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玉米氮效率QTL定位和候选基因筛选
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作者 韩旭东 杨传奇 +7 位作者 张擎 李亚伟 杨夏夏 何佳甜 薛吉全 张兴华 徐淑兔 刘建超 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第21期4175-4191,共17页
【目的】实现玉米养分高效利用的遗传改良是保障国家粮食安全的重要途径。挖掘玉米氮高效QTL与相关候选基因可为提高玉米氮肥使用效率,为培育高产高效玉米品种提供理论基础。【方法】通过对KA105/KB024构建的重组自交系群体在不同氮素... 【目的】实现玉米养分高效利用的遗传改良是保障国家粮食安全的重要途径。挖掘玉米氮高效QTL与相关候选基因可为提高玉米氮肥使用效率,为培育高产高效玉米品种提供理论基础。【方法】通过对KA105/KB024构建的重组自交系群体在不同氮素处理下的籽粒产量以及氮肥偏生产力、耐低氮系数、氮肥农学利用效率进行QTL定位分析,同时,结合亲本KA105在苗期低氮水平下的转录组数据筛选差异表达基因,利用共表达分析挖掘玉米氮效率候选基因,并利用qRT-PCR对筛选到的候选基因进行验证。【结果】通过定位分析,共检测到36个分布在不同染色体上的QTL,可解释1.63%—17.26%的表型变异。其中,鉴定到8个表型变异解释率超过10%的主效QTL,7个在不同性状或环境下共同被鉴定到的遗传稳定QTL。其中,位于第1染色体的qNNGYP1在前人研究中被多次检测到,其表型解释率可达11.73%,不同环境下多个QTL(qNNGYP1和qPFPN1)在此区间内被检测到,可作为重点区段进行更进一步的研究。结合苗期低氮胁迫下转录组数据,在QTL区间内共筛选到39个差异表达基因,进行共表达网络预测后,鉴定到6个节点基因作为候选基因,qRT-PCR结果显示,在2种氮处理下,候选基因的表达趋势与转录组数据相同。其中,GRMZM2G366873参与生长素稳态的调控,可能通过生长素信号转导参与玉米低氮胁迫、干旱胁迫与硼胁迫的响应,并调控玉米穗长;GRMZM2G414192参与光合系统对低氮胁迫的响应,其蛋白含量受油菜素甾醇调控;GRMZM2G414043与玉米粒长及生物量相关;GRMZM2G040642可能参与氮的远距离信号传导。【结论】检测到36个QTL,分布于第1、4、5、7、8和9染色体上,其中,包含8个主效QTL(PVE>10%)。筛选到GRMZM2G366873、GRMZM2G414192、GRMZM2G414043、GRMZM2G040642可作为玉米氮效率候选基因。 展开更多
关键词 玉米 氮效率 QTL 转录组 候选基因
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玉米杂交种穗部性状的全基因组关联分析 被引量:7
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作者 李婷 董远 +6 位作者 张君 冯志前 王亚鹏 郝引川 张兴华 薛吉全 徐淑兔 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第13期2485-2499,I0001-I0003,共18页
【目的】玉米穗部性状是产量的重要构成因子,利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)方法解析玉米杂交种穗部性状的遗传基础、挖掘与穗部性状相关的位点,为功能基因克隆和高产玉米品种培育提供参考。【方法】选用11... 【目的】玉米穗部性状是产量的重要构成因子,利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)方法解析玉米杂交种穗部性状的遗传基础、挖掘与穗部性状相关的位点,为功能基因克隆和高产玉米品种培育提供参考。【方法】选用115份来源于陕A群和陕B群的优良玉米自交系和4份国内骨干作为亲本,以基于NCⅡ遗传交配设计获得的442份玉米杂交种为材料构建关联群体,调查2个环境中群体材料的穗长、穗粗、穗行数等8个穗部性状;利用tGBS技术检测亲本基因型,推测出F1杂交种的19461个高质量SNP,结合杂交种表型和基因型开展基于加性、显性及上位性模型的穗部性状的全基因组关联分析,并利用公共数据库中玉米穗发育相关组织的转录组数据和基因的注释信息预测候选基因。【结果】表型数据分析结果显示,试验群体的8个穗部性状均符合正态分布,表型变异为3.78%—45.25%。方差分析表明,8个穗部性状的环境效应和基因型效应均呈现极显著水平(P<0.001),广义遗传力为54.15%—68.89%。同时玉米杂交种穗部性状间呈现显著正相关或显著负相关。利用加性和显性模型分别检测到16个和3个显著SNP,上位性模型检测到79个上位性位点。3种模型检测的显著位点累积解释各性状38.21%—60.69%的表型变异,其中,加性模型检测到的显著SNP累积解释的表型变异为0.00—41.26%,上位性模型检测到的位点累积解释的表型变异为15.18%—45.36%。基于加性和显性模型检测的显著SNP的效应分析发现多数位点呈现加性和部分显性效应,仅2个为超显性。进一步分析发现,7个单SNP和5个上位性位点能够解释5%以上的表型变异。根据SNP的位置以及基因的表达信息预测了17个候选基因。【结论】玉米杂交种穗部性状主要受加性、上位性效应影响,显性效应影响较小;加性和显性模型检测的SNP主要表现为加性和部分显性效应,可通过聚合有利等位基因改良目标性状。 展开更多
