玉米重金属铅含量的配合力分析与育种对策

选择有代表性的12个玉米自交系,按Griffing4模式组配获得66个组合(F1),用温室盆栽,在3个Pb2+污染水平下对叶片和子粒Pb2+含量配合力和遗传参数进行分析。结果表明:玉米叶片和子粒的Pb2+含量一般配合力与特殊配合力差异均达到显著水平,非加性方差大于加性方差,遗传方差大于环境方差,广义遗传率大于狭义遗传率,该性状的变异主要来自遗传因素,遗传力较强。玉米种质筛选过程中,土壤Pb2+浓度在333.32 mg/kg以下,用亲本郑58组配的组合在筛选时不仅注重子粒Pb2+含量未超标而且要注重叶片Pb2+高富集,其主要是兼顾饲料和粮食安全的同时进行土壤Pb2+污染的生物修复;土壤Pb2+浓度高于715.46 mg/kg时,用亲本178组配的组合筛选应注意叶片和子粒低Pb2+积累的种质选育,对今后在不同Pb2+污染土壤中开展玉米品种筛选和规避污染育种策略的选择具有一定的指导意义。     

基因芯片研究植物逆境基因表达新进展

逆境胁迫影响植物的正常生长, 导致作物减产, 甚至绝收。提高作物的抗逆性一直是作物遗传育种学家追求的目标, 大量研究也正试图揭示这一复杂的生物学机制。传统的从生理生化水平到单一基因的研究都难以揭示植物复杂的抗逆机制, 而基因芯片(Gene chip)的应用使得这一目标成为了可能, 基因芯片从整个转录水平入手, 能够揭示大量基因的表达和调控情况, 同时结合蛋白质组学和代谢组学的研究方法, 将基因定位于代谢途径的某个位置, 寻找逆境胁迫响应的关键基因, 完善植物逆境胁迫响应的分子网络, 为今后利用生物技术手段提高作物抗逆境胁迫能力提供依据。文章主要对近年来基因芯片在植物逆境胁迫基因表达研究中的进展进行了综述。     

玉米转录因子WRKY76克隆及抗纹枯病表达模式分析

玉米纹枯病是影响玉米产量和品质的重要病害之一。转录因子WRKY家族部分成员能够调控水杨酸和茉莉酸甲酯信号传递方式来激发防卫反应基因的表达。在NCBI上检索玉米中WRKY家族成员及拟南芥中抗病相关的WRKY家族成员,利用CLUSTAL X和MEGA5.05构建系统进化树,发现转录因子WRKY76可能参与玉米抗纹枯病的调控途径。该研究以玉米抗纹枯病材料R15和感病材料Ye478为对象,在玉米拔节期接种立枯丝核菌AG1-IA,首先分别于接菌前(对照)和接菌后1、2、4、6、12、24 h取叶鞘;然后分别进行水杨酸和茉莉酸甲酯胁迫处理,分别于处理前(对照)和处理后1、2、4、6、12 h取叶鞘,提取RNA,实时荧光定量PCR分析WRKY76转录因子基因在玉米叶鞘组织中不同胁迫条件下的差异表达。结果表明:在立枯丝核菌AG1-IA胁迫下,WRKY76转录因子基因在胁迫后1 h表达量达最大值,抗病材料R15的相对表达量高于感病材料Ye478且差异显著(P≤0.05);经水杨酸(Salicylic Acid,SA)处理,WRKY76在抗感材料中表达趋势相似,在感病材料掖478中,WRKY76被诱导而显著地上调表达,在抗病材料中,相对表达量峰值出现在胁迫后4 h,且相对表达量低于感病材料掖478。经茉莉酸甲酯(Methyl jasmine,Me JA)处理,WRKY76基因在感病材料中呈现下调表达趋势。WRKY76基因在1 h表达量为对照的0.6倍,其他调查时间点基本都在0.1~0.3之间。在抗病材料R15中,WRKY76基因表达呈现上升趋势,变化趋势不明显。这表明WRKY76转录因子基因能够被病原物、SA、Me JA诱导表达,可能参与植物抗纹枯病调控途径。     

