一个玉米ZmMs7复等位基因突变体的遗传分析与分子鉴定

我们在自然群体中发现了一个玉米雄性不育突变体(male sterile mutant),命名为ms20s1。该突变体雄花育性彻底丧失,花药干瘪皱缩,没有花粉形成。细胞学分析发现,与野生型相比,ms20s1突变体花药在S11期表现出明显的药室收缩,绒毡层细胞肿胀,小孢子破裂的表型,表明ms20s1突变体绒毡层细胞程序性死亡出现异常,且花粉败育。遗传分析表明该不育性状受单个隐性核基因控制。为克隆目标基因,以ms20s1为母本分别与不同自交系杂交构建F_(2)定位群体,利用靶向测序技术(GBTS)分析群体基因型,将基因定位于7号染色体124.95-128.47 Mb之间,进一步精细定位将该区间缩小到0.68 Mb。生物信息学分析发现,该区间存在一个已知基因ZmMs7。ZmMs7基因编码PHD-finger转录因子,在绒毡层发育和花粉外壁的形成过程中发挥重要作用。等位测验分析发现ms20s1为ZmMs7基因的等位突变体。基因测序结果表明ms20s1突变体在外显子区存在多处序列变异,与所报道的ZmMs7基因已知突变体ms7-6007和ms7gl的突变方式不同,证明ms20s1是一个新的ZmMs7基因等位突变体。突变体ms20s1的发现与鉴定为探讨玉米核雄性不育的分子机制以及育种应用提供了新的材料。

不同杂种优势群玉米自交系籽粒生育酚含量比较分析

生育酚是维生素E的主要活性成分,对人体的健康具有重要作用。本研究以190份玉米自交系为试验材料,研究不同杂种优势群玉米籽粒中生育酚含量的差异,并对结果进行多重比较,通过对海南、保定两点表型进行最优线性无偏估计。结果表明:玉米籽粒中α-生育酚含量范围是2.04~14.28μg/g;γ-生育酚含量最多,在自交系群体中的范围是3.50~28.73μg/g;δ-生育酚含量范围是0.51~3.01μg/g;总生育酚含量范围是8.17~33.46μg/g。通过遗传力分析发现,4种性状都表现出较高的遗传力(>0.67)。对不同杂种优势群自交系进行生育酚含量分析发现,除α-生育酚外其他性状生育酚含量在不同群体中均存在显著差异,4种性状中只有总生育酚含量受环境影响显著。其中Reid和旅大红骨群体的总生育酚和α-生育酚含量较高,旅大红骨群体的α-生育酚含量占比也较高,综合评价得出应重视Reid和旅大红骨群体作为提高玉米生育酚含量的种质资源,且本研究还推荐了各杂种优势群中总生育酚和α-生育酚含量较高的自交系。综上,本研究明确了不同杂种优势群中各种生育酚含量的差异,为进一步遗传学分析和组配高生育酚含量品种提供借鉴。

不同杂种优势群玉米籽粒百粒质量差异性分析

鉴评和筛选不同杂种优势群玉米百粒质量性状优异的玉米自交系,为育成高产玉米品种提供借鉴。研究材料为313份玉米自交系,利用包含玉米全部基因组的40个SSR核心标记对杂种优势群体进行划分,通过测定籽粒百粒质量性状,对来自各个杂种优势群的玉米籽粒百粒质量进行多重比较分析,筛选不同杂种优势群中百粒质量高的自交系。结果表明,P群、旅大红骨、塘四平头、瑞德互相的百粒质量之间在0.05水平上差异均不显著;P群、旅大红骨群、塘四平头群、瑞德群等4个杂种优势群与兰卡斯特的玉米籽粒百粒质量在0.05水平上差异显著。P群的高百粒质量自交系包括遵90110、E200、R31、78599、8701等;旅大红骨群的高百粒质量自交系包括中741、关17-1、L473、天77、吉846等;兰卡斯特群的高百粒质量自交系包括CT52C、Ay3566、Va26、Mo24W和Mo17;塘四平头群的高百粒质量自交系包括昌D、武126、D619、中黄64、20837等;瑞德群的高百粒质量自交系包括邢230、Maxa、d140、SS99、苏75等。

不同玉米自交系茎秆上部维管束数目的差异分析

茎秆维管束数目是玉米养分运输和抗倒伏的关键影响因素,本研究以遗传丰富的172份玉米自交系为研究材料,对茎秆上部小维管束和大维管束数目进行差异性分析,并通过不同杂种优势群的玉米茎秆上部维管束数目多重比较,分析各杂种优势群维管束数目变化趋势。研究结果表明:在不同玉米自交系中,茎秆上部小维管束和大维管束数目变异系数分别为16.67%~21.69%、25.83%~32.19%;小维管束和大维管束数目在不同自交系间的差异均达到极显著水平;小维管束和大维管束数目的广义遗传力分别为78.87%、82.58%;小维管束和大维管束数目在不同环境下均呈正相关关系。多重比较结果表明,各杂种优势群自交系茎秆上部小维管束和大维管束数目趋势一致,由少到多均依次为:兰卡斯特群、瑞德群、P群、旅大红骨群、唐四平头群。本研究初步了解了不同玉米自交系中维管束数目的遗传变异规律,并为进一步QTL定位和基因克隆奠定基础。

132份爆裂玉米自交系的相关性状鉴定及杂种优势类群划分

为筛选爆裂玉米不同类群的优异种质资源,采用40对玉米核心SSR分子标记对来源广泛、遗传多样性丰富的132份爆裂玉米自交系进行杂种优势类群划分,并测定爆裂相关性状指标。结果表明:不同爆裂玉米自交系间的籽粒膨爆特性和穗部性状遗传变异系数为3.34%~42.26%,具有丰富的遗传多样性。膨爆特性、果穗性状间的相关性分析表明,爆花率与膨爆倍数呈极显著正相关,与穗行数、行粒数均呈显著负相关;膨爆倍数与穗行数、行粒数均呈显著负相关;穗长与穗粗、穗行数、行粒数、秃尖长均呈极显著正相关;穗粗与穗行数和行粒数呈极显著正相关;穗行数与行粒数呈极显著正相关,与百粒重呈显著负相关。利用核心标记将爆裂玉米自交系分为5个杂种优势类群,结合表型性状鉴定,各类群共筛选出21个优良自交系,其中Ⅱ类群的‘XF 133’在所有优良自交系中膨爆倍数最高,是最优异的种质资源。