玉米籽粒油分与蛋白质的相关及其通径分析

本文用6个遗传背景不同的玉米自交系，采用Griffing方法（Ⅳ）研究了玉米籽粒油分与蛋白质的相关及其通径分析．研究结果表明：玉米籽粒油分在F1与中亲值呈极显著正相关，与母本、父本呈显著正相关；籽粒的蛋白质在F1与母本、中条值、低亲本呈极显著正相关，与父本、高亲本相关不显著．籽粒油分与蛋白质呈正相关（r＝0．3837），籽粒油分与单稳产量呈负相关（r＝-0．2560），但均未达到显著水平．对籽粒油分影响较大的性状为胚重比值、胚体积比值．基粗、稳重与籽粒油分的相关系数和直接通径系数均为负值．籽粒油分与单稳产量的相关系数为负值，但籽粒油分对单穗产量的直接通径系数为正值．籽粒蛋白质与单穗产量的相关系数和直接通径系数均为负值．

玉米籽粒油分合成关键基因被破解

中国农业大学教授李建生及其合作者，首次在全基因组水平上对玉米籽粒油分的遗传基础进行了深入解析。研究人员利用包括高油玉米在内的368份玉米自交系为材料，通过RNA测序获得了100多万个单核苷酸多态性位点，并利用全基因组关联分析方法，对籽粒油分相关性状进行了分析，共发现74个基因与籽粒总油分及组分显著关联，其中三分之一是编码油脂代谢的关键酶基因，包括26个与玉米籽粒总含油量显著相关的基因，这些基因可解释总油分83％的表型变异。

不同氮效率油菜SPS和PEPC活性差异及其对籽粒产量与油分含量的影响

【目的】蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase,SPS)与磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC)分别控制着植物体内的碳骨架向碳代谢和氮代谢的流转,影响作物的产量与品质。为探明氮高效油菜品种在高效利用氮素的同时协调籽粒蛋白与油分累积矛盾的机理,研究了不同氮效率油菜品种的SPS与PEPC活性差异及其对籽粒油分含量的影响。【方法】采用土培试验,以氮高效品种27号(H)与氮低效品种6号(L)为试验材料,在常氮(N)与低氮(S)条件下,研究不同氮效率油菜品种苗期到花期叶片与角果发育初期的角果、角果发育中期的角果皮与籽粒中SPS与PEPC活性变化及差异、生长后期碳素转运量与转运率以及收获期籽粒油分含量的差异。【结果】两种供氮水平下,氮高效品种27号的产量与籽粒油分含量均显著高于氮低效品种6号,品种优势明显;且氮高效品种27号苗期到花期叶片与角果发育初期的角果、角果发育中期的角果皮与籽粒中的SPS与PEPC活性均高于氮低效品种6号,两种供氮水平的规律相同,但是SPS与PEPC活性的比值(SPS/PEPC)却因生育期不同而异,营养生长期叶片中氮高效品种27号的SPS/PEPC高于氮低效品种6号,开花期品种间叶片SPS/PEPC相近,角果发育期主要生殖器官中的SPS/PEPC值氮高效品种反而低于氮低效品种。说明氮高效品种向碳代谢和氮代谢输送的碳骨架在全生育期均多于氮低效品种,而碳代谢对氮代谢的响应只在生育前期强于氮低效品种,生育后期则相反。碳素转运量与转运率、籽粒油分含量与产量也是氮高效品种大于氮低效品种,这可能为氮高效品种协调籽粒蛋白与油分累积矛盾的重要生理机制。供氮水平对上述各指标有不同的影响,籽粒产量、PEPC活性、碳素转运量及转运率以常氮处理高于低氮处理,而油分含量、SPS活性及SPS/PEPC以常氮处理低于低氮处理,但不改变以上指标的品种间差异。【结论】与氮低效品种相比,氮高效品种全生育期向碳、氮代谢均输送更多的碳骨架,这是氮高效品种缓解碳、氮代谢矛盾的重要前提;碳代谢对氮代谢的响应生育前期较高、生育后期较低,同时生育后期有更多营养器官的碳素转运到籽粒,也为油菜生育后期满足籽粒碳、氮代谢所需要的碳骨架,并协调籽粒油分与蛋白质含量的矛盾提供了条件。

油菜角果SPS活性变化对其碳氮代谢及油分形成的影响

【目的】探明油菜角果蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS)活性变化对其碳氮代谢产物及油分含量的影响,为进一步研究油菜SPS表达调控机理、改良油菜品质和产量的矛盾提供理论依据。【方法】以氮低效和氮高效油菜品种为试验材料,在正常供氮和氮胁迫条件下进行土培试验。角果发育中期涂抹SPS抑制剂,以涂抹蒸馏水为对照,处理后第3 d上午测定角果皮及籽粒的SPS活性、可溶性糖和游离氨基酸含量,成熟期测定籽粒油分含量。【结果】角果涂抹SPS抑制剂后,不同氮水平条件下不同氮效率油菜品种的SPS活性均明显下降,其差异达显著水平(P<0.05)。氮胁迫条件下,氮低效品种的SPS活性受抑制较明显,而在常氮条件下,氮高效品种的SPS活性受抑制较明显;角果发育期的SPS活性表现为正常供氮处理高于氮胁迫处理,氮高效品种高于氮低效品种;可溶性糖含量的变化规律与SPS活性一致;游离氨基酸含量在不同氮水平间和品种间的差异与SPS活性一致,而对SPS抑制剂的反应与SPS活性和可溶性糖含量不同,即在SPS活性受抑制条件下呈升高趋势。籽粒油分产量也与SPS活性的变化趋势相同,在SPS抑制剂处理下明显下降,氮胁迫和常氮水平下氮低效和氮高效品种的籽粒油分含量分别降低5.00%、13.13%、17.57%和21.88%,表现出氮高效品种的籽粒油分产量高于氮低效品种、常氮处理高于氮胁迫处理。【结论】无论氮水平如何,氮低效和氮高效油菜品种油菜角果的SPS活性受抑制时,角果皮和籽粒的碳代谢减弱、氮代谢增强,最终导致油分产量降低。

高油玉米主要性状的遗传规律

籽粒油分在F1 与中亲值呈极显著正相关 ,与母本、父本呈显著正相关 ;籽粒蛋白质在F1与父本、中亲值、高亲本呈极显著正相关 ,与母本、低亲本相关不显著 .籽粒油分与蛋白质呈正相关 (r=0 .31 9) ,籽粒油分与单穗产量呈负相关 (r =0 .478) ,但均未达到显著水平 .对籽粒油分影响较大的性状为胚重比值、胚体积比值 ,行粒数、叶片数与籽粒油分的相关系数和直接通径系数均为负值 .