不同成熟度正红431种子物理特性及种子活力差异研究

【目的】种子物理特性和种子活力是衡量种子质量的重要指标,研究不同成熟度种子的物理特性及种子活力变化,有助于指导生产高质量的种子。【方法】以玉米品种正红431为材料,研究其在四川成都(授粉后20~55 d)和四川西昌(授粉后20~75 d)不同成熟度种子的粒长、粒宽、百粒重和比重等物理特性以及种子活力的变化。【结果】随着成熟度的增加,正红431种子的粒长、粒宽、百粒重和比重逐渐增加,最终趋于稳定,其中四川成都正红431种子物理特性于授粉后45 d趋于稳定,四川西昌于授粉后55 d趋于稳定;通过标准发芽试验和人工老化发芽试验分析种子活力发现,四川成都正红431种子在授粉后45 d种子活力最高,四川西昌在授粉后60 d种子活力最高。【结论】在四川西昌和成都基地生产玉米杂交种子时,分别于授粉后60 d和45 d开始收获,效果更佳;四川西昌生产的种子质量优于四川成都。

玉米K718d矮秆基因的定位及候选基因分析

为发掘玉米矮秆基因,解析矮化机理,以玉米矮秆突变体K718d、野生型K718及其F2分离群体为材料,结合BSA全基因组重测序(BSA-reseq)和转录组测序(RNA-seq)定位矮秆基因。在1号染色体上检测到3个侯选区域,总长度为21.03 Mb,包含基因438个。共鉴定出差异表达基因2374个,其中上调基因1452个,下调基因922个。KEGG分析显示,差异表达基因主要涉及苯丙烷代谢、脂肪酸链延长和半乳糖代谢等通路。基因功能注释显示,差异表达基因参与细胞生长发育、细胞壁组成和植物激素合成代谢等过程。BSA-reseq与RNA-seq联合分析,共筛选出基因26个,其中非同义突变基因19个。结合同源基因功能注释、基因表达量和生物信息学分析,初步获得与植物激素代谢相关的Zm00001d032035和Zm00001d032422候选基因2个。PCR扩增和qRT-PCR分析显示,与K718相比,K718d中2个基因编码区碱基和氨基酸序列均有不同程度突变,基因表达量均极显著降低。研究结果为进一步克隆矮秆基因和育种应用提供参考。

不同大小的玉米种子活力差异比较研究

本文采用玉米种子标准发芽试验,比较研究了不同玉米品种及不同大小的玉米种子活力差异。结果表明:比较不同品种的玉米种子活力高低决定于计算种子活力指数的方式,即依靠某一种种子活力指数并不能完全判断不同玉米品种的种子活力高低;同一玉米品种,体积较大或千粒重较高的种子,其活力较高,不同玉米品种间体积大小和千粒重的高低与其种子活力大小之间并无明显的关系。

82份玉米自交系遗传多样性分析

对种质资源进行遗传关系的研究和遗传多样性评价是玉米育种研究的重要内容,采用形态标记和SSR分子标记2种方法对82份玉米自交系进行了遗传多样性分析。结果表明：用15个表型性状计算它们的欧式遗传距离,其平均遗传距离为50.57,变异范围为9.05-146.23,说明供试自交系遗传多样性丰富,以遗传距离38.06为界,将供试自交系分为6类,其聚类结果与其系谱来源的吻合程度较差;利用筛选出来的63对扩增条带清晰、多态性明显的SSR引物,在供试自交系中共检测出等位基因变异601个,每对引物检测到4-24个等位基因,平均为9.5个,每个位点多态性信息量（PIC值）变幅为0.454 6-0.916 9,平均为0.752 9,遗传相似系数为0.544 1-0.933 4,平均为0.667 3,以遗传相似系数0.673 5为界,将82份自交系分为七大类,属于五大常见类群的自交系占84.1%,其中Reid群占32.9%,PB群占23.2%,Lancaster群占13.4%,塘四平头群占7.3%,旅大红骨群占7.3%,其他2个类群分别占11.0%和4.9%,其聚类结果与其系谱来源的吻合程度较高。

电导率法测定玉米种子活力的优化条件

以4个玉米杂交种的新陈种子为材料,以其田间简易活力指数为对照,研究电导率法测定玉米种子活力的优化条件。结果表明,在10～30℃条件下,浸泡时间在2～36h之间,用电导率法测定的不同玉米种子活力与田间简易活力指数绝大多数均不一致,不适宜的条件下测定的电导率值不能完全反映种子的真实活力,因此浸泡过程中控制浸泡液的温度和浸泡时间的长短尤其重要。在25℃条件下浸泡24～30h,测定的电导率值能准确反映不同玉米的种子活力。

