基于科技小院的新农科大学生培养模式探索与实践

针对高等农业院校大学生培养问题,结合在河南禹州、杞县、新乡等地建立的科技小院,探讨科技小院大学生培养目标、培养计划、培养模式、培养特点,以及科技小院大学生培养取得的成效,为新农科大学生人才培养提供依据。

玉米雄性不育突变体x50的基因定位与遗传分析

为了挖掘雄性不育种质资源,鉴定雄性育性基因,为玉米雄性不育化制种提供基础材料。以玉米雄性不育突变体x50为试验材料,研究突变体雄性不育表型,构建x50与自交系Mo17的F1和F2群体,确定突变体x50雄性不育性状的遗传模式。以F2群体为材料,应用图位克隆技术定位雄性育性基因X50,通过基因等位性测验确定候选基因。结果显示,与野生型相比,雄性不育突变体x50花药不能从颖壳露出,花药体积较小且萎蔫,无成熟花粉粒形成。F1群体植株均表现为雄性可育,F2群体植株出现雄性育性分离,可育植株与不育植株分离比例符合3∶1,说明突变体x50不育性状受1对隐性核基因控制。通过图位克隆方法将雄性育性基因X50定位于玉米第2染色体分子标记2-4901与2-4963之间,物理区间为237.42~241.39 Mb。定位区间内候选基因分析发现,区间存在玉米雄性不育基因ZmMs33。以ms33纯合突变体ms33-6029和ms33-6052分别与x50杂合型+/x50杂交,杂交后代可育植株与不育植株分离比例符合1∶1,表明x50是ZmMs33基因一个等位突变体。玉米雄性不育突变体x50的鉴定为玉米杂交种子生产和ZmMs33基因功能研究提供了种质材料。

缺氮条件下玉米自交系叶绿素含量与光合效率的变化

在低氮胁迫条件下,对25个玉米自交系穗三叶叶绿素含量、光合速率等进行了研究。结果表明:不同玉米自交系穗三叶叶绿素含量的降低呈现相似的规律性,光合速率也出现不同程度的降低,不同自交系间降低的幅度存在较大差异。穗位叶叶绿素含量的降低可作为氮素利用效率的次级选择指标,以穗位叶叶绿素含量降低的百分率为指标,将供试材料分成4类,其中许178、辽5114等自交系叶绿素含量降低幅度较小,具有较高的氮素利用效率。

利用“永久F_2”群体剖析玉米产量及其相关性状的遗传机制

利用RIL群体构建了一套包含441个杂交组合的玉米"永久F2"群体,通过253个SSR标记的等位基因频率分析,发现"永久F2"群体的遗传组成与基因频率与F2群体相似,理论上可以代替F2群体进行相关遗传研究。通过两年一点的田间试验,利用复合区间作图法对玉米产量及其3个主要构成因子进行了遗传分析。结果表明,玉米产量与穗长、穗行数及百粒重呈显著或极显著正相关,而穗长与穗行数和百粒重显著负相关。共定位3个产量QTL、8个穗长QTL,11个穗行数QTL和5个百粒重QTL。

玉米C型Cms育性恢复基因Rf4的SSR标记

对A6 19与Cms2 37F2 及BC1群体的育性观察结果表明 ,恢复系A6 19有一对恢复基因 ,用微卫星标记 (SSR)将A6 19的恢复基因定位在玉米第 8染色体短臂上 ,与SSR引物bnlg 2 30 7连锁 ,距bnlg2 30 712 .

一种新型玉米温敏核雄性不育系的发现、鉴定及遗传分析

【目的】阐明玉米新型温敏核雄性不育系琼68ms的育性转换机制和遗传机理。【方法】笔者对新发现的温敏核雄性不育系琼68ms进行了生态学、形态学和遗传学分析。【结果】琼68ms是一种花药败育型的温敏核雄性不育系,表现为高温不育、低温可育,育性转换的敏感时期是雄穗发育的小穗分化期,临界温度为30～33℃;其不育性由一对隐性核基因控制。【结论】温敏核雄性不育系琼68ms的育性主要受温度控制,在高温条件下不育性稳定,可以作为“两系”制种的基础材料,在生产具有一定的应用前景。

玉米温敏型核雄性不育系育性机制转换研究

利用分期播种和田间跟踪调查叶龄的方法 ,以琼 6Qms为材料研究了玉米温敏型核雄性不育的育性转换机制 ,结果表明 ,日最高温度是育性转换的主要因子 ,表现出低温可育 ,高温不育 ,育性转换的温度区间为 2 7～ 31℃ ;同时日照长度对育性转换也有一定的影响 ,表现为长日照不育 ,短日照可育 .琼 6Qms的温光临界期为雄穗的小花分化期 .

