美洲地区主要玉米群体特征及其利用途径分析

美洲地区是全球玉米起源和遗传多样性中心, 优良种质渗入是拓宽我国玉米种质基础的有效途径。通过整理和分析不同学者关于美国、国际玉米小麦改良中心(International Maize and Wheat Improvement Center, CIMMYT)和巴西玉米种质的配合力及杂种优势研究结果, 鉴定出在我国可能有应用潜力的24个优良玉米群体, 包括8个美国群体, 8个CIMMYT群体和8个巴西玉米群体。建议在适应性改良的基础上, 以我国本土化的A群和B群为核心, 将群体BSSS(R)C10、BS10(FR)C14、BS13(S)C9、BSK(HI)C8 Syn 3、BR106、Pop44(C8)、Pop45(C3)与A群种质, 群体BS11(FR)C14、BS16(S)C3 Syn 2、BS29(R)C3、BSCB1(R)C14、BR105、Pop42(C4)与B群种质构建复合群体, 开展改良, 拓宽我国玉米种质类群的遗传基础。     

基于染色体片段导入系发掘抗玉米丝黑穗病主效QTL

选用抗玉米丝黑穗病自交系Mo17和SH15为供体,与受体感病自交系黄早四和昌7-2构建回交群体(BC3F1\BC4F2),通过田间人工接种玉米丝黑穗病原菌鉴定抗病性表现,评价群体抗病性。研究结果显示黄早四×(黄早四×Mo17)BC4F2群体发病率明显高于BC3F1群体;两个BC4F2黄早四×(黄早四×Mo17)和昌7-2×(昌7-2×SH15)群体的发病率差异较大。采用SSR标记分析抗病株的供体染色体导入片段,发现随着回交次数的增多,导入片段数量减少,但不同回交群体中供体导入片段数目明显不同。通过连锁不平衡分析,在染色体2.09和3.04区段发掘和验证2个抗玉米丝黑穗病主效QTL,连锁标记分别为umc2077和phio53或bnlg1965。本文研究结果为抗丝黑穗病基因精细定位和分子聚合育种提供了信息和材料。     

8个合成群体改良玉米杂交种郑单958的育种潜力分析

玉米群体含有有利等位基因, 可作为改良杂交种的优异种质。针对持续改良我国主要玉米杂交种郑单958产量性状和商品品质的需求, 文章以8个合成群体为供体, 郑单958亲本自交系为受体, 组配16个测交组合。2009和2010年分别在北京顺义和河南新乡测量产量和籽粒容重。4个遗传参数评价显示, 合成群体可以作为新的有利等位基因供体改良杂交种性状, 其中WBMC-4和陕综3号两个群体具有同时改良杂交种产量和籽粒容重的潜力, 可分别用于改良亲本自交系郑58和昌7-2, 以及拓宽我国主要玉米类群PA和四平头的种质基础。     

玉米雌雄开花间隔天数、结穗率与产量的数量性状位点(QTL)分析

采用SSR标记连锁图谱和复合区间作图法在山西灌溉和干旱胁迫条件下,对玉米(Zea mays L.)自交系黄早四×掖107组合的F3群体雌雄开花间隔天数(ASI)、结穗率和籽粒产量进行了数量性状位点(QTL)定位及基因效应分析.结果表明,在两种水分处理下,ASI、结穗率与籽粒产量的相关性均达到显著水平(P＜0.05).在灌溉和干旱胁迫下,分别检测到3个和2个控制ASI的QTL,位于第1、2、3和第2、5染色体上.在灌溉条件下,在第3和第6染色体上各检测到1个控制结穗率的QTL,基因作用方式呈加性或部分显性,可解释19.9%的表型变异;在干旱条件下,在第3、 7、10染色体上共检测到4个控制结穗率的QTL,基因作用方式为显性或部分显性,可解释60.4%的表型变异.在灌溉和干旱胁迫下,控制产量的QTL分别定位在第3、6、7和第1、2、4、8染色体上,基因作用方式均以加性或部分显性为主,可解释的表型变异为7.3%～22.0%.在干旱条件下,借助连锁分子标记和基因效应分析,可构建包含ASI、结穗率和产量QTL的选择指数,用于分子标记辅助育种.     

