利用SNP标记技术分析73份玉米自交系的遗传多样性

利用覆盖玉米全基因组的中玉芯1号芯片,对73份玉米自交系进行全基因组扫描。为了提高育种效率,对具有重要育种价值的玉米自交系进行遗传多样性分析,从而指导玉米育种实践。以73份玉米自交系为材料,其中24份自交系由新乡市农业科学院、鹤壁禾博士晟农科技有限公司选育而成,其余49份自交系为目前中国玉米生产中应用较广泛、具有代表性的种质资源。利用3854个单核苷酸多态性(SNP)标记对供试材料进行种质遗传多样性、杂种优势类群分析。群体结构分析结果表明,73份自交系可划分为6个类群,分别为改良瑞德(Reid)群、兰卡斯特(Lancaster)群、塘四平头群、PB群、旅大红骨群、其他(欧美、热带等种质)类群,其中有新乡市农业科学院选育的19份玉米自交系,鹤壁禾博士晟农科技有限公司选育的5份玉米自交系,利用的杂种优势模式主要为改良瑞德×塘四平头和美系种质×塘四平头,这也从分子水平上验证了黄淮海夏玉米区主要利用的杂种优势模式。

江苏省夏玉米新品种苏科玉218选育研究

苏科玉218是由江苏省农业科学院粮食作物研究所以自育系JS151040为母本,自育系JS161133为父本杂交选育而成的玉米新品种。该品种丰产稳产性好,抗逆能力强,籽粒品质优良。于2020和2021年参加江苏省夏播区域试验,两年平均产量7849.7 kg/hm^(2),比对照郑单958平均增产12.3%。2022年参加江苏省夏播生产试验,平均产量7714.4 kg/hm^(2),比对照郑单958增产3.8%。2023年通过江苏省农作物品种审定委员会审定,适宜在江苏省北部夏玉米播种区域种植推广。

玉米籽粒主要品质性状遗传分析与基因定位研究进展

玉米籽粒品质是玉米籽粒营养价值的重要决定因素,提高玉米籽粒品质是当前玉米育种工作的主要目标之一。玉米籽粒品质性状是典型的数量性状,受多个基因控制且易受环境因素的影响,具有复杂的遗传机制。近年来,众多研究者利用数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)定位和全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)等方法,全面解析了玉米籽粒品质性状的遗传基础,为玉米籽粒品质性状的遗传改良奠定了良好的基础。本文主要综述国内外玉米籽粒主要品质性状(蛋白质含量、淀粉含量、油分含量)相关QTL及功能基因的研究进展,根据优质玉米的品质需求,探讨各品质性状之间的相关性以及提高玉米籽粒品质的研究前景,以期为研究并改良玉米籽粒主要品质性状提供参考。

基于SNP标记的玉米散粉吐丝间隔期QTL定位

散粉吐丝间隔期(ASI)性状是玉米耐旱性的重要指标之一,短ASI有利于提高玉米受精成功率从而提高籽粒产量,挖掘玉米ASI主效QTL对于选育高产、耐旱型玉米品种有重要意义。选择ASI间隔期长的自交系ZHF141和ASI间隔期短的自交系GH701构建204份F_(2)、F_(2∶3)家系为试验材料,在试验田重复种植不同家系并调查每株ASI天数,获得群体表型数据。利用分布全基因组的10K玉米SNP分子标记筛选多态性获得4755个分子标记,过滤偏分离后得到2478个分子标记,采用2种软件构建遗传图谱,软件QTL IciMapping v 4.2去除冗余标记后得到1807个分子标记用于构建遗传图谱,软件JoinMap 4去除相似标记后得到2084个分子标记用于构建遗传图谱。采用2种软件检测ASI性状QTL位点,软件QTL IciMapping v4.2用1807个分子标记和表型数据共检测到4个QTL位点,分别位于第2、4、5、5染色体上,软件MapQTL用2084个分子标记和表型数据共检测到6个QTL位点,分别位于第2、2、4、5、6、6染色体上,2种软件检测到调控玉米ASI性状的主效QTL均在第2染色体上,有部分QTL置信区间是相同的。本试验结果认为玉米ASI性状主效QTL位于第2染色体上。

18个玉米自交系主要性状配合力及遗传效应分析

为评价新选育自交系的潜在利用价值,科学合理利用优良玉米自交系,指导玉米育种实践,用18个玉米自交系采用7×11不完全双列杂交设计配制77个组合,对单株产量等11个主要性状的配合力、遗传参数和相关性进行分析。一般配合力分析结果显示,M3、F1、M4、F2、F4等自交系产量及相关性状表现优良,M4、M10、F3、F6、M11等自交系宜机收性状表现优良;综合收获时籽粒含水量和单株产量的一般配合力表现,M4、F4、M11、M2、M9等自交系表现较好。特殊配合力分析结果显示,组合F2×M4单株产量的正向效应值最大,组合F3×M8收获时籽粒含水量的负向效应值最大;组合F2×M4、F1×M4、F4×M5、F1×M11的单株产量总配合力效应值较高,为优势组合,可进行进一步试验。遗传参数分析结果表明,株高、收获时籽粒含水量、雄穗分枝数和雄穗长可在早代选择;穗粗、穗位高可以早晚代结合选择;秃尖长、穗长、行粒数、单株产量应在晚代进行选择。相关性分析结果显示,单株产量与穗粗、穗长、穗位高和株高呈极显著正相关,与行粒数呈显著正相关,与收获时籽粒含水量呈正相关但不显著。研究结果可为玉米自交系利用及品种选育提供重要理论参考。