玉米温敏核雄性不育育性转换与内源激素的关系

对玉米温敏核雄性不育系琼 6 Qms及其对照琼 6的花药组织和植株叶片中生长素 (IAA)及乙烯含量变化进行了研究。结果表明 :琼 6 Qms植株叶片中生长素含量在小花分化期最高 ,随着雄穗发育逐渐降低 ,而琼 6的生长素含量从小花分化期逐渐升高 ,到性器官形成期达到最高值。在小花分化期和性器官形成期 ,琼 6 Qm s叶片和花药组织中的乙烯含量显著高于对照 ,而生长素含量则显著低于对照 ,导致生长素与乙烯比例的不平衡 ,这可能是温敏核雄性不育系由可育向不育转换的重要生理学原因。

玉米温敏核雄性不育系育性转换的生态机制研究

采用分期播种、叶龄调查以及花粉镜检等方法，对玉米温敏核雄性不育系琼68ms育性转换的生态机制进行了研究，发现琼68ms的育性变化主要受温度影响，日最高温度是其育性转换的主要因素，表现为高温不育，低温可育，育性转换的温度范围为30—33℃，雄穗发育的小穗分化期是对温度敏感的关键时期。

玉米籽粒赖氨酸含量的遗传及其与产量的关系分析

用5个不同基础群体的15个自选系作母本,5个不同优势群的测验系作父本,采用NCII交配设计配成75个杂交组合,经1年2点田间试验,用近红外光谱仪测定了亲本及其杂交种F1和F2籽粒的赖氨酸含量,并用三倍体种子胚乳-细胞质-母体效应模型对赖氨酸含量进行遗传分析。结果表明,玉米籽粒赖氨酸含量除受种子、母体效应和细胞质3套遗传体系共同控制之外,还不同程度受环境因素的影响,遗传主效应方差VG(VG=VA+VD+VC+VAm+VDm)占总遗传方差(VG+VGE)的76.3%,其中,种子效应方差(VA+VD)、细胞质效应方差(VC)和母体效应方差(VAm+VDm)分别占24.6%、19.7%和55.7%;赖氨酸含量以母体遗传力为主(h2m=40.98%),其次为种子遗传力(h2o=17.86%),而细胞质遗传力较低(h2c=14.29%)。同时发现籽粒赖氨酸含量与产量之间不存在明显相关(r=-0.027)。因此,在高赖氨酸育种中,必须重视高值亲本尤其是母本的选择以及不同优势类群间的广泛组配,从变异广泛的基础材料中对赖氨酸含量和籽粒产量同时进行选择和改良是可能的。

利用种子醇溶蛋白选育玉米姊妹系和姊妹种的研究

不同分离世代产生的姊妹系配制的早晚代姊妹种在农艺性状、产量和种子蛋白图谱上存在很大的差别。大多数早代姊妹种种子蛋白谱带具有双亲的互补带,并表现出较强的优势,晚代姊妹种的种子蛋白图谱基本上与亲本相同,优势不及早代姊妹种明显。

玉米C型胞质不育恢复基因Rf4的RFLP定位

采用田间育性鉴定和RFLP分子标记的方法对玉米C型胞质不育的恢复基因进行了研究 .田间育性结果表明 ,玉米C型胞质不育有两对重叠恢复基因 ,通过对A192近等基因系和 (CMS C2 37×A6 19)BC1分离群体的RFLP分子标记 ,将玉米的C型胞质不育恢复基因Rf4定位在第 8染色体短臂上 ,与RFLP探针npi2 2 0和csu2