3个玉米杂交种的丰产稳产性分析

采用Eberhart-Russell模型和高稳系数法,对3个玉米杂交种的丰产稳产性进行了综合评定。结果表明,杂交种正红2号、正红6号和正红115区试平均产量分别为7575.0kg/hm2、7611.8kg/hm2和7304.0kg/hm2,分别比对照增产10.2%、16.6%和6.2%,丰产性突出,稳产性较好,生态适应性强。3个杂交种在环境指数4500～9000kg/hm2时比对照均有不同程度的增产。在生产水平6000kg/hm2以上的地区更能充分发挥正红2号的增产增收潜力。

玉米种子活力测定方法的研究

通过用标准发芽试验、低温发芽试验、高温发芽试验和田间播种试验穴CK雪,测定了两个玉米品种穴组合雪的种子活力情况,以寻求测定玉米种子活力的最佳方法。结果表明:同一品种穴组合雪的种子活力指数采用不同的测定方法其结果是不一致的;对不同品种穴组合雪的种子活力比较,这几种方法均可采用。

不同成熟度玉米种子活力的差异性研究

以玉米自交系48-2和杂交种正红311为材料,应用标准发芽试验法和电导率法研究了不同成熟度玉米种子的活力差异。结果表明,随着种子成熟度的提高,种子活力指数显著提高,电导率则呈降低的趋势。繁殖自交系48-2亲本时,以授粉后50 d采收为佳;而生产正红311杂交种子,则授粉后45d收获即可。

^(60)Co-γ射线对自交系R08和48-2的诱变效应

用3种不同剂量60Co-γ射线辐射处理2个玉米自交系种子,对其诱变后代M1生物学效应及其M3株系主要性状的变异进行了分析。结果表明:①2个玉米自交系M1植株均受到明显的抑制及辐射损伤,具体表现在,株高和穗位高降低,叶面积减小,并且这种抑制损伤效应随着辐射剂量的增加而增大;它们的M1雄穗长和雄穗分枝数均降低;低剂量处理就能引起RO8的穗长和48-2的穗行数在M1代产生较大变化。②诱变后代M3株系各性状出现不同程度的正向突变和负向突变,其中株高、穗位高及叶面积平均值与对照有显著差异的M3株系频率高于主要雄穗及果穗性状,说明这些性状的诱变效果更好;诱变后代各性状的变异幅度和变异系数增大,表明辐射诱变能扩大玉米主要性状的变异谱,拓宽选择范围。此外,在48-2的M3代还获得了2个籽粒颜色发生突变的株系和2个雄性不育突变株系。

EMS对三个玉米自交系的诱变效应分析

EMS诱变玉米花粉是玉米化学诱变的主要技术。该研究以生产上3个常用的玉米自交系K305、21-ES、R08为材料,对其花粉用不同浓度的EMS诱变处理,探讨其EMS诱变的最佳浓度范围,明确其诱变效应。结果表明:3个自交系经过不同浓度的EMS诱变后,其结实率随着浓度的增大表现出减小的趋势,从其半致死剂量来看,EMS诱变花粉的适宜浓度范围自交系K305和R08均为0.67~1.0 mL·L^(-1),21-ES在1.67 mL·L^(-1)附近。M_1代不同性状其变异幅度和变异系数与对照相比主要表现出增大的趋势,其不同性状的生物学效应在材料间表现不一致,表明性状在不同材料间对EMS的敏感性不一样,生育期表现为21-ES>K305>R08;主要株型性状表现为R08>21-ES>K305;主要雄穗性状K305和21-ES比R08敏感;主要果穗性状表现为21-ES>K305>R08。M_2代整体表现为变异谱扩大,其株高、穗位高和叶面积以及主要果穗性状的变异表现复杂,主要雄穗性状中除K305的M_2株系雄穗分枝数呈双向变异外,其余M_2株系整体偏向于雄穗变短,雄穗分枝数减小。该研究结果为后续研究和应用打下了基础。

