甜玉米种质资源的品质性状分析

为提高甜玉米的育种效率及优良种质资源的高效利用提供参考,以50个甜玉米自交系为材料,测定分析其品质指标,采用欧氏距离法对其进行组内联接聚类分析。结果表明:甜玉米自交系按品质性状聚分为5类,不同类别间呈显著差异;Ⅳ类具有高氨基酸、高蛋白、低淀粉、高脂肪和较高含水量优势,但种皮较厚;Ⅲ类具有较高氨基酸、较高蛋白、较低淀粉、较高脂肪、高含水量和较薄种皮;Ⅱ类的种皮最薄,但品质性状整体较差;Ⅰ类和Ⅴ类的品质性状整体处于居中水平。

河北省黑龙港流域小麦抗旱品种筛选

干旱缺水是制约河北省黑龙港流域小麦生产的首要环境因子,从适合该区域的小麦新品种中筛选和推广抗旱品种,对在该地区实现节水保粮和维持地下水红线具有重要意义。本研究以近年来河北省中南部审定的38个小麦品种为材料,设置冬后浇2水、1水和不浇水(0水)3个水分处理,于2017—2018、2018—2019年度在成安和辛集进行了大田条件下的抗旱品种筛选试验。结果表明:在大田生产中,可用以产量为基础的抗旱指数来评价品种的抗旱性;以抗旱指数结合高稳系数进行抗旱和稳定性协同评价时,筛选到轮选103、衡0628、衡9966、河农2063、衡5835、中信麦58等6个品种在多个环境中抗旱等级为抗及以上,且产量稳定性较好,石麦22、衡4399、衡观35、石麦15、鲁原502、泊麦7号等6个品种在多个环境中抗旱等级为抗及以上,且产量稳定性为中等。

基于SNP和SSR对甜玉米种质遗传多样性的评价

利用单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,简称SNP)与简单重复序列(simple sequence repeat,简称SSR)2种分子标记对23份甜玉米自交系进行遗传多样性评价。结果表明,6对针对su1基因的SNP引物分别在7 790、8 210、10 550 bp位点处检测到22、17、23个自交系发生突变。23份甜玉米自交系在相似系数为0.55处被划分为4个SNP类群;用19对针对玉米10条染色体的SSR引物共检测出83个多态性位点,平均每对引物检测到的多态性位点数为4.4个,在相似系数为0.55处被划分为5个SSP类群。2种分子标记在类群划分中既存在一定的相关性,也存在一定的差异。用SNP、SSR法检测的平均遗传相似系数分别为0.64、0.71,表明23份甜玉米自交系存在比较丰富的遗传变异,种质资源较为丰富。

基于DTOPSIS法的河北省不同生态区夏玉米品种适宜性综合评价

为筛选适应河北省不同生态条件综合性状好的夏玉米品种应用于生产,利用DTOPSIS法对当前推广的34个紧凑型、半紧凑型和松散型玉米材料进行不同生态区适应性的综合性状评价。结果表明:山前平原区以雅玉12、郑单958和浚单22的综合性状较好,Ci值分别为0.756 7、0.726 2和0.654 8,产量分别为630.15kg/667m2、627.67kg/667m2和631.81kg/667m2;黑龙港地区以三北8、先玉335和燕202的综合性状表现较好,Ci值分别为0.743 9、0.737 2和0.713 3,产量分别为585.90kg/667m2、633.89kg/667m2和604.71kg/667m2;冀东平原区以唐玉15和浚单20的综合性状较好,Ci值分别为0.837 0和0.827 5,产量分别为658.3kg/667m2和612.8kg/667m2。

基于SSR分子标记的糯玉米遗传多样性研究

为明确糯玉米自交系间的亲缘关系,利用19对简单重复序列(SSR)标记对32份糯玉米自交系进行遗传多样性分析,共检测到80个等位基因变异,每个位点可检测到2~7个等位基因变异,平均每个位点检测到4.21个。通过NTSYS聚类分析方法,在遗传相似系数为0.53处将32份糯玉米自交系划分为6个类群,分别包含3份、2份、11份、11份、2份和3份,其中亲缘关系较近的白糯6和突变体N17聚在了一起,3个杂交种(郑黄糯2号、石彩糯和京科糯)的父母本被划分在不同的类群中,进一步从分子水平上揭示了亲本种质的遗传差异与玉米杂种优势的关系,为玉米育种和改良奠定了理论基础。

基于cDNA-AFLP及MSAP技术分析西瓜同源二倍体和四倍体低温胁迫差异表达

为了研究西瓜二倍体及同源四倍体在低温胁迫下的分子机制,以西瓜京欣1号母本83166(二倍体)及其同源四倍体为材料,利用MSAP及cDNA-AFLP技术研究低温处理前后基因表达的差异,并对差异带进行克隆、测序和比对。22对MSAP引物扩增得到1564个位点,其中二倍体经低温处理后总甲基化率下降2.8%,四倍体下降6.4%。将12条差异带与西瓜基因组数据库比对,有7条带确定是西瓜基因组序列。26对cDNA-AFLP引物组合扩增出1267条带,其中二倍体上调表达占48.2%,下调表达占51.8%;四倍体上调表达占58.6%,下调表达占41.4%。23条差异带在NCBI中找到了同源序列基因,包括假定蛋白(39.13%)、能量与代谢(43.48%)、物质运输(8.70%)、转录相关(4.35%)以及逆境相关(4.35%),另有10条无同源序列。低温胁迫后,四倍体去甲基化率与上调表达量均高于二倍体,而且四倍体诱导出的差异基因参与了物质的能量代谢调控及逆境胁迫过程,说明四倍体较二倍体有更强的耐冷性。