关键词 玉米 杂交种 穗部性状 全基因组关联分析 遗传效应 候选基因
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基于3种水分控制条件的玉米品种抗旱性综合评价 被引量:10
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作者 张文新 段迎新 +7 位作者 章爽 杨晶淇 张建军 黄蕊 杨晓军 王富贵 薛吉全 张兴华 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期163-174,183,共13页
基于大田试验、人工控制生长环境的旱棚与PEG模拟干旱胁迫的水培试验,对8个玉米品种成株期及苗期的抗旱性进行系统研究,调查分析了不同品种在3种水分控制条件下农艺性状、生理指标及产量表现,筛选出综合抗旱较好的品种。结果表明:通过2 ... 基于大田试验、人工控制生长环境的旱棚与PEG模拟干旱胁迫的水培试验,对8个玉米品种成株期及苗期的抗旱性进行系统研究,调查分析了不同品种在3种水分控制条件下农艺性状、生理指标及产量表现,筛选出综合抗旱较好的品种。结果表明:通过2 a 5个试验点的大田试验和2 a旱棚试验筛选的抗旱性较强品种一致,分别为九圣禾2468、陕单650、联创825和MC703,在干旱和灌水条件下产量较高且抗旱指数较大,其中在大田条件下的抗旱指数分别为0.910、0.909、0.907和0.873,具有较短的散粉吐丝间隔期(ASI)、较高的SPAD值、较多的干物质等特点;水培试验通过相关指标隶属值筛选出的抗旱品种有陕单650、先玉335、九圣禾2468和MC703,隶属值分别为0.871、0.697、0.680和0.596,具有较发达的根系、较强的生理酶活性等特点。综合3种水分控制条件,结合第一性状(产量、抗旱指数)和第二性状(根系、ASI、生理)等指标的鉴定结果,筛选出稳定抗旱的玉米品种为MC703、九圣禾2468和陕单650。 展开更多
关键词 玉米 抗旱性 抗旱指数 综合评价
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48份玉米自交系抗病性的精准鉴定 被引量:14
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作者 赵子麒 赵雅琪 +6 位作者 林昌朋 赵永泽 余宇潇 孟庆立 曾广莹 薛吉全 杨琴 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2510-2522,共13页
【目的】结合已克隆抗病基因的分子标记,对来自陕A群、陕B群的30份核心自交系和18份国内外优良种质进行抗病性鉴定,为玉米抗病育种奠定基础。【方法】2019年、2020年分别在陕西省不同地点开展茎腐病、穗腐病、大斑病和小斑病的田间接种... 【目的】结合已克隆抗病基因的分子标记,对来自陕A群、陕B群的30份核心自交系和18份国内外优良种质进行抗病性鉴定,为玉米抗病育种奠定基础。【方法】2019年、2020年分别在陕西省不同地点开展茎腐病、穗腐病、大斑病和小斑病的田间接种鉴定,以及灰斑病的田间自然发病鉴定。试验采用随机区组设计,每个试验设置2—3个重复。采用苗期高粱粒接种法接种大斑病和小斑病,在乳熟后期,对大斑病、小斑病和灰斑病进行病情分级鉴定;在玉米抽雄期,采用土埋伤根法接种禾谷镰孢茎腐病,生理成熟后进行劈茎调查;采用花丝通道和针刺果穗接种法,分2次接种禾谷镰孢穗腐病,玉米生理成熟后进行调查。分别计算不同病害病情指数的最佳线性无偏预测(best linear unbiased predictions,BLUPs),并分析两两病害之间的相关性。对已克隆抗病基因进行功能分子标记基因型鉴定。【结果】对48份自交系开展5种病害田间鉴定,筛选到9份高抗大斑病自交系、2份高抗小斑病自交系、10份抗灰斑病自交系、5份高抗禾谷镰孢茎腐病自交系和5份抗禾谷镰孢穗腐病自交系。1145、CML170、KA103等8份自交系兼抗3种叶斑病。对5种病害综合抗性表现优良的材料有7份,包括1145、CML170、KA105、KB020、X178、沈137和郑58。5种病害相关性分析发现,禾谷镰孢茎腐病与3种叶斑病抗性呈极显著正相关,与穗腐病抗性无相关性。对已知抗病基因鉴定表明,1145、KA081和沈137携带抗禾谷镰孢茎腐病的qRfg1位点,KB109携带抗炭疽茎腐病的Rcg1位点,带有抗大斑病基因Htn1和多抗小斑病、灰斑病基因ZmCCoAOMT2的材料较多。【结论】1145、CML170、KA105、KB020、X178、沈137和郑58对5种病害综合抗性表现良好,可作为供体亲本进行自交系的综合抗性改良。沈137携带抗病的qRfg1、Htn1和ZmCCoAOMT2等位基因,可用于分子标记辅助改良。 展开更多