玉米温敏核雄性不育育性转换与外源激素的关系

通过对玉米温敏核雄性不育系琼42Qms不育阶段内不同发育时期喷施氯化钴(CoCl2 )和生长素 (IAA) ,研究外源激素对玉米温敏核雄性不育系育性转换的影响。结果表明 :在玉米温敏核雄性不育的不育阶段内 ,用一定浓度的氯化钴 (CoCl2 )或生长素 (IAA)在特定时期处理琼 42Qms,可使其育性在一定程度上发生逆转 。

玉米简单重复序列不对等交换的热点区域定位

生物基因组中简单重复序列的多态性是同源染色体不对等交换的结果之一,因此明确不对等交换的热点区域具有重要的理论意义。利用来源于优良玉米杂交种豫玉22的一套重组近交系(RIL)群体,对其遗传组成进行了SSR标记分析,发现40个不对等交换的SSR标记,不对等交换在群体间发生的概率介于0.34%～14.63%之间,每世代发生的频率为10-2～10-1,其中(AG)n重复的标记占发生不对等交换总标记的58.3%。有31个不对等交换标记分布于染色体上的11个热点区域,位于第9染色体以外的其他染色体上,其中第3和第5染色体上各分布2个不对等交换的热点区域。

氮胁迫和正常条件下玉米穗部性状的QTL分析

【目的】分析氮胁迫和正常条件下玉米穗部性状的QTL。【方法】以优良玉米杂交种"农大108"的一套203个F2:3家系为材料,构建了包含189个SSR标记的遗传连锁图谱,在施氮(N+)和不施氮(N-)条件下,通过一年两点的田间试验,利用复合区间作图法对玉米穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒重和百粒重等6个穗部性状进行了QTL分析。【结果】亲本许178对N胁迫的敏感程度远小于黄C;F2:3群体的穗长、穗粗、穗行数和行粒数与单株产量大多呈显著或极显著正相关。在郑州和新郑两地,2种氮处理水平下定位了玉米穗部性状的53个QTL,其中郑州点检测到28个QTL,主要集中在第2、8和9染色体上(占57.14%);新郑点检测到25个QTL,主要分布在第1、2、6、7和8染色体上(占60%);在所检测到的53个QTL中,表现加性、部分显性、显性和超显性效应的QTL依次为13(24.5%)、20(37.7%)、6(11.3%)和14(26.4%)个,单个QTL解释表型变异介于7.1%～23.3%之间。N+条件下6个性状在两个地间检测到的QTL数量明显高于N-条件下检测到的QTL数量,同时在郑州点2种氮处理水平下检测到3个相同的QTL(qED2a,qKW8a,qKW10a),新郑点检测到1个相同的QTL(qEL1a),推断在缺氮条件下检测到的各性状特异表达的QTL可能与玉米的氮高效利用有关。【结论】在两地、2种供氮水平下所定位的53个穗部性状QTL,主要集中在第1、2、8和9染色体上,部分显性和超显性效应的QTL占60%以上。

河南省主要玉米品种杂种优势利用模式分析

目的分析河南省主要玉米品种杂种优势的利用模式。方法利用玉米基因组的143对SSR引物,从中筛选出均匀覆盖玉米染色体组的95对多态性引物,对河南省主要审(认)定品种的亲本及少数其它自交系进行PCR扩增,用UPGMA法对自交系进行聚类分析,同时对河南省审定品种及部分外引品种在1981～2003年的利用情况进行统计分析。结果(1)河南省审(认)定品种的主要自交系可分为Reid、温热、四平头、旅大红骨、Lancaster和综合种选系6个类群,与系谱分析基本吻合;(2)河南省玉米生产上利用的杂优模式主要有12种,其中Reid×唐四平头、Lan.×旅大红骨两种主要模式的应用面积分别为26.47%和20.62%,约占河南省玉米累计推广面积的47%;Reid×旅大红骨占9.41%;而温热×其它(综合种选系或Reid等)占9.07%,是一种新的杂种优势模式。结论20多年来,河南玉米生产上利用的12种杂优模式中,Reid×唐四平头和Lan.×旅大红骨是两种最主要的模式,应用面积约占1/2。