19份玉米EMS诱变系的遗传差异评价

对新选的玉米EMS诱变系进行遗传评价是对其展开利用研究的前提。以19份玉米EMS诱变系为试材,利用表型分析和玉米品种鉴定技术规程SSR标记法（NY/T1432-2014）,研究各诱变系与相应基础试材间的遗传差异,结果表明：在考察的20个性状中,与基础试材相比,诱变系K305Y1403、K305Y1409、K305Y1411和K305Y1415有9个性状达到显著或极显著差异;R08Y1425、R08Y1423、R08Y1429分别有17,13,12个性状达到显著或极显著差异,与相应基础试材差异较大。40对SSR引物,平均每对引物在来源于K305与R08的诱变系中,检测出的等位基因个数平均分别为3.8,4.2个,扩增出的基因型个数平均分别为1.90,2.15个;每个位点的多态性信息量（PIC）分别为0~0.76和0~0.88,平均PIC分别为0.20和0.28;与基础材料间的遗传相似系数分别为0.790~0.918和0.707~0.884,平均分别为0.862和0.809;各诱变系与相应基础试材的遗传差异位点数均在2个或2个以上。综上可知,该19份新选诱变系与相应基础试材间存在真实的遗传差异,可继续开展其遗传利用研究。

玉米营养品质性状及其与产量的相关分析

研究14份玉米自交系及其采用7×7不完全双列杂交设计组配的49个F1组合的营养品质性状和产量,结果表明,普通玉米多数营养品质性状及产量中亲值与其F1平均值之间存在正相关趋势,实践上应注意选择高值亲本;主要营养品质性状之间、单株产量与大多数营养品质性状之间以及它们的配合力效应值间呈正相关趋势,通过性状相关可间接选择;普通玉米产量与蛋白质含量等多数营养品质性状及其配合力可以同步聚合,但要同步改良其蛋白质品质及其配合力还存在较大困难。

玉米分蘖和多穗性的配合力与遗传分析

分蘖和多穗是禾本科植物的普遍特性,也是栽培玉米的重要功能性状,对玉米分蘖和多穗性进行遗传研究,可为分蘖型和多穗型玉米的选育提供参考。本研究用26份自交系按7×19不完全双列杂交模式配制133个杂交组合为供试材料,对玉米分蘖和多穗性的配合力和遗传效应进行了分析,结果表明:(1)在19个远缘选系中,1147分蘖性和多穗性GCA效应正向最大,多穗性GCA效应正向值较大的还有1193和1169,156×1147和K389×1164分蘖数和果穗数SCA分别为正向效应最大;(2)玉米分蘖性和多穗性的加性效应远大于非加性效应,但其狭义遗传力分别仅为48.66%和36.12%,育种上宜在晚代进行选择。以玉米自交系K169×1147的202个F2:3家系为作图群体,构建了具有132对SSR标记的玉米遗传图谱,覆盖整个基因组1979.6cM,平均图距15.0cM,共检测到控制玉米有效穗数的QTL7个,分别位于1、2、3、6、7染色体,其中第1、3染色体上各有2个QTL,但位于第2染色体上的QTL效应最大,贡献率达27.31%,该研究结果丰富了玉米分子遗传学信息,为多穗玉米的分子育种奠定了基础。

基于产量及主要品质性状的玉米自交系类群划分

用产量及主要品质性状对目前玉米生产上常用的7份自交系和本课题组选育的7份新自交系进行主成分和聚类分析,结果表明：入选的5个主成分因子对总变异的贡献达83.191%,自交系698-3和109可以作为较好的品质育种亲本;而48-2和226则是较好的高产育种亲本.自交系间的遗传距离变异范围为0.342～21.910,根据遗传距离可将14份自交系分为7类,其分类结果与育种实践相吻合.

作物育种学教学内容与教学方式改革探索

本文对农学专业本科作物育种学教学内容和教学方式改革作了初步研究。教学内容改革主要涉及到课程内容的补充、开设教授专题等 ;教学方式改革主要涉及到采用多教师授课和开设综合实验等。结果表明 ,教学内容和教学方式的改革均受到了教师和学生的好评。

玉米核不育突变体K305ms主要性状配合力及产量杂种优势研究

为明确K305ms的应用潜力,选用雄性不育突变体K305ms群体中不育株(msms)、可育株(Msms)和野生型K305(Ms Ms)3种基因型的植株,以及与10个测验种采用不完全双列杂交组配的30个组合为材料,分析比较3种基因型对玉米主要性状配合力和杂种优势的影响。结果表明,K305ms群体中不育株和可育株在所考察性状上均无显著差异。与野生型K305相比,不育株单株叶面积极显著增加,雄穗变小,穗长极显著增加,出籽率和百粒重极显著减小,单株产量等其余性状差异均不显著;不育株穗行数一般配合力表现极显著正效应,而秃尖长等4个性状一般配合力则呈极显著负效应,其可育株与不育株性状一般配合力的表现趋势基本一致,K305ms在增加杂交组合穗行数和缩短秃尖长方面具有较好的潜力。3种不同基因型组配的同型杂交组合中,多数组合单株产量特殊配合力在不同地点表现正负效应不同,说明母本育性基因型差异与产量特殊配合力高低并无必然联系;其多数组合单株产量的对照优势差异不显著,表现与地点间存在极显著的互作关系,表明实践上需要严格的多生态比较鉴定。综合分析表明,K305ms具有进一步研究和开发利用前景。本研究为突变体K305ms在玉米不育化育种和生产中的应用奠定了基础。

