新闻公告

玉米生物学与遗传改良虚拟专辑之三之四

• 玉米生物学与遗传改良 虚拟专辑     本虚拟专辑集选《作物学报》和The Crop Journal两刊2015–2018年出版的46篇综述和研究论文，分为四个部分：玉米重要性状基因克隆及遗传分析、玉米生理学和抗逆生理学、玉米遗传学理论技术与基础研究、玉米育种实践与技术。

  第三部分  玉米遗传学理论、方法与基础研究

  CCT family genes in cereal crops: A current overview 禾谷类作物的CCT家族基因综述(英文) 李懿璞, 徐明良   The Crop Journal, 2017, 5(6): 449–458 CCT基因是调控开花期的主要遗传决定因子, 并且某些CCT基因在形态性状及生物和非生物逆境抗性上具有一因多效性。根据非CCT域特征, 将CCT基因分为COL、PRR和CMF亚家族。在长期驯化及自然和人工选择过程中, 禾谷类作物品种CCT基因的核苷酸多样性大大降低。本文综述了禾谷类作物中CCT基因的特征和功能, 并对今后CCT基因研究热点及其育种应用进行了展望。

  基于Glb1基因序列的西南地区玉米地方品种的系统进化 姚启伦, 陈发波, 刘红芳, 等   作物学报, 2015, 41(7): 998–1006 对40份西南地区玉米地方品种的Glb1基因测序, 并与GenBank中19条同源序列进行了比对。8个种群遗传多态性指数的大小排序为小颖玉米、四川地方品种、重庆地方品种、云南地方品种、贵州地方品种、普通玉米、摩擦禾和繁茂玉米。多种模型分析表明, Glb1是中性进化基因。比较种群间DNA序列的共有多态性和固定差异, 玉米地方品种与小颖玉米、繁茂玉米、磨擦禾间存在较高的固定差异和较低的共有多态性。Glb1的系统进化及网状关系分析为玉蜀黍属的分类系统提供了证据, 四川地方品种较高的遗传多态性支持我国玉米由印度经西藏传入四川的论点。

  Characterization of the imprinting and expression patterns of ZAG2 in maize endosperm and embryo 玉米ZAG2基因的印记特征及其在胚和胚乳中的表达模式(英文) 刘朝显, 王久光, 梅秀鹏, 等   The Crop Journal, 2015, 3(1): 74–79 玉米ZAG2基因是一个母本印记基因。利用自交系B73与Mo17的正、反交组合研究表明, ZAG2等位基因在玉米胚乳和授粉后10~28 d的胚中表现母本印记, 自交系郑58与昌7-2、自交系黄C与178的正、反交组合也证实ZAG2等位基因呈现母本印记行为。ZAG2等位基因在178 ´ 黄C及在B73 ´ Mo17组合中表现差异印记, 而在其他杂交组合中为二元印记。组织特异性表达分析结果显示, ZAG2在未成熟穗中表达水平很高, 说明该基因不仅在籽粒发育, 而且在穗发育中起重要作用。

  玉米胚乳母本印记基因ZmVIL1的克隆及印记特征分析 刘朝显, 王久光, 梅秀鹏, 等   作物学报, 2018, 44(3): 376–384 RACE扩增获得ZmVIL1的全长cDNA, 约2.2 kb, 编码598个氨基酸。通过分析B73与Mo17正反交后代授粉后14 d胚乳和胚中ZmVIL1等位基因的表达, 发现该基因仅在玉米胚乳中表现母本印记, 在胚中则无印记现象。在郑58与昌7-2、黄C与178, PH6WC与PH4CV的正反交组合胚乳(授粉后14 d)中, 该基因也表现印记, 说明ZmVIL1为基因特异性的二元印记。ZmVIL1在B73与Mo17的正反交组合胚乳(授粉后12~28 d)中处于持续印记状态。ZmVIL1在营养生长和生殖生长阶段均有表达; 在授粉10 d的籽粒、雌穗、雄穗和花丝中表达量较高。推测ZmVIL1在玉米籽粒及花发育过程中具有重要功能。

