所获得的突变体1478的主要农艺性状和配合力进行了比较分析,结果表明：（1）1478植株形态发生明显改变,主要表现出株高、穗位高显著增加,气生根颜色发生改变;（2）1478的果穗性状总体变好,果穗长度、行粒数、穗粒数、穗粒重等性状极显著优于自交系掖478,但其果穗穗行数显著少于自交系掖478;（3）1478的主要生育时期如抽雄期、开花期、成熟期显著迟于自交系掖478;（4）自交系掖478配制组合的穗行数、穗粗、出籽率的平均值大于突变体1478配制组合的相应性状的平均值,突变体1478配制组合的单穗重、穗长、行粒数、百粒重、秃顶长度大于自交系掖478配制组合的相应性状的平均值。突变体1478一般配合力好,组合1478×N172单穗重量极显著高于临奥1号,单穗重量比临奥1号增加9．6％,可继续对该组合进行鉴定。     

基于掖478导入系的玉米百粒重QTL鉴定

玉米百粒重是产量性状的主要组成因子,对其控制位点进行QTL鉴定或基因克隆,将有益于其遗传控制的研究和分子育种的实施。本研究以导入系SL19-41为材料,该导入系是以我国玉米育种中广泛应用的骨干自交系掖478(Ye478)为遗传背景导入QB80染色体片段的纯合系。使用该导入系与Ye478杂交构建分离群体(F2、F2:3家系和BC1F1),通过3个环境下的田间试验,利用Ici Mapping的逐步回归区间作图法进行百粒重QTL定位,以及进行QTL位点连锁标记的表型效应分析。结果表明:鉴定了2个百粒重QTL位点,其中位于第4染色体bnlg1784~umc1194区间QTL位点q KW4-1在3个环境下均被检测到,可解释的表型变异为6.74%~17.81%,阐明了导入系SL19-41百粒重性状的遗传机制,同时也获得了改良版的Ye478(Ye478QB80),为玉米百粒重的遗传改良提供有益的分子标记,也为克隆百粒重基因提供材料来源。     

重离子辐照玉米种子引起的基因组DNA变异分析

利用HI-13串列加速器产生的10 Gy、20 Gy、30 Gy和50 Gy ~7Li和~(12)C重离子束对玉米自交系478的干种子进行辐照,并用RAPD分析技术分析其变异情况.结果表明重离子~7Li和~(12)C辐照玉米种子可引起当代基因组DNA水平上的变异,一定范围内变异频率与注入剂量有关,在相同剂量下~7Li离子辐照的诱变率高于~(12)C离子辐照.     

利用SSR标记研究不同来源的同名玉米骨干自交系的遗传同一性和遗传差异

从分子水平上阐明不同单位保存的同一份种质资源的遗传同一性和遗传差异对种质资源的保存和利用有重要意义.本研究利用116对SSR引物对不同来源的5个玉米骨干自交系(黄早四、掖478、Mo17、丹340和自330,共39份材料)进行了鉴定,共检测到400个等位变异,每对引物可以检测到1～4个等位变异,平均为3.45个.5个自交系中每个自交系间检测的等位变异在156～228个,5个自交系同名材料之间遗传相似系数变化范围为0.7～0.9.聚类分析结果表明,在供试自交系中黄早四、掖478、Mo17等3个材料的同名自交系能很好地聚为一类,且遗传相似系数很高.丹340和自330的同名材料在聚类时个别材料互有交叉,在利用时需要注意.     

中国骨干玉米自交系抗旱性分析与评价

在新疆典型干旱、半干旱地区,通过玉米自交系的14个主要产量性状对干旱胁迫的响应特征进行分析,用主成分分析法筛选其抗旱性的主要鉴定指标,并采用抗旱系数和抗旱指数对自交系的抗旱性进行聚类分析,综合评价47份自交系的抗旱性。结果显示:(1)干旱导致玉米自交系株高、穗位高、叶绿素含量降低,果穗短小,秃尖增大,穗行数和行粒数减小,千粒重和穗粒重降低,最终造成产量下降。(2)各自交系抗旱性强弱与干旱条件下的穗粒重、穗粗、行粒数、千粒重、株高、穗位高、穗长、秃尖长、穗行数、叶绿素含量等性状具有较密切的关系,其中抗旱性表现较好的自交系是掖52106、英64、478等,其次是Mo17Ht、Mo17、丹340、郑58、X178、C103等。研究表明,在育种实践中,田间自交系抗旱性筛选应以穗粒重、穗粗、行粒数、千粒重、株高、穗位高、穗长、秃尖长、穗行数、叶绿素含量等为主要指标,并结合产量抗旱系数、抗旱指数对自交系抗旱性进行综合评价。     

