镉胁迫下甜、糯玉米开花期性状的全基因组关联分析

以183份甜、糯玉米自交系构成的关联群体为材料,在2种Cd污染水平下对甜、糯玉米开花期(DA,days to anthesis)、吐丝期(DS,days to silking)和开花吐丝间隔(ASI,anthesis silking interval)进行全基因组关联分析,以揭示重金属Cd胁迫对甜、糯玉米开花期的影响及调控基因。结果表明:不同Cd污染水平对甜、糯玉米DA和DS均产生影响,其中对DS的延长更为明显,从而导致ASI的增大。同时,甜玉米ASI平均值高于糯玉米ASI,由此表明甜玉米ASI对重金属Cd胁迫更为敏感。结合群体基因型和开花期相关性状表型的全基因组关联分析,分别筛选到3个开花期相关的SNP位点和6个吐丝期相关的SNP位点。根据其所对应的物理位置与Maize GDB和NCBI基因数据库进行比对,预测获得8个已知功能基因,其中包括在前人研究中与玉米开花期有关的候选基因。以上研究解析甜、糯玉米在重金属Cd污染水平下开花期及吐丝期的遗传规律,为今后开展甜、糯玉米分子标记辅助育种和Cd安全品种的选育提供参考。     

糯玉米种质品质性状鉴定和SSR标记遗传多样性分析

对165份来源不同的糯玉米农家种和自交系的穗粒性状和淀粉品质性状进行了鉴定,并利用60对SSR标记进行了遗传多样性分析。结果表明,165份糯玉米种质穗长、秃顶长、行数、行粒数和穗粗变异较大,粗淀粉含量、支链淀粉含量和淀粉糊化特性RVA特征谱带值各指标变异丰富。60 对SSR引物在165份材料间共检测到281个等位基因变异,PCR扩增片段大小介于90～690bp,每对引物检测到2～9个等位基因,平均为4.68个;每对SSR 引物的多态信息量( PIC) 在0.332～0. 860之间,平均为0. 690。利用UPGMA 聚类分析方法将供试种质自交系分为3类,划分结果基本符合品系的来源情况,生产应用的多数糯玉米自交系材料与我国西南地区糯玉米地方品种材料具有较远的亲缘关系。显示出165份糯玉米种质具有丰富的遗传多样性,可为糯玉米杂优利用和遗传改良提供遗传基础。     

308个糯玉米审定品种SSR标记遗传多样性分析

随着中国糯玉米产业的蓬勃发展,每年通过审定的糯玉米品种逐渐增多,为了解其育成品种的遗传多样性和亲缘关系,本研究以308个糯玉米审定品种为材料,利用SSR标记从审定年份和适宜种植区2个角度分析近年来糯玉米审定品种遗传多样性特点和发展趋势.结果 表明,308份糯玉米审定品种在40个SSR标记上共检测出529个等位基因、14...     

中国温带糯玉米自交系遗传及品质性状分析

利用SSR标记研究了40份中国温带常用糯玉米自交系的遗传变异,用32对扩增带型稳定的引物,从供试材料中检测出152个等位基因变异,每对引物检测等位基因2～9个,平均4.75个,平均多态信息量0.632;遗传多样性和聚类分析把40份供试糯玉米自交系分为4个类群;对40份糯玉米自交系籽粒的蛋白质、可溶性糖、还原糖、淀粉和赖氨酸含量进行测定,结果表明,糯玉米籽粒营养成分中蛋白质与淀粉之间存在消长关系,可溶性糖与还原糖含量之间存在显著正相关,且随着蛋白质含量的增加,与营养品质密切有关的赖氨酸含量随之增加.     