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 ＭＰＤ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，可将全部供武自交系分成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系的已知系谱确立的亲缘关系基本一致。

糯玉米育种概况及育种方法探讨

介绍了国内外糯玉米育种概况和常用的糯玉米育种方法,并对糯玉米育种方法进行了探讨。美国糯玉米育种和生产与糯玉米作为工业原料紧密联系在一起,品种大多属专用化深加工型;当前我国糯玉米主要用作鲜食,糯质资源丰富,但生产上应用的糯玉米品种血缘较为狭窄,符合鲜食要求的品种尚不多。探索鲜食糯玉米育种新方法,育成适口性佳、产量高、抗逆性强的鲜食糯玉米品种,是现今我国鲜食糯玉米育种的重要研究方向。

玉米单倍体诱导材料的鉴定和快速选系技术研究

对5个玉米单倍体诱导材料以及7个选系基础材料的单倍体诱导、自然加倍等进行了研究分析。结果表明,不同诱导材料的单倍体诱导率存在较大差异,单倍体诱导率可能存在超亲优势。同一诱导材料不同的基础材料间单倍体诱导率差异不显著,单倍体诱导率不因基础材料的不同而异。单倍体自然加倍率的高低与种植环境关系密切,与基础材料无关。

玉米收获期籽粒含水量与主要农艺性状相关分析

以黑龙江省第一积温带10份熟期相近而收获期含水量差异较大的优良自交系为试验材料,采用完全双列杂交设计配制杂交组合,对田间自然脱水速率、苞叶长等农艺性状与玉米收获期籽粒含水量进行遗传相关和通径分析。相关分析表明,田间自然脱水速率与收获期籽粒含水量表现为极显著负相关(R=-0.4508),苞叶长、粒宽等性状与收获期籽粒含水量表现为极显著正相关;通径分析表明,苞叶长、粒宽等性状对收获期含水量的直接通径系数均为正值,穗长、田间自然脱水速率对收获期含水量的直接通径系数为负值。为选育低收获期含水量的玉米品种,应着重选育田间自然脱水速率快、苞叶长较果穗长略短、穗位稍低、轴细、籽粒偏窄及百粒重稍低的基因型。

玉米苞叶几个农艺性状的相关关系及其遗传研究

利用相关分析研究了玉米成熟果穗苞叶的几个农艺性状的相关性 ,通过配合力分析研究了它们的遗传规律。结果表明 ,苞叶层数与苞叶干重呈极显著正相关 ,苞叶总长、苞叶总宽、苞叶总面积、苞叶干重相互呈显著或极显著正相关。苞叶的几个农艺性状主要受加性基因效应的控制 。

转甜菜碱醛脱氢酶基因玉米及其耐盐性研究

构建了一个含有甜菜碱醛脱氢酶基因的表达载体，应用基因枪转化法将其转入玉米，获得了一些转基因植株。根据对目的基因的分子检测和对盐耐性的分析，证明转化的甜菜碱醛脱氢酶基因已整合入玉米染色体组，并且转基因玉米提高了对盐的耐性。

药物诱导玉米孤雌生殖植株的倍性变异

实验结果表明，孤雌生殖植株根尖体细胞以二倍体细胞最多，占６８．９％，其次为非整倍体细胞，占２８．７％，其他异倍体和单倍体细胞极少（２．４％）。Ｐａ１植株可分为二倍体和混倍体两类，以二倍体细胞占绝对多数的混倍体植株最多，为８３．５％，这些植株生长发育和结实均正常。在花粉母细胞中正常二倍体频率比根尖体细胞明显提高，提高频率为３５．３一５９．６％，不同材料之间趋势一致。讨论了体细胞染色体变异的来源及其能否延续到生殖细胞。

美国玉米种质改良系的应用潜力研究

采用NCⅡ设计,在6万株/hm2密度下,由5个美国种质的遗传改良系与旅大红骨群自交系配制25个玉米杂交组合,对其单株产量的杂种优势和穗部性状的配合力进行了研究。结果表明:J1218的单株产量一般配合力高,组配出4个高产组合,是改良成功的自交系。J1405和J1207单株产量的一般配合力较低,但各组配出1个高产组合,具有一定的利用价值。改良系×旅大红骨模式杂交种中有3个组合的产量比对照"郑单958"高10%以上,生育期均长于对照,说明该模式在高产密植型杂交种选育中具有较大应用潜力。在实际育种中PA种质可对美国玉米种质进行遗传改良。

玉米杂交种主要农艺性状的灰色关联度分析及综合评价

以灰色系统理论分析方法为基础,利用灰色关联度法对23份玉米杂交种产量及主要农艺性状间的关系进行了研究。结果表明:与产量密切相关的农艺性状依次为生育期、穗长、出子率、株高、百粒重、穗行数和穗位。该方法可为玉米新品种选育提供参考。