基于cDNA-AFLP技术分析玉米乙烯诱导基因差异表达

为了探讨乙烯利调控玉米生长的分子机理,以郑单958为材料,拔节期叶面喷施225 mL/hm2浓度的乙烯利,同体积清水为对照。在不同时间取茎端分生组织样品,采用cDNA-AFLP(RT-PCR)进行基因差异表达分析。结果表明,利用70条引物共扩增1 635条片段,其中上调表达的有600条,占总条带的36.7%;下调表达的有564条,占总条带的34.5%;无差异表达的有471条,占总条带数的28.8%。选择重复扩增稳定的30条差异片断进行回收测序,经过BlastX比对分析这些差异表达基因片段,按功能可分为信号转导相关基因(6.7%)、抗性相关基因(16.7%)、能量与代谢相关基因(20.0%)、转录因子相关基因(10.0%)、未知功能蛋白(13.3%)和未知基因(33.3%)6大类。乙烯利通过调控谷胱甘肽S-转移酶、天冬氨酸蛋白激酶和生长素诱导蛋白等基因的表达来调控玉米的生长。

Mutator转座子介导的玉米甜质突变体侧翼序列克隆

为了探讨Mu转座子使玉米发生甜质突变的分子机理,利用Mu-AFLP方法分离Mutator转座子插入位点的侧翼序列,并根据侧翼序列的延伸设计一对特异性引物P1、P2,验证转座子插入的真实性,同时对插入位点所在的基因进行生物信息学分析。结果显示:侧翼序列长299 bp,插入位点位于第3染色体,该转座子的插入属于真实插入;突变基因全长5 746 bp,共编码592个氨基酸;所编码蛋白的理论分子量为67.5 k Da,疏水性氨基酸含量为42.06%,具有10个跨膜结构域,属于亲水性内膜蛋白。该结果为更好地利用Mutator转座子创制甜玉米新种质奠定了基础,也对揭示玉米胚乳发育与淀粉合成机制具有重要意义。

小麦抗麦红吸浆虫基因标记的开发与验证

麦红吸浆虫(Sitodiplosis mosellana Géhin)严重影响小麦产量和品质,选育和使用抗虫品种是降低虫害损失最安全有效的途径,利用抗虫性连锁或功能标记对提高小麦抗虫分子育种效率具有重要意义。在前期从转录组数据中挖掘到抗虫性主效QTL(QSm.hbau-4A)6个相关差异基因的基础上,依据这些基因序列中存在的InDel和SNP,分别开发了2个EST标记和6个KASP标记,并在抗虫性不同的一套重组近交系(RIL)和一套小麦品种中进行了标记的有效性验证。所开发的8个标记在抗、感虫小麦亲本间均表现出较好的多态性,在RIL株系中的检测有效率均达到90%左右;除E10-10外,这些标记在供试高抗(56.3%~86.7%)和高感(85.7%~100.0%)小麦品种中的检测有效率均较高,可用于小麦种质资源的抗虫性筛选。同时发现,11个具备所有抗虫标记位点的抗虫小麦品种,多为审定时间较早或已停止使用的品种,这使得结合标记辅助选择等手段鉴定和创新小麦抗虫种质资源的工作日益紧迫。

一个糯玉米突变体的遗传鉴定

为揭示一个糯玉米突变体的遗传机理,本研究对‘综31’(Z31)玉米田间发现的糯玉米突变体M2代果穗,进行籽粒淀粉糯性检测并统计分离比,依据Wx基因设计4对特异性引物,对Z31和突变体基因组DNA进行PCR扩增,回收DNA片段进行测序并进行序列比对分析。结果表明:M2代果穗中,非糯与糯籽粒符合3∶1分离比,该突变由单基因控制;Wx基因检测到6个点突变、1个插入突变和1个缺失突变,导致Wx基因无法正常表达。该研究为糯玉米育种提供了新的遗传学信息,对糯玉米种质资源的创新和育种具有重要的理论意义和实际应用价值。

甜玉米过氧化物酶基因多态性分析

为了明确甜玉米种质资源的遗传多样性,试验利用过氧化物酶高度保守区域设计引物对34份甜玉米种质进行过氧化物酶基因多态性分析。结果表明,10对引物扩增出了34条DNA条带,其中21条具有多态性,占总带数的61.76%;聚类分析表明,其相似系数变化范围在0.674~0.978之间,平均为0.826。基于欧氏距离,供试甜玉米材料被划分为4个类群(Fresh corn groups,简称FCGs)。FCGⅠ含有9份资源,其中姊妹系普通甜玉米紫Su 5-12、紫Su 5-3分在此类中;FCGⅡ和FCGⅢ分别包括6份和7份;FCGⅣ包括12份甜玉米种质,超甜玉米姊妹系M 638和M 616被划分在此类中。

人工加速老化对鲜食玉米种子生理生化特性的影响

为了明确人工加速老化对鲜食玉米种子生理生化特性的影响,探究鲜食玉米种子活力下降的主要原因,以甜玉米、糯玉米和甜加糯玉米3个不同类型的鲜食玉米品种为试材,分别在老化温度40、50和60℃条件下,处理时间均设0、2、4、6和8 d,进行人工加速老化,研究了鲜食玉米种子发芽率以及SOD和POD活性的变化。结果表明:相同温度下,随着老化时间的延长,种子发芽率、SOD活性和POD活性均呈下降趋势;随着温度的升高,种子发芽率、SOD活性和POD活性均呈下降趋势,且短时间内SOD和POD活性下降速度快,之后随老化时间的延长,不同温度处理的SOD和POD活性下降速度均趋于平缓。研究结果可为鲜食玉米种子贮藏及活力保持提供参考。