基于DUS测试性状的玉米自交系形态多样性分析

利用DUS测试中的47个性状对15份普通玉米自交系和13份糯玉米骨干自交系进行了形态多样性研究。结果表明:本研究所选用的普通玉米自交系较糯玉米自交系的形态变异更为丰富;47个性状的Shannon-Weaver多样性指数存在较大差异。聚类分析表明,糯玉米自交系紧密地聚在一起,与普通玉米自交系存在较大形态差别。DUS测试性状涵盖的信息量大且受环境影响相对较小,可应用于玉米自交系的形态多样性分析。     

NaCl胁迫对糯玉米种子发芽和幼苗生长的影响

采用InfoStat软件中DGC方差分析法,研究不同浓度NaCl对糯玉米种子发芽和幼苗生长影响的结果表明,随着NaCl浓度的增加,糯玉米的种子发芽势、发芽指数、活力指数、发芽速度以及苗高和根长均下降,而发芽时间延长,根苗比升高,活性氧清除能力显著降低,膜系统受损严重。     

模拟酸雨对不同类型玉米种子萌发和幼苗生长的影响

以普通玉米、糯玉米、爆裂玉米和甜玉米为材料,研究了不同模拟酸雨(pH 6.0、5.0、4.0、3.0、2.0、1.0)对玉米种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明:pH 2.0 ～5.0模拟酸雨对玉米种子萌发和幼苗生长没有显著影响;pH l.0处理的普通玉米、糯玉米、爆裂玉米和甜玉米的种子发芽率分别为91.3％、68.7％、27.5％和11.7％.与pH 6.0处理(CK)相比,pH l.0模拟酸雨显著降低了玉米种子的发芽率、发芽指数、活力指数、发芽速度、苗高、根长、苗和根干物质、贮藏物质运转效率,延长了平均发芽时间.pH l.0模拟酸雨对玉米幼苗生长阶段的影响大于发芽阶段,对幼苗地下部分的影响大于地上部分;受基因型的影响,普通玉米和糯玉米的抗酸雨能力最强,其次为爆裂玉米,甜玉米最差.玉米属于抗酸雨作物,酸雨抑制阈值介于pH1.0～2.0之间.酸雨地区可优先选择种植普通玉米和糯玉米.     

我国南方糯玉米(Zea mays Sinensis)的过氧化物酶同工酶分析

本试验用垂直平板聚丙烯酰胺凝胶电泳法,比较分析了我国南方糯玉米的过氧化物酶同工酶。共测定了70个品种(系),其中53个糯玉米,17个其他玉米类型、玉米野生亲缘种。结果表明,我国南方糯玉米的大多数(86.8%)品种,其过氧化物酶同工酶带特征与起源于中国的Coix 属相似,具有第5带。而起源于美洲大陆的马齿型玉米则具有第4带。这就进一步证明,中国糯玉米(Zea mays Sinensis)可能原产于我国南方。中国不仅是玉米的次生起源中心,而且也可能是初生起源中心之一。     

“甜味糯”新型鲜食玉米及其代表品种京科糯768的选育

本研究阐述了“甜味糯”新型鲜食糯玉米极其代表品种的培育。通过对糯质玉米的种质创新和改良提升,实现果穗上的所有籽粒都是糯质,在适采期内,糯质籽粒糖度值平均可达到12度以上,显著高于普通糯玉米,带有明显的甜味,形成“糯中有甜”的特殊口感品质。北京市农林科学院鲜食玉米创新团队从2011年开始“甜味糯”种质创新和品种培育工作,利用创新集成的“大群体、严选择、单株配合力测定”以及“优系聚合”等育种方法,并通过大量田间表型鉴选和籽粒糖度、口感品质等鉴定评价,创制选育出“甜味糯”新型玉米优良自交系ZN3。以ZN3为骨干亲本,组配育成京科糯768等“甜味糯”新型鲜食糯玉米系列新品种,鲜籽粒糖度达14度以上,具有籽粒甜度高、口感品质好、高产稳产、多抗广适、采收期长等综合优点。京科糯768被评为“全国十大优秀糯玉米品种”,于2021年通过四大生态区国审,适宜在全国鲜食玉米生态区种植。“甜味糯”玉米将是我国未来鲜食糯玉米的一个重要发展方向。     