玉米杂交种川单15号综合高产栽培技术研究

运用三因素五水平二次正交旋转组合试验设计方法 ,研究我区杂交玉米川单 1 5号种植密度、氮肥和磷肥用量对其产量及主要性状的影响 ,并建立相应的数学模型 ,得出我区河谷平坝区在四月下旬播种并采用肥团育苗 ,6 6 7m2产 5 0 0 kg以上的栽培技术方案为 :种植密度 4 2 0 0～ 4 5 0 0株 / 6 6 7m2 ,6 6 7m2用纯氮1 1 .2～ 1 7.4 kg,过磷酸钙 2 6～ 5 4 kg。

大刍草(Zea mexicana schard)×自交系K169选系的核型和SSR分析

本研究以玉米自交系K169及其与大刍草(Zea mexicana schard)远缘杂交而成的5个选系为研究材料,对它们进行核型和SSR分析,以期从细胞学和分子水平的角度为玉米远缘杂交育种提供理论依据。结果表明,5个远缘选系和轮回亲本K169体细胞染色体数目均为2n=20,但在核型结构上却存在较大差异,其中自交系K169和远缘选系1191在第6染色体的短臂上有随体,1183和1189在第8染色体的短臂上有随体,1193和1195未发现带随体的染色体;选系1183、1193和1195的染色体长度比(最长/最短)与K169之间存在较大差异;选系1183和1195的核型类型与K169不一致。96对SSR引物在5个选系和轮回亲本K169中共检测出27个多态性位点,位点多态信息量(PIC)的平均值为0.724;基因型多样性(H′)的平均值为1.400,它们之间的遗传相似系数平均值为0.5791。综合分析表明,这些选系与其轮回亲本K169之间存在真实的遗传差异,是一批新的玉米种质资源。

强优势玉米杂交种瑞玉16的选育及适应性评价

【目的】选育强优势玉米杂交种和综合分析瑞玉16的丰产性及适应性。【方法】以国外玉米资源1013为基础材料,用系谱法经连续8代选优株自交选育出玉米自交系K233,再用自交系K233作母本,21-ES作父本育成玉米杂交种瑞玉16;以参加四川省玉米区域试验的数据为基础,用高稳系数法和Eberhart--Russell模型综合分析。【结果】①瑞玉16两年区域试验平均产量为8554.9kg/hm^2,比对照川单14平均增产11.8%,增产点率100%;②两年高稳系数平均值为77.5%,比川单14高7.5%,其稳定系数bi值两年较稳定且趋近于1;当环境指数在4500~12000kg/hm^2之间,比对照川单14均有较高幅度增产,尤其在7500~12000kg/hm^2之间,两年增产幅度均超过10%。【结论】瑞玉16丰产性好,增产潜力大,是一个高产稳产型品种,属于强优势玉米杂交种;适宜种植范围广,具有良好的生产潜力和推广应用价值,尤其是在玉米栽培或生产水平较高的区域种植优势更明显。

玉米矮秆突变体K125d的遗传鉴定

积极发掘新的玉米矮秆资源并进行研究和利用,有利于玉米矮化育种。对比研究了矮秆突变体K125d和同源自交系K211之间的形态差异,通过与7个不同株高自交系配制正反交F1,回交B1、B2和自交F2群体,分析突变体K125d矮秆性状的遗传模式,其矮秆基因定位用BSA-SSR标记法。结果表明,与K211相比,K125d的生育期极显著增长,株高极显著降低;叶片重叠密集,叶数和叶宽极显著增加,叶片夹角极显著降低。所有群体在2个不同生态点试验结果一致,正反交F1均为高秆;7个B1群体和F2群体株高分离比例分别符合1∶1和3∶1;除K123d外,6个B2群体均为高秆,表明突变体K125d的株高由1对隐性细胞核基因控制,暂命名为d125。以(K125d×K236)F2为定位群体,将基因d125定位于1号染色体SSR标记umc2569和umc1278之间,其距离为6.6,5.1 cM。以br2基因模型GRMZM2G315375克隆d125发现,d125在模型第1651个碱基处有一个9 bp片段插入,在第6438碱基处有一个232 bp片段缺失,缺失导致移码突变,造成功能位点缺失可能是导致转运功能丧失的主要原因。