利用SSR标记研究爆裂玉米自交系的遗传变异及其与普通玉米的遗传关系

利用113对多态性SSR引物研究了来源于8个基础材料的26个爆裂玉米自交系的遗传多样性及其与分属6个杂种优势类群的20个普通玉米骨干自交系的种质关系。在26个爆裂玉米自交系间共检测出301条带,平均每个位点的等位基因数为2.66个,多态性信息量为0.068～0.217,平均遗传距离为0.357。利用SSR数据进行聚类分析,将46个供试自交系分为爆裂和普通玉米自交系两大类;26个爆裂玉米自交系分为8个类群,高杂种优势组合的双亲自交系均属于不同类群,而在同一类群自交系间尚未组配出具有高杂种优势的组合;普通玉米自交系的分类结果与以往研究和育种实践相一致,表明SSR标记技术可以用于爆裂玉米自交系间的遗传多样性研究。不同类群爆裂玉米自交系与各类群普通玉米自交系的平均遗传距离为0.549～0.672,应根据两类自交系间的遗传关系对爆裂玉米自交系实施有针对性的分群改良。

玉米优良杂交种豫玉22产量性状的遗传分析

以玉米优良杂交种豫玉 2 2的F2∶3 家系为材料 ,通过一年两点的田间试验 ,研究其产量性状的遗传特征 ,以期为提高玉米产量杂种优势的利用水平提供有益信息。结果表明 ,在 8个穗部产量性状中 ,广义遗传力较高的为行数、穗长、出籽率、穗粗 ;在F1代和F2∶3 家系中 ,杂种优势强的性状是穗粒重、行粒数、穗长 ,较弱的是出籽率和百粒重 ;杂种优势与遗传力相关不显著 ,但与性状的变异系数相关显著。穗粗、行粒数、百粒重、出籽率、穗长与单株产量高度相关。其中行数、行粒数、百粒重 3个产量构成因子彼此高度负相关 ,穗长与穗粗高度负相关。主成分分析表明 ,影响单株产量的依次是行粒数、穗粗、行数、穗长、百粒重 5个因子。对豫玉 2 2而言 ,每行粒数和穗粗的增加是获得高产的关键。

玉米制种花期相关性状的QTL分析

提高杂交种制种产量是降低玉米种子生产成本,加速杂交种推广的一条有效途径。本研究拟通过对玉米制种花期相关性状的遗传分析,为玉米制种产量的提高和玉米育种提供理论基础。试验以优良玉米自交系琼68和K12组配的一套F2∶4家系为基础材料,构建了包含134个SSR分子标记的遗传连锁图,通过1年2点的田间试验,对玉米制种花期相关性状进行了分析。结果表明,散粉期与吐丝期、吐丝周期、花丝活力呈极显著正相关;同时吐丝期与吐丝周期、花丝活力,以及吐丝周期和花丝活力也呈极显著正相关;而散粉周期与散粉期和吐丝期呈负相关关系。利用复合区间作图法在2个环境中定位了22个玉米制种花期相关性状的QTL:散粉期5个、吐丝期4个、散粉至吐丝间隔期5个、散粉周期4个、吐丝周期2个、花丝活力2个。结果发现多数QTL存在环境表达的特异性。

氮胁迫与非胁迫条件下玉米不同时期株高的动态QTL定位

以玉米杂交种农大108的203个F2:3家系为材料,在施氮(N+)和不施氮(N-)2种条件下对拔节期到灌浆期的株高变化进行了动态QTL分析。结果表明,N胁迫条件对亲本许178影响较小,而对亲本黄C的影响较大,F2:3群体在不同时期的株高均值在2种施肥水平下没有显著差异,但变异范围存在一定的差异。利用包含199个SSR标记的遗传连锁图谱与复合区间作图法,在N-条件下,拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期、灌浆期分别定位1、1、2和2个非条件QTL,可分别解释各时期株高表型变异的8.42%、13.86%、24.33%和22.66%;在N+条件下,相应时期分别定位1、1、2和4个非条件QTL,可分别解释各时期株高表型变异的8.10%、12.92%、21.30%和44.41%。在N-条件下,拔节期至喇叭口期、开花期至灌浆期分别定位了1和5个条件QTL,可分别解释该时期株高动态变异的9.14%和50.98%;在N+条件下,相应时期分别定位1和4个条件QTL,可分别解释该时期株高动态变异的13.33%和44.47%。这些非条件QTL和条件QTL多数表现以显性和部分显性为主。