不同夏季填闲作物种植对设施菜地土壤无机氮残留和淋洗的影响

通过模拟土柱试验方法,研究了设施蔬菜中4种夏季填闲作物种植对土壤无机氮残留和淋洗的影响,并分析了各填闲作物根系参数与土壤无机氮残留及淋洗的相关性,以期揭示填闲作物减少无机氮淋洗的作用机理,并获得设施蔬菜生产体系适宜种植的填闲作物种类及其筛选指标。结果表明,糯玉米和燕麦的地上生物量、根干重、根长密度显著高于豌豆和苋菜,糯玉米、燕麦和豌豆的氮素吸收量高于苋菜。收获时,各填闲作物的种植比土地休闲可以显著的降低土壤(0-60 cm)的无机氮含量;其中燕麦和苋菜对土壤无机氮降低最多,其次为豌豆,再次为糯玉米。四种填闲作物的种植均显著降低了设施菜地的无机氮淋洗量。与休闲处理相比,糯玉米、燕麦、豌豆和苋菜的种植将体系的氮素淋洗量分别降低了100%、96%、82%和58%。相关分析表明,比根长的增加有利于植株地上部氮素吸收量的积累。各土层填闲作物根系参数与土壤无机氮残留和淋洗相关性分析没有明显规律,表明了氮素淋洗可能受地上部和根系生长协同作用的影响,静态的根系参数测定较难反映根系生长与氮素淋洗的关系。总结认为,设施蔬菜生产体系中糯玉米和燕麦比豌豆和苋菜更适合作为夏季填闲作物。     

套作糯玉米对西兰花连作田土壤微生物量及酶活性的影响

本文研究了套作糯玉米(Zea mays L.sinensis Kulesh)及其秸秆还田的种植模式下土壤生物活性的变化,以明确套作模式和秸秆还田减缓西兰花连作田连作障碍的效果。以西兰花单作为对照,设置西兰花套作糯玉米且糯玉米秸秆还田-西兰花(B/MR-B)、西兰花套作糯玉米且糯玉米秸秆不还田-西兰花(B/M-B)、西兰花-西兰花(B-B),共3个处理,分别测定土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)以及脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶活性。结果表明:套作并秸秆还田有效提升MBC和MBN,玉米和西兰花共生阶段后期MBC和MBN较高;套作并秸秆还田可有效提高土壤脲酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性,促进有机养分的转化和有效化;秸秆还田前期胁迫作物分泌过氧化氢,导致土壤过氧化氢酶活性升高,套作处理可有效减缓土壤中过氧化氢的累积。相关分析表明,MBC与脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶显著相关或极显著正相关,MBN与脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶极显著正相关。套作并秸秆还田可改善西兰花连作田土壤生态环境,在一定程度上有效缓解西兰花连作障碍。     

不同类型玉米发育籽粒中淀粉合成及相关酶活性比较

以普通玉米、爆裂玉米、甜玉米和糯玉米为试材,分析和比较不同类型的玉米品种之间籽粒发育过程中淀粉合成及相关酶活性的变化。结果表明,淀粉合成速率和蔗糖合成酶(SS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、束缚态淀粉合成酶(GBSS)、淀粉分支酶(SBE)、去分支酶(DBE)活性都呈单峰曲线变化。30～40 DAP,普通玉米的SS活性显著高于其他3种类型;类型间平均和最大SSS活性水平的顺序为普通玉米>糯玉米>爆裂玉米>甜玉米;30～40 DAP,普通玉米GBSS活性最高,糯玉米GBSS活性最低;20～40 DAP,糯玉米SBE活性最高;甜玉米的DBE活性很低,并且在40 DAP完全丧失。淀粉合成速率与SS、SSS、GBSS和SBE活性相关程度比较高,与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP酶)和DBE活性相关不显著。推测AGP酶虽然为淀粉合成提供直接前体ADPG,但可能SS活性过低致使其限速作用比AGP酶的还强,AGP酶潜在的限速作用无法表现,SS成为玉米籽粒淀粉合成的限速因子。GBSS对直链淀粉积累起重要的促进作用;SSS和SBE对支链淀粉积累起重要的促进作用。     