  Repetitive sequence analysis and karyotyping reveal different genome evolution and speciation of diploid and tetraploid Tripsacum dactyloides 重复序列分析与核型分析揭示二倍体和四倍体摩擦禾的不同基因组进化及物种形成(英文) 朱奇琳, 蔡泽熙, 唐祈林, 等   The Crop Journal, 2016, 4(4): 247–255 摩擦禾属(Tripsacum)可能在玉米起源与进化中扮演重要角色。利用低覆盖度基因组测序和基于图的聚类分析方法, 对不同倍性摩擦禾进行基因组测序。试验材料包括二倍体T. dactyloides var. meridionale (2n = 36, MR) 和 T. dactyloides (2n = 36, DD), 以及四倍体T. dactyloides (2n = 72, DL)。结果表明, MR、DD和DL基因组的序列重复度分别为63.23%、59.20%和61.57%, 不同重复序列的百分比在3个物种间差异很大。有丝分裂中期FISH分析结果显示, DL的信号模式与DD的信号模式更相似, 而与MR的信号模式差别较大; 重复序列的比较分析得到同样结果; ITS区序列进化分析进一步提供了支持证据。重复序列比对结果显示, 摩擦禾属与玉黍蜀属(Zea)有较多重复家族, 而与薏苡属(Coix)和高粱属(Sorghum)重复家族较少。上述结果为摩擦禾属基因组学及禾本科物种形成研究提供了新证据。

  论植物表型组和植物表型组学的概念与范畴 潘映红   作物学报, 2015, 41(2): 175–186 植物表型分析是理解植物基因功能及环境效应的关键环节, 随着植物功能基因组学和作物分子育种研究的深入, 传统的表型观测已经成为制约其发展的主要瓶颈, 而高通量的植物表型组分析技术和植物表型组学研究是解决这一困境的有效途径。虽然植物表型组分析正在成为国内外研究的热点, 相关概念仍然较为模糊, 阻碍了这一新兴学科的发展。本文分析了植物表型组和植物表型组学的相关概念和范畴, 引入了准表型组、可辨识性状、映射性状、植物表型的遗传和环境包容性等新概念, 将植物表型组定义为“受基因组和环境因素决定或影响的, 反映植物结构及组成、植物生长发育过程及结果的全部物理、生理、生化特征和性状”, 将植物表型组学定义为“对植物表型组信息及相关环境参数的综合控制、完整采集和系统分析”, 并提出了植物表型组学的研究范围、研究方向和顶层设计原则。

  植物关联分析方法的研究进展 冯建英, 温阳俊, 张瑾, 等   作物学报, 2016, 42(7): 945–956 综述了关联分析的主要方法及其软件包。首先, 介绍了群体结构对关联分析的影响; 其次, 重点介绍了单位点关联分析、多位点关联分析、上位性和多性状关联分析方法及其软件包; 最后, 展望了关联分析的发展动向。应当指出, 基于群体结构和多基因整体背景控制的全基因组单标记快速扫描算法目前应用较为广泛, 与其结果互补的是假阳性率较高的非参数方法, 今后应以多位点模型、环境互作、上位性检验和多个相关性状联合分析为主。

  Genomic selection methods for crop improvement: Current status and prospective 农作物基因组选择的现状与展望(英文) 王欣, 徐扬, 胡中立, 等   The Crop Journal, 2018, in press https://www.sciencedirect.com/journal/the-crop-journal/articles-in-press 在作物育种中，利用基因组选择方法能够根据已知群体的标记基因型信息和表型信息，建立标记基因型和表型之间的关联，同时估计出全基因组上所有标记的效应，进而预测表型未知群体的遗传效应值，实现更加全面、可靠的选择并加快育种进度。基因组选择模型中标记的数目往往远大于样本数，为了克服这一问题并提高预测精度，GBLUP、贝叶斯和机器学习等多种模型和算法已经被用于基因组选择。此外，非加性遗传效应的估计、多性状或多环境的联合分析也是提高预测精度的重要手段，已经成为当前基因组选择研究中的热点问题。本文综述了目前主流基因组选择方法的原理、特点以及这些方法在作物改良中的研究进展，并对基因组选择的发展前景进行了展望。

  第四部分  玉米育种实践与技术

  玉米InDel标记20重PCR检测体系的建立 冯博, 许理文, 王凤格, 等   作物学报, 2017, 43(8): 1139–1148 为构建玉米多重PCR检测体系, 提高分子标记检测效率, 利用10份代表性玉米材料对238对InDel引物进行单重PCR评估, 共得到192对扩增效率高、稳定性好的引物。根据软件评估结果、扩增质量和产物分布范围, 以及染色体均匀分布原则, 从192对引物中优选出30对综合表现较好的引物, 形成两套核心引物组合, 其扩增产物范围分别是80~200 bp和200~400 bp。每套组合包含10对引物, 分布在不同染色体上。在核心引物组合的基础上综合考虑染色体分布、碱基片段范围、引物荧光颜色, 逐一添加引物, 最终形成两组玉米20重PCR体系, 一组40重荧光标记毛细管电泳。