关键词 玉米 抗病性 大斑病 小斑病 灰斑病 茎腐病 穗腐病
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玉米出籽率相关性状的QTL初定位分析
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作者 章爽 张秀英 +6 位作者 刘斌斌 董远 李婷 李勤 薛吉全 徐淑兔 张兴华 《西北农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1094-1101,共8页
为探究玉米出籽率、单穗质量和单穗粒质量性状的QTL,以优良自交系KA105与KB020构建的201个重组自交系(RILs)群体为材料,通过榆林和汉中两地2个重复的田间试验,利用完备区间作图法对玉米出籽率、单穗质量和单穗粒质量性状进行QTL分析。... 为探究玉米出籽率、单穗质量和单穗粒质量性状的QTL,以优良自交系KA105与KB020构建的201个重组自交系(RILs)群体为材料,通过榆林和汉中两地2个重复的田间试验,利用完备区间作图法对玉米出籽率、单穗质量和单穗粒质量性状进行QTL分析。结果表明,3个性状共检测到10个QTL位点,其中出籽率定位到5个QTL,单穗质量定位到2个QTL,单穗粒质量定位到3个QTL,分别位于1、2、5、6、9和10号染色体上,单个QTL可解释5.92%~13.50%的表型变异。位于1号和6号染色体上的QTL在3个性状中均能检测到,可能是一因多效基因,其中位于6号染色体的QTL在3个性状中均能解释大于10.00%的表型变异,因此下一步研究可重点关注该区域。 展开更多
关键词 玉米 QTL 出籽率 单穗质量 单穗粒质量
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The effect of amylose on kernel phenotypic characteristics,starch-related gene expression and amylose inheritance in naturally mutated high-amylose maize 被引量:1
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作者 ZHANG Xu-dong GAO xue-chun +5 位作者 LI Zhi-wei XU Lu-chun LI Yi-bo ZHANG Ren-he xue jiquan GUO Dong-wei 《Journal of Integrative Agriculture》 SCIE CAS CSCD 2020年第6期1554-1564,共11页
High-amylose maize starch has great pote ntial for widespread in dustrial use due to its ability to form strong gels and film and in the food processi ng field,thus servi ng as a resista nt starch source.However,there... High-amylose maize starch has great pote ntial for widespread in dustrial use due to its ability to form strong gels and film and in the food processi ng field,thus servi ng as a resista nt starch source.However,there is still a substa ntial shortage of high-amylose maize due to the limitation of natural germplasm resources,although the well-known amylose extender(ae)gene mutants have bee n found to produce high-amylose maize lines since 1948.In this con text,high-amylose maize lines(13 inbreds and 18 hybrids)originating from a natural amylose mutant in our testing field were utilized to study the correlation between amylose content(AC)and phenotypic traits(kernel morphology and endosperm glossiness),grain filling characteristics,gene expression,and amylose inheritanee.Our results showed that AC was negatively correlated with total starch con