基于X-rayμCT技术的玉米籽粒结构特征的粒位效应分析

玉米籽粒因其在果穗上着生位置不同存在较大差异,明确籽粒结构特征的粒位效应为玉米的消费、加工和播种质量等玉米产量和品质性状的评价提供参考。该研究以3个不同籽粒类型的玉米品种登海618(DH618)、KX3564和先玉335(XY335)为材料,利用X射线计算机断层(X-ray micro-computed tomography,X-rayμCT)技术扫描测试样本,通过图像滤波、阈值分割等图像分析方法重建籽粒3维结构,获取玉米果穗不同粒位籽粒的胚、胚乳、皮下空腔、胚空腔、硬质胚乳、粉质胚乳、胚乳空腔等结构参数。数据分析表明,籽粒不同结构指标在果穗上呈现不同的变化规律,从基部到顶部(不考虑果穗两端的极端籽粒),胚、胚乳及硬质胚乳体积线性下降,各指标在果穗上的变化范围分别为15.82~33.36、180.15~296.50及87.13~166.00 mm^(3);胚乳空腔>皮下空腔>胚空腔,果穗中部籽粒的空腔较小且稳定,3个品种表现一致;胚与胚乳的比值在粒位间基本稳定,粉质胚乳体积、硬质胚乳与粉质胚乳的比值从基部至顶部逐渐减小,但不同指标的变化斜率存在差异。3个供试品种的籽粒结构参数不同:DH618果穗不同部位籽粒胚与胚乳的比值大于KX3564和XY335,XY335籽粒硬质胚乳与粉质胚乳的比值大于DH618和KX3564。在籽粒空腔方面,KX3564皮下空腔的比例较高,而XY335胚乳空腔的比例较高。3个品种胚、胚乳、皮下空腔体积在玉米籽粒中的比例平均分别为9.27%、89.87%、0.86%。X-rayμCT扫描技术为玉米籽粒性状的研究提供新的方法与思路,明确果穗籽粒结构的粒位效应有利于全面地掌握玉米果穗上籽粒的性状特征,为玉米的生产、加工及品种改良等提供借鉴。

基于掖478导入系的玉米叶面积QTL定位

玉米叶面积与玉米产量密切相关,因而叶面积被当作遗传育种改良的重要目标。本研究利用叶面积具有显著差异的以掖478 (Ye478)为遗传背景的导入系纯合系SL19与Ye478为亲本构建F2作图群体,对3个环境下F2群体单株的穗三叶叶面积进行表型统计分析,利用单标记分析法及IciMapping复合区间作图法对叶面积进行QTL定位。结果显示:2个环境下均于玉米第6染色体umc2068～umc1883区间(3.0 Mb)检测到1个与叶面积相关的QTL,其LOD值分别为4.4和3.0,表型贡献率分别为17.2%和10.9%。该QTL属于主效环境敏感型QTL,且基于表型效应及基因表达水平验证了该QTL真实性。本研究为叶面积的精细定位以及分子标记辅助育种改良玉米叶面积提供重要信息,同时本研究使用的导入系纯合系SL19可直接应用于叶面积遗传改良的实践育种中。