  糯玉米opaque2基因近等基因系的创制 张晓星, 朱慧, 张东民, 等   作物学报, 2017, 43(12): 1760–1766 研究表明opaque2基因能够提高糯玉米赖氨酸、色氨酸等必需氨基酸的含量。用两种优质蛋白玉米(QPM) CA339和鲁2548自交系作为opaque2基因供体, 25个品质较好的糯玉米自交系作为受体, 利用回交技术和SSR标记辅助选择育种, 创制了5套糯玉米opaque2近等基因系。分子标记检测表明, 不同受体及两种供体间都存在多态性。5套近等基因系的赖氨酸含量为0.458%~0.522%, 比轮回亲本高46.3%~61.9%。

  Metabolite variation in hybrid corn grain from a large-scale multisite study 大规模多点试验研究杂交玉米籽粒的代谢物变异(英文) M. Chen, R. S. P. Rao, Y. Zhang, 等   The Crop Journal, 2016, 4(3): 177–187 基因型、环境及其互作对代谢物组成的影响很大。本研究选用50个非转基因杂交玉米品种, 种植在北美6个不同环境中。利用气相色谱–质谱法分析了553份籽粒样本中的极性代谢物, 将所有样品均能检测到的45个代谢物生成数据矩阵进行统计分析。结果显示生物学重复间、基因型间和试点间均存在中等变异。当排除环境变异时, 利用单变量和分层聚类分析法检测基因型效应。总体来看, 环境效应大于基因型效应, 极性代谢物积累表现地理分布特征。因此, 可通过选择适当品种和适宜种植区来提高杂交玉米中极性代谢物含量。

  源于陕A群、陕B群玉米自交系在不同密度条件下配合力分析 王博新, 王亚辉, 陈朋飞, 等   作物学报, 2017, 43(9): 1328–1336 采用NC-II设计, 郑58、昌7-2为测验种, 与17份玉米自交系(高密度下筛选)配制杂交组合, 在低(4.5万株 hm-2)、中(6.75万株 hm-2)和高密度(9万株 hm-2)下进行两年三点的配合力分析试验。结果表明, 产量、倒伏率、茎秆强度主要为加性遗传, 空秆率主要为非加性遗传。加性遗传效应对产量及耐密性相关性状的贡献率随种植密度的增加呈上升趋势。随着种植密度的增加, 产量GCA的平均值提高0.28, 空秆率GCA平均值降低0.21, 倒伏率GCA平均值降低0.03, 茎秆强度GCA平均值增加0.02。杂交组合产量与自交系产量GCA密切相关, 在3种密度下相关系数分别为0.877、0.811和0.672 (P < 0.01)。随着种植密度的增加, 表现稳定的玉米自交系及杂交组合的数量呈上升趋势。

  Genetics of carotenoids for provitamin A biofortification in tropical-adapted maize 以维生素A原生物强化为目标的热带玉米类胡萝卜素遗传研究(英文) Alhassan Halilu, Shehu Ado, Daniel Aba, 等   The Crop Journal, 2016, 4(4): 313–322 黄粒玉米含有较高的β-胡萝卜素, 可用于维生素A原(PVA)生物强化育种。本研究从31个PVA玉米自交系中随机选择9个, 按部分双列交配设计配制了36个杂交组合, 在尼日利亚的Samaru和Kerawa进行田间评价, 并采用高效液相色谱法分析籽粒类胡萝卜素含量。所有类胡萝卜素、株高和籽粒产量的加性遗传方差(σ2a)低于非加性遗传方差(σ2d), 表明非加性遗传占主导地位。玉米黄素(zeaxanthin)、授粉期和株高的广义遗传力(H2)较高(H2 > 60%), 叶黄素和籽粒产量的H2居中(30% < H2 < 60%), α-胡萝卜素、β-隐黄素、β-胡萝卜素和PVA的H2最小(H2 < 30%); 遗传进度也显示PVA类胡萝卜素的遗传以非加性效应为主。因此, 杂交品种是改良籽粒产量和PVA的有效途径。籽粒产量与类胡萝卜素含量的遗传相关性不显著, 表明这两个性状可在育种中同时改良。

   

   

   

发布日期： 2018-04-20  浏览： 1606