tent but was not correlated with grain phe no types,such as kernel full ness,kernel morphology and endosperm glossiness.Maize lines with higher amylose had a greater grain filling rate than that of the controI(B73)during the first 20 days after pollination(DAP).Both starch debranching enzyme(DBE)groups and starch branching enzyme lib(SBEIIb)groups showed a greater abundance in the control(B73)than in the high-amylose maize lines.Male parents directly predicted AC of Fv which was moderately positively correlated with the F2 generation. 展开更多
关键词 STARCH BIOSYNTHESIS AMYLOSE INHERITANCE high-amylose MAIZE grain filling rate
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不同玉米自交系子粒脱水速率及其与主要影响性状的相关分析 被引量:4
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作者 陈广周 王广福 +5 位作者 渠建洲 司雷勇 金岩 徐淑兔 薛吉全 路海东 《作物杂志》 CAS 北大核心 2018年第5期33-39,共7页
为了明确不同群体玉米自交系子粒脱水特征差异和影响玉米脱水速率的主要性状与子粒脱水间的关系,以陕A群、陕B群选育的8份玉米自交系和2份骨干自交系(昌7-2和PH4CV)为试验材料,分析了不同玉米自交系的子粒脱水速率、收获期子粒含水率、... 为了明确不同群体玉米自交系子粒脱水特征差异和影响玉米脱水速率的主要性状与子粒脱水间的关系,以陕A群、陕B群选育的8份玉米自交系和2份骨干自交系(昌7-2和PH4CV)为试验材料,分析了不同玉米自交系的子粒脱水速率、收获期子粒含水率、子粒灌浆速率、苞叶性状、果穗性状、叶面积、叶绿素含量、株高、穗位高及产量构成等变化特征及其与子粒脱水间的相互关系。结果表明:不同玉米自交系子粒脱水速率呈现"快-慢-较快-慢-较快-慢"的变化趋势。子粒脱水速率与收获期子粒含水率、苞叶平均含水率、苞叶层数、苞叶长度、穗粗、粒长、粒宽、叶面积、SPAD值、子粒灌浆天数等性状呈显著负相关关系,与苞叶脱水速率存在显著正相关关系,与株高、穗位高和子粒产量间相关性不显著。不同自交系间的子粒脱水速率、收获期子粒含水率、苞叶含水率、苞叶脱水速率等指标差异明显,KB043、KA105和KB024自交系的子粒脱水速率快、产量较高,可在宜机收品种选育时作为快速脱水材料加以考虑。 展开更多
关键词 玉米 自交系 脱水速率 相关分析
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玉米吐丝期叶绿素指数全基因组关联分析 被引量:2
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作者 田小康 渠建洲 +4 位作者 劳永辉 李婷 薛吉全 徐淑兔 张兴华 《分子植物育种》 CAS CSCD 北大核心 2020年第23期7613-7624,共12页
叶绿素是植物形成产量的重要因子。为了探究吐丝期叶绿素的遗传机理和代谢机制,本研究以榆林、杨凌两地126份玉米自交系为材料,采用全基因组关联分析的方法将简化基因组测序填充过滤筛选后得到31561个SNP(Single nucleotide polymorphi... 叶绿素是植物形成产量的重要因子。为了探究吐丝期叶绿素的遗传机理和代谢机制,本研究以榆林、杨凌两地126份玉米自交系为材料,采用全基因组关联分析的方法将简化基因组测序填充过滤筛选后得到31561个SNP(Single nucleotide polymorphism)标记,结合叶绿素指数SPAD(Soil and plant analyzer develotrnent)值以及BLUP(Best linear unbiased prediction)值进行分析,共检测到37个显著性关联SNP标记;在LD(Linkage disequilibrium)衰退有效距离上下150 kb内检测到201个候选基因,进一步进行GO富集注释和分析,将叶绿素相关候选基因主要锚定在过氧化氢代谢过程、受体活性、活性氧代谢过程和氮化合物代谢过程的负调控等18个代谢途径上。本研究进一步探究了叶绿素相关代谢遗传机理,对高光效育种和提高作物产量有重要意义。 展开更多
关键词 玉米(Zea mays L.) 叶绿素指数 全基因组关联分析 SNP标记
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