拔节期追氮对不同季节糯玉米淀粉糊化特性的影响

明确基因型、生长环境和栽培措施对糯玉米淀粉糊化特性的影响可以调控淀粉品质。以垦粘1号、苏玉糯1号和苏玉糯5号为材料,研究了拔节期追氮量(0、150kghm-2和300kghm-2)对春季和秋季淀粉糊化特性的影响。结果表明:生长季节对淀粉糊化特性的影响大于基因型和拔节期追氮处理。秋季生长条件下的糯玉米淀粉具有较高的峰值黏度、谷值黏度、崩解值和终值黏度;拔节期适量追氮处理下糯玉米淀粉糊化特性较不追氮差异较小,但过量追氮峰值黏度和崩解值下降,糊化温度升高。相关分析表明,峰值黏度和谷值黏度、崩解值和终值黏度呈显著或极显著正相关,且峰值黏度、崩解值和峰值时间以及糊化温度呈显著或极显著负相关。以垦粘1号为材料,春季条件下生长并拔节期追施氮300kghm-2,秋季条件下生长并拔节期追施氮150kghm-2,淀粉的糊化特性较优,即具有较高的峰值黏度和崩解值。     

RAPD技术在黑糯玉米亲缘关系划分上的应用

以8个黑糯玉米自交系为试验材料,利用CTAB微量提取法从幼苗中提取DNA,进行RAPD扩增,筛选出3个能产生稳定遗传多态性的引物,分别是OP—A01、OP—A11和OP-006;利用这些引物的扩增出的指纹图谱,进行聚类分析,可将8个自交系划分为4个类群,与各个自交系的来源基本一致。表明RAPD可以用于黑糯玉米亲缘关系的划分。     

施氮量和株行距配置对鲜食糯玉米群体冠层结构和产量的影响

采取同一密度不同株行距配置和不同施氮量的试验处理,分析栽培措施和施氮量对糯玉米冠层的SPAD值、叶面积指数(LAI)、光合势、茎叶倾角、叶向值、冠层PAR、冠层开度、产量及产量构成要素的影响。结果表明：在同一密度同一行距条件下,冠层SPAD值、叶向值、PAR随着施氮量增加而增加,各处理间差异显著,而叶倾角随着施氮量增加而减小;不同施氮量对冠层开度影响不大,差异不显著,而对糯玉米产量影响差异显著。在授粉后12～18 d,行距70 cm,施氮量为N3,叶面积指数达最大,光合势最强,且较其它生育期差异明显。     

不同类型玉米籽粒的营养品质及其与籽粒质地的关系

测定普通玉米、爆裂玉米、糯玉米和甜玉米4种类型玉米籽粒不同发育时期的直链淀粉、支链淀粉、总淀粉、可溶性糖和蛋白的含量,分析这些营养物质与角质率的关系。结果表明：灌浆期间4种类型玉米的直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量呈上升趋势,总蛋白含量呈下降趋势,可溶性糖含量变化规律不明显。爆裂玉米的直链淀粉含量始终最高（4．7％-23．1％）,甜玉米（1．4％-4．6％）和糯玉米（2．3％-4．9％）的始终较低;甜玉米的支链淀粉含量一直最低（15．7％-35．5％）,除授粉10d以外,糯玉米的支链淀粉含量一直最高（65．5％-69．8％）;甜玉米总淀粉含量始终最低（17．1％36.1％）、总蛋白含量（15．2％-26．9％）和授粉30d后的可溶性糖含量最高（14．2％-17．6％）。高蛋白含量可能是爆裂玉米和甜玉米角质率高的原因,糯玉米的角质率低可能与支链淀粉含量高和蛋白积累少有关。     