玉米P25自交系抗锈病基因的遗传分析及SSR分子标记定位

以玉米南方型锈病免疫自交系P2 5和感病自交系F3 4 9及F1、F2 、B1和B2 为材料 ,采用主基因 多基因混合遗传模型研究了P2 5的抗病遗传规律。结果表明 :自交系P2 5的抗病基因为一主基因 ,表现为加性效应 ,没有检测出多基因 ,其在F2 、B1和B2 群体的遗传率分别为 81 88%、38 14 %和 5 5 1%。利用SSR分子标记技术 ,以组合P2 5×F3 4 9的F2 :3 家系作为构图群体 ,构建了玉米SSR遗传连锁图谱 ,并将玉米抗南方型锈病基因定位于 10号染色体上 ,与phi0 5 9标记的遗传距离为 5 8cM。     

玉米耐冷性的数值分类研究

1928年,Sellschop和Salman研究了起源于热带的若干农作物的耐冷性反应,将其分为抗冷类型、中间类型和敏感类型。玉米是喜温作物,玉米种植受温度制约。随玉米耐冷性研究不断深入,运用多因子试验综合评估玉米耐冷性,为选育耐冷玉米品种提供依据。我们研究了8个玉米自交系的52个耐冷特征,结果表明,玉米自交系可分为耐冷性强、中等和弱三种类型。     

玉米茎秆高糖种质资源筛选与评价

以151个玉米自交系为材料,对玉米茎秆高糖种质资源进行了筛选与评价。结果表明,自交系茎秆含糖量(B rix)变化范围为3.5%～16.9%,能为茎秆高糖玉米新品种选育所利用的自交系(B rix≥10%)种质资源比较丰富,约占测定自交系总数43.1%。通过聚类分析,151个玉米自交系按茎秆含糖量差异可分为3大类,第3类属于茎秆高糖类型(12.3%～16.9%),共有22个自交系,这一类群种质可能是培育茎秆高糖玉米新品种的重要亲本材料,其中78599-1-550、78599-2、YXD053-646、Y53-245、预CY509等5个自交系尤其适合作为茎秆高糖玉米育种亲本。     

一个新矮生玉米种质资源的发现与遗传鉴定

玉米矮生种质资源在育种工作中具有重要的利用价值。2002年在玉米种质资源扩繁与鉴定过程中,从玉米自交系K36中发现一株矮生突变体。随后通过连续自交,获得了纯合一致、稳定的矮生自交系,命名为矮2003。该矮秆材料在北京表现株高62．1cm,植株清秀,茎秆坚硬,结实正常。于不同时期用不同浓度赤霉素处理该材料显示其对赤霉素反应不敏感。矮2003与正常玉米自交系测交F1呈现高秆,F2与BC1高、矮秆分离比例分别符合3：1与1：1,遗传分析表明其矮生性状受一对主效单基因控制,表现为隐性遗传。所携带的矮生基因不同于已报道的玉米Dwarf8等。     

吉林省部分玉米种质资源抗玉米弯孢菌叶斑病鉴定研究

玉米弯孢菌叶斑病主要是由弯孢菌（Curvularia lunata）引起的侵染性病害。近年来,该病害在我国玉米主产区发生面积逐年扩大,已成为玉米重要病害之一。本文研究了吉林省主要玉米杂交种和自交系抗病性差异,结果表明：玉米杂交种间以及自交系间抗病性差异明显;吉63、黄早4、自330、丹9046、丹9041、铁7922、掖478、沈5003、丹340和E28等一批应用多年的种质资源均为感病类型（MS-HS）;而新选育的各类群一些种质和具有热带、亚热带血缘的78599等一些外来种质资源均为抗病类型（R～HR）。杂交种的抗病性与双亲的抗病性有密切关系;玉米杂交种苗期较抗病,抽丝期极为感病,这表明杂交种抗性随植株生长而递减。     

转SAMS基因玉米自交系获得及抗旱性分析

以玉米自交系‘掖478’的茎尖为受体,采用农杆菌介导法将小麦抗旱SAMS基因转入玉米中,用PCR和RT-PCR法对转化玉米进行检测,并以18%PEG-6000模拟水分胁迫对T1代转基因玉米和非转基因玉米进行抗旱性分析。结果显示:(1)共转化518个玉米芽,得到453株转化苗。获得T0代阳性植株16株,转化率为3.53%,有14株自交结实,经RT-PCR检测,T1代转基因玉米有9个株系为稳定遗传阳性株系。(2)在同一水分胁迫时间下,转基因玉米的叶片相对含水量、叶绿素含量、脯氨酸含量和SOD活性均高于非转基因玉米,而转基因玉米叶片的电导率、MDA含量均低于非转基因玉米。在60 h水分胁迫处理下,转基因玉米叶片相对含水量、叶绿素含量、脯氨酸含量和SOD活性比非转基因玉米上升8.16%、20.02%、32.21%、22.77%,而转基因玉米叶片的电导率、MDA含量比非转基因玉米下降14.38%、29.41%。研究表明,通过导入SAMS基因,可以提高玉米的抗旱性。     