玉米抗甘蔗花叶病毒基因的比较定位

收集了玉米抗甘蔗花叶病毒基因/QTL定位信息, 借助玉米遗传图谱IBM2 2005 Neighbors进行了整合。在国内外研究中, 累计报道81个抗病毒基因位点, 分布在玉米7条染色体上, 比较定位发现这些位点集中分布于第3和6染色体。采用元分析技术, 确定3个“一致性”抗病毒QTL, 其中1个位于第3染色体, 在遗传图谱IBM2 2005 Neighbors上覆盖的范围为6.44 cM; 2个位于第6染色体, 覆盖范围分别为6.16 cM和27.48 cM。借助比较基因组学策略, 在第3染色体“一致性”QTL区间内筛选出4个抗病位置候选基因。该研究结果为确定和克隆抗病主效基因提供了基础。     

曼陀罗茎段愈伤组织诱导和再生植株的研究

本试验以曼陀罗茎段为外植体,在附加不同植物激素组合的培养基中对愈伤组织的诱导和植株再生进行研究。结果表明:采用修改的MS培养基(除去甘氨酸,维生素B1含量增加至0.5mg/L,pH5.5)附加2mg/L2,4-D可由曼陀罗茎段诱导大量胚性愈伤组织;愈伤组织继代选用0.5mg/L2,4-D为宜;不定芽的诱导采用MS培养基(20g蔗糖,8g琼脂,0.1g水解干酪素) 6-BA(0.5mg/L);幼苗进一步转接至1/2MS IBA(0.2mg/L)生根培养基中,可完成曼陀罗茎段愈伤组织诱导和再生植株的组织培养过程。     

植物细胞电融合技术在空间实验中的应用

细胞电融合是实用性很强的生物技术,然而在地面上由于重力沉降和热对流的影响,杂种细胞融合得率较低,使得这项技术在生产上的应用潜力难以发挥。大量的实验表明,空间微重力环境是实现细胞电融合的重要途径。今后有望利用空间微重力条件获得有价值的杂合细胞,培育作物新品种,为开展空间生物加工和空间制药提供良好基础。     

六棱大麦HVA1基因在烟草中遗传转化的研究

本研究依据HVA1基因序列克隆六棱大麦HVA1基因cDNA片段,构建Ubiquitin启动子驱动下的植物表达载体pCAMBIA1300-HVA1。然后通过三亲杂交法将重组质粒PCAMBIA1300-HVA1转入农杆菌LBA4404,并采用农杆菌介导法转化烟草。经PCR,PCR-Southern blotting和RT-PCR检测表明HVA1基因已整合进烟草基因组,并在转录水平上获得表达。功能验证的结果显示,转基因植株叶片的保水率提高了近1倍,暗示转基因烟草具有一定的抗旱潜力。     

玉米dbf1基因与耐旱相关性状的关联分析

脱水响应元件结合因子(DBF1蛋白)是高等植物体内DRE/CRT顺式元件的结合因子,是水分胁迫信号传导的核心构件。本文以玉米自交系郑22为材料,采用PCR技术分离得到dbf1基因区域基因组DNA(gDNA)全长949 bp,起始密码子至终止密码子序列长654 bp。该基因由1个外显子组成,无内含子。dbf1基因在175份玉米自交系中共检测到9个SNP变异(平均每57.3 bp一个),没有检测到In/Del变异,在3个多态性位点间存在较高程度的连锁不平衡(r20.5)。在干旱胁迫下,dbf1基因中的多态性位点397与ASI和单穗粒重显著关联(P0.05),位点477与单穗粒重和结实株数百分率存在显著关联(P0.05)。位点397对ASI和单穗粒重的贡献率分别为6.94%和10.03%;位点477对单穗粒重和结实株数百分率的贡献率分别是1.01%和3.66%。根据2个位点将175份自交系分成4种单体型,其中单体型4含有能使ASI减小、结实株数百分率增加的等位基因位点,包含早49、丹598、丹黄02等耐旱和中度耐旱自交系,推测单体型4可能是dbf1基因的耐旱单体型。研究结果为基于dbf1因开发耐旱功能标记提供信息。     

基于元分析的抗玉米丝黑穗病QTL比较定位

以玉米遗传连锁图谱IBM2 2005 Neighbors为参考图谱,通过映射整合不同试验中的抗玉米丝黑穗病QTL,构建QTL综合图谱。在国内外种质中,共发现22个抗病QTL,分布在除第7染色体外的9条玉米染色体上。采用元分析技术,获得2个“一致性”抗病QTL,图距分别为8.79 cM和18.92cM。从MaizeGDB网站下载“一致性”QTL区间内基因和标记的原始序列;采用NCBI网站在线软件BLASTx通过同源比对在2个“一致性”QTL区间内初步获得4个抗病位置候选基因。借助比较基因电子定位策略,将69个水稻和玉米抗性基因定位于玉米IBM2图谱上,在2个“一致性”QTL区间内分别发现1个水稻抗性基因,初步推断为抗病位置候选基因。本文结果为抗玉米丝黑穗病QTL精细定位和分子育种提供了基础。