甜玉米主要数量性状配合力研究

应用Ｇｌｉｆｆｉｎｇ方法（一）研究了六个甜玉米及到杂交后代的配合力表现．结果表明，穗行数主要受加性基因控制，穗长主要受非加性基因控制。其余大部分数量性状的加性和非加性基因效应同时存在。含糖量的反交效应明显，在育种实践中应予以重视．对于这些性状而言，一般配合力高的亲本容易产生特殊配合力高的组合，。但也不排除从一般配合力都不高的双亲获得较高特殊配合力组合的可能性。根据配合力互补原理可望从这六个亲本间选配出高产高糖组合。

甲基磺酸乙酯(EMS)在创造玉米新种质中的应用

本文综述了EMS的作用机制、作用特点及EMS在创造玉米新种质中的应用等方面的内容 。

山东省玉米骨干自交系间亲缘关系的RAPD分析研究

在对山东省玉米生产上应用的12个优良自交系进行RAPD分析的基础上,比较了这些自交系间遗传上相似的程度.研究发现,山东玉米亲本自交系间相似系数高达0.66～0.97,说明它们遗传上关系较近,应当拓宽种质基础,丰富自交系DNA水平上的多样性.以RAPD标记进行的聚类分析,将山东玉米优良自交系分为三大类群:第一大类群是由黄早4及其衍生系组成,包括三个亚群;第二大类群包括478和488两个姊妹系;第三大类群则由107和Mo17等构成.从育种实践上对山东省玉米生产上的强优势杂交种的亲本组合的分析,有力地证明这种以RAPD标记进行的在DNA水平上的亲缘分群方法比单纯以系谱分群更合理、更可靠.

银杏胚珠发育进程的解剖学研究

以15 a生银杏（Ginkgo biloba L.）品种＇佛指＇（G.biloba cv.＇Fozhi＇）为材料,观察了授粉后胚珠结构、雌配子体发育和种皮分化形成的过程.结果表明：（1）授粉后2 d胚珠已分化出珠心、珠被和珠托组织,珠被顶端形成直径为162.16 μm的珠孔与540.54 μm长的珠孔道,珠心组织顶端形成长约520.83 μm、最大直径约125.06μm的瓶状贮粉室,花粉粒经珠孔道已到达贮粉室并在其中停留;（2）雌配子体的发育先后经历了游离核阶段（授粉后5～30 d）和细胞化阶段（授粉后30～45 d）,之后在近珠孔端形成颈卵器,其余部分发育为胚乳薄壁细胞,其营养物质的积累高峰期为授粉后60～80 d;（3）种皮分化与形成分别经历珠被分化期（授粉期至授粉后30 d）、种皮分化期（授粉后30～50 d）、种皮形成初期（授粉后50～80 d）、种皮形成期（授粉后80～90 d）.

10个玉米自交系穗部性状的配合力分析

采用5×5不完全双列杂交设计,对10个玉米自交系的单株产量等7个性状的一般配合力和特殊配合力进行了分析。结果表明:交51、7922、丹340、自330有较高的一般配合力,黄早四×7922、自330×木4、Mo17×5331、丹340×095、32×7922、自330×交51和丹340×交51有较高的特殊配合力。在所有杂交组合中,丹340×交51的产量最高,丹340×095、自330×交51的产量次之,这3个组合可作为潜势组合进一步试验。在选择性状时,玉米穗长、穗粗、穗行数和单株产量宜早代选择,行粒数、出籽率、百粒重宜晚代选择。

玉米单倍体诱导及化学加倍方法的研究

【目的】玉米单倍体的诱导及加倍．【方法】以北方春玉米区高抗丝黑穗病自交系K88和高感丝黑穗病自交系Gll5的杂交F，代作为母本，以5个诱导系（JS6-11～JS6-15）作为父本，进行单倍体杂交诱导试验；以秋水仙素作为玉米单倍体人工染色体加倍药剂，采取4种（浸根法、浸芽法、滴心叶法、针刺生长点法）处理方法，每种方法设置3个浓度梯度（0．2、0．4和0．6mg·mL^-1），并分别以体积分数2％DMSO＋5％甘油溶液作为辅助药剂，进行单倍体加倍试验．【结果和结论】花丝长短和授粉时间对单倍体诱导率有重要影响．延迟授粉（长花丝≥7cm）的平均单倍体诱导率为17．0％，约为正常授粉（短花丝≤4cm）条件下的3．3倍；伏后授粉的诱导率平均为18．4％，约为伏期授粉的3．4倍，证明延迟授粉时间和较低的温度有利于提高单倍体诱导率．秋水仙素加倍试验表明，浸根法对植株伤害较严重，存活率低于50％；针刺生长点法（0．6mg·mL^-1）和滴心叶法（0．4mg·mL^-1）的散粉率较高（45．9％，28．9％），相应的结实率也较高（15．2％，11．1％），说明针刺生长点法处理效果最好，滴心叶法次之．