RAPD技术在玉米自交系亲缘关系研究中的应用

通过对我国正在使用的１２个玉米骨干自交系的ＲＡＰＤ分析,从２２０个Ｏｐｅｒｏｎ引物中筛选出１２个能产生稳定的遗传多态性的引物,利用这些引物扩增出的指纹图谱,进行聚类分析,可将全部供试自交系分成３个类群,第１类群包括黄早４系统的５个自交系;第２类群包括４７８和４８８两个姊妹系;第３类群包括５个关系较远的自交系,其中３个来自美国,１个是全部中国血统,１个既有美国血统又有中国血统。这个结果与根据各个自交     

Sequence Polymorphism Characteristics in the See2β Gene from Maize Key Inbred Lines and Derived Lines in China

Research on the sequence polymorphism characteristics of key genes is important in the early identification of maize inbred lines. The See2β gene functions in remobilizing leaf nitrogen and exporting it to developing grain during foliar senescence. We analyzed See2β sequences from 49 inbred lines representing four key lines and their derivatives: Huangzaosi, Mo17, Dan340, and Ye478. We found that the See2β gene had one insertion and two deletions in most Huangzaosi lines and three insertions in the Mo17 group; that the Huangzaosi, Dan340, and Ye478 lines, but not the Mo17 line, had unique indels; and that the See2β gene in lines derived from the same key inbred line had higher sequence homology, according to phenetic analysis of the inbred lines derived from Huangzaosi and Mo17. Thus, a candidate inbred line could be preliminarily identified using markers closely linked to the See2β gene combined with sequence alignment of See2β.     

Patterns of genomic variation in Chinese maize inbred lines and implications for genetic improvement

Key message

Genetic relationships among Chinese maize germplasms reveal historical trends in heterotic patterns from Chinese breeding programs and identify line Dan340 as a potential genome donor for elite inbred line Zheng58.

Abstract

The characterization of the genetic relationships, heterotic patterns and breeding history of lines in maize breeding programs allows breeders to efficiently use maize germplasm for line improvement over time. In this study, 269 temperate inbred lines, most of which have been widely used in Chinese maize breeding programs since the 1970s, were genotyped using the Illumina MaizeSNP50 BeadChip, which contains 56,110 single-nucleotide polymorphisms. The STRUCTURE analysis, cluster analysis and principal coordinate analysis results consistently revealed seven groups, of which five were consistent with known heterotic groups within the Chinese maize germplasm—Domestic Reid, Lancaster, Zi330, Tang SPT and Tem-tropic I (also known as “P”). These genetic relationships also allowed us to determine the historical trends in heterotic patterns during the three decades from 1970 to 2000, represented by Mo17 from Lancaster, HuangZaoSi (HZS) from Tang SPT, Ye478 from Domestic Reid and P178 from Tem-tropic I heterotic groups. Mo17-related commercial hybrids were widely used in the 1970s and 1980s, followed by the release of HZS- and Ye478-related commercial hybrids in the 1980s and 1990s, and the introduction of Tem-tropic I group in the 1990s and 2000s. Additionally, we identified inbred line Dan340 as a potential genome donor for Zheng58, which is the female parent of the most widely grown commercial hybrid ZhengDan958 in China. We also reconstructed the recombination events of elite line HZS and its 14 derived lines. These findings provide useful information to direct future maize breeding efforts.

     

激光共聚焦显微镜观察玉米茎尖形态学变化

以玉米光敏感自交系CML288和不敏感自交系黄早4为实验材料,采用长日照15 h、短日照9 h的不同光周期处理,利用激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope, LCSM)观察了不同叶龄期玉米茎尖分生组织的形态学变化.结果表明,短日照能促进玉米开花,促进茎端分生组织向生殖生长转化,黄早4和CML288分别在6叶期和7叶期完成茎尖分生组织的生殖转化;而长日照则明显延迟开花,延迟茎尖分生组织向生殖生长转化,黄早4和CML288分别在8叶期和11叶期完成茎尖分生组织的生殖转化;因此光周期诱导玉米开花因光照条件和品种有一定差异,短日照条件下,光敏感和不敏感的玉米自交系开花提前,花期更接近,而长日照条件下光敏感玉米自交系开花延迟要比不敏感自交系明显得多.