植物逆境miRNA研究进展

包括生物和非生物在内的多种逆境胁迫是植物正常生长和作物产量提高的重要限制性因素。植物在长期的进化过程中, 通过诱导表达某些抵御或防卫途径的关键基因来实现对胁迫的响应。研究表明, 逆境胁迫不仅会诱导植物蛋白质编码基因的表达, 也会诱导一些非蛋白质编码基因的表达, 这类非蛋白质编码基因的表达产物在植物的生长、发育和应对逆境胁迫等过程中起到重要的调控作用。miRNA(小分子RNA)就是这类非蛋白质编码基因产物中的重要类群, 研究发现, 多种逆境均会诱导miRNA的产生, 其作用是通过引导目的基因mRNA的降解和阻止翻译过程来调控靶基因, 最终通过形态或生理上的变化达到对逆境的适应。文章主要对植物逆境胁迫下miRNA的研究, 特别是逆境胁迫诱导miRNA的产生、靶基因调控以及miRNA在植物适应逆境胁迫过程中的作用进行了综述, 同时, 文章还对在逆境胁迫下植物miRNA的研究方法进行了初步的探讨。     

玉米孤雌生殖单倍体诱导及加倍机理研究新进展

玉米单倍体技术的应用可以大大缩短自交系选育年限,加快育种进程,提高选育效率,尤其是孤雌生殖单倍体技术的广泛应用,能够在高效加倍的基础上快速选育稳定的纯系。本文较全面地综述了近年来关于玉米孤雌生殖诱导产生单倍体的机理及单倍体染色体加倍分子机制的研究新进展,旨在为单倍体技术更广泛的应用提供一定的理论依据。     

玉米籽粒重金属铅(Pb~(2+))含量的QTL定位

铅(Pb2+)是现存环境最大量的有毒重金属污染元素,在我国特别是西南地区种植的玉米受重金属Pb2+污染日益严重,已严重影响到食物安全。文章利用玉米籽粒Pb2+低富集自交系178和籽粒Pb2+高富集自交系9782杂交衍生的重组自交系群体为作图群体,利用165对SSR多态性标记,构建了总长度为1499.85 cM、标记间平均距离为9.07 cM的分子遗传图谱,对玉米籽粒Pb2+含量性状进行了QTL定位分析,以期为选育籽粒低富集Pb2+的玉米新品种提供参考。结果表明,在Pb2+浓度为333.32 mg/kg胁迫下,共检测到2个与籽粒Pb2+含量相关的QTL,分别位于玉米第1、第4号染色体,其中qPC1位于标记区间umc1661~phi002h之间,表型贡献率为11.13%,加性效应为0.062;qPC4位于umc1117~nc005之间,表型贡献率为5.55%,加性效应为-0.044。性状相关分析结果表明,籽粒中Pb2+含量与穗长、穗粗、行粒数、穗重和百粒重等产量性状间均未达到显著水平,表明选育玉米籽粒Pb2+低富集的新自交系或杂交种不一定会影响到产量性状,而且籽粒Pb2+含量是一个相对独立的遗传性状。     

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。     

玉米耐低磷种质资源的筛选与鉴定

大田种植条件下，在四川两个生态地区鉴定了76份玉米自交系的耐低磷能力。通过对主要农艺、经济性状耐低磷系数的变异系数、变异范围、平均值及其性状间的相关分析，结果表明子粒产量、株高、茎粗可作为玉米耐低磷基因型筛选和评价的指标。根据上述指标，发现178、RP125、99S2052．1、99S2052—2、2396等8个自交系在两试验点都表现出较好的耐低磷特性；978—2、郑58、9508B等21个自交系在两试验点都表现出低磷敏感特性；4783411—1、LC995、01$43、0922—3、S28等17个自交系对低磷胁迫的反应不稳定。研究发现玉米对低磷胁迫的反应易受温度、光照等环境因素的影响，并提出综合运用大田初筛与盆栽复筛、多年多点筛选以及分子水平上的鉴定是获得耐低磷基因型的必要途径。