糯玉米胚乳淀粉粒粒度分布形成的酶学机理

以7个糯玉米品种为材料,测定其籽粒发育过程中淀粉粒粒度分布及淀粉合成相关酶活性的变化,分析两者之间的关系。结果表明,随着籽粒发育,糯玉米淀粉粒平均粒径逐渐增大,可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性呈单峰曲线变化。籽粒发育前期,小淀粉粒(≤7.4μm)所占体积较大;随着籽粒发育,小淀粉粒所占体积减少,大淀粉粒(>7.4μm)所占体积增多;籽粒发育后期,大淀粉粒所占体积较大。相关分析表明, SSS和SBE活性与大淀粉粒体积增大速率和平均粒径增大速率均呈显著或极显著正相关。因此, SSS和SBE是影响糯玉米胚乳淀粉粒粒度分布形成的主要酶, SSS和SBE活性越高,淀粉粒平均粒径越大,大淀粉粒所占体积越多。     

玉米种子发育过程中直链淀粉积累规律的分析

淀粉是玉米种子的主要组成成分,它包括直链淀粉和支链淀粉。支链淀粉的合成需要淀粉合成酶、分支酶和脱支酶的共同作用,而直链淀粉的合成则是在颗粒结合型淀粉合成酶的作用下进行的。颗粒结合型淀粉合成酶基因的突变造成玉米种子的腊质（糯性）表型。与支链淀粉合成的分子机制的研究相比,目前对玉米种子中直链淀粉合成的分子机制了解相对较少。以野生型黄早4玉米自交系和突变体糯玉米为实验材料,研究了种子不同发育时期直链淀粉的积累规律。通过碘染色的方法,观察了玉米种子发育过程中淀粉积累的形态变化。定量分析表明,从授粉后10d至25d,黄早4种子中直链淀粉的含量逐渐增加,同时颗粒结合型淀粉合成酶（GBSS）的活性逐渐提高;而在糯玉米中,直链淀粉和GBSS活性均未检测到。进而,通过RT-PCR方法,从黄早4种子中分离出编码GBSSI的cDNA片段。在授粉后10d至25d的玉米胚乳中均可检测到GBSSI的表达,而在胚中直到授粉后25d才检测到该基因表达的微弱信号。在糯玉米种子中没有检测到该基因的表达。研究结果表明,在玉米种子发育过程中,GBSSI基因的表达通过控制GBSS的合成,最终控制直链淀粉的合成。研究工作为理解玉米种子中直链淀粉合成的分子机制提供了重要信息。     

外源DNA导入糯玉米自交系D_0代变异植株过氧化物酶同工酶分析

采用改良浸种法分别将甘蔗总DNA与孟加拉超甜玉米自交系总DNA导入糯玉米自交系12-9-10,在D0代分别获得变异植株,采用聚丙烯酰胺垂直电泳法对该植株及供受体进行了过氧化物酶同工酶分析,其结果表明植株D0(糯×甘300)的过氧化物酶同工酶在迁移率Rf5=0.33和Rf6=0.40分别出现一条供体特有而受体没有的酶带,其酶带强弱与供体相同;在迁移率Rf8=0.61出现一条供受体都没有的弱带。植株D0(糯×孟甜300)-2在迁移率Rf6=0.59增加了一条供受体都没有的弱带。说明了外源DNA(或DNA片段)已转移到糯玉米自交系12-9-10中,并得到了表达。     

外源DNA导入糯玉米自交系D0代变异植株过氧化物酶同工酶分析

采用改良浸种法分别将甘蔗总DNA与孟加拉超甜玉米自交系总DNA导入糯玉米自交系12-9-10,在D0代分别获得变异植株,采用聚丙烯酰胺垂直电泳法对该植株及供受体进行了过氧化物酶同工酶分析,其结果表明植株D0(糯×甘300)的过氧化物酶同工酶在迁移率Rf5=0.33和Rf6=0.40分别出现一条供体特有而受体没有的酶带,其酶带强弱与供体相同;在迁移率Rf8=0.61出现一条供受体都没有的弱带。植株D0(糯×孟甜300)-2在迁移率Rf6=0.59增加了一条供受体都没有的弱带。说明了外源DNA(或DNA片段)已转移到糯玉米自交系12-9-10中,并得到了表达。