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新闻公告

    玉米生物学与遗传改良虚拟专辑之一之二

  • 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。

     

     

    第一部分  玉米重要性状基因克隆及遗传分析
    玉米穗行数主效位点qKRN5.04精细定位与遗传效应解析

    白娜, 李永祥, 焦付超,    作物学报, 2017, 43(1): 63–71

    四路糯系选” (4)为供体亲本, 以多穗行自交系531” (18~22)为轮回亲本, 构建了高代回交群体和次级定位群体。通过对试验材料的多环境表型鉴定和基因型鉴定, 利用完备区间作图法(ICIM)进行穗行数主效QTL定位分析, 将穗行数主效位点qKRN5.04定位到第5染色体136.3–140.0 Mb区间。该位点在不同环境条件下最大表型贡献率为21.76%, 效应值为0.80~1.76行。通过次级分离群体重组事件分析可将qKRN5.04进一步定位到~300 kb区间内。本研究提供了实用的InDel标记。

    玉米开花期性状的QTL及杂种优势位点定位

    杨慧丽, 林亚楠, 张怀胜,    作物学报, 2017, 43(5): 678–690

    以许178为受体, 3为供体构建了SSSL的单片段代换系群体(203个系)及其与许178的测交群体, 在多环境(两年三点)中调查散粉期、吐丝期和散粉至吐丝间隔性状。基因型分析共鉴定出开花期相关性状的40QTL37个杂种优势位点(HL), 其中6QTL4HL3个地点被同时检测到。在所检测到的染色体区段中, 11个区段同时包含调控开花期的QTLHL

    玉米行粒数的全基因组关联分析

    吴律, 代力强, 董青松,    作物学报, 2017, 43(10): 1559–1564

    以吉林省80份核心玉米自交系为关联群体, 2014年和2015年分别在吉林省长春和梅河口进行行粒数测定。利用第2代测序技术对关联群体进行全基因组重测序。结果显示, 不同环境下玉米行粒数变异范围12.0~41.6, 遗传力36.4%。关联分析结果共得到19个与玉米行粒数显著关联的SNP标记, 其中位于染色体框2.043.08的两个标记在2015年长春和梅河口均被检测到, 14SNP标记位于前人已定位到的QTL置信区间内。在显著性SNP标记的连锁不平衡区域内挖掘出4个候选基因, 分别预测编码泛素化目标受体蛋白、金属依赖性磷酸水解酶、重金属转运/解毒蛋白及一个无特征功能的假定蛋白。

    不同密度下玉米穗部性状的QTL分析

    王辉, 梁前进, 胡小娇,    作物学报, 2016, 42(11): 1592–1600

    以郑58HD568为亲本构建的220个重组自交系群体为材料, 2014年春、2014年冬及2015年春分别在北京和海南进行3个种植密度的田间试验, 调查玉米穗长、穗粗、穗行数、行粒数等表型性状。在3个种植密度下共检测到42QTL, 单个QTL可解释4.20%~14.07%的表型变异。3个种植密度下同时检测到位于第2染色体上控制穗行数的QTL2个种植密度下同时检测到4个与穗粗、穗行数和行粒数有关的QTL, 其中第4染色体上1个与穗行数有关的主效QTL, 在低、中种植密度下可分别解释表型变异的10.88%14.07%。此外, 在第2、第4和第9染色体上检测到3个同时调控不同穗部性状的QTL

    QTL analysis of ear leaf traits in maize (Zea mays L.) under different planting densities
    不同密度下玉米穗位叶的QTL分析(英文)

    王红武, 梁前进, 李坤,    The Crop Journal, 2017, 5(5): 387–395

    利用以郑58HD568为亲本构建的RIL群体构建了包含1358SNP标记的高密度连锁图谱, 全长1985.2 cM, 平均标记间隔1.46 cM。在5.256.758.25万株 hm-2密度下, 调查最上穗位叶的叶长(LL)、叶宽(LW)和叶夹角(LA), 发现随着密度的增加, 叶长和叶宽减小, 而叶夹角增大; 3个性状的遗传力分别为0.750.780.84。利用完备区间作图法, 鉴定出35个同时在23个密度下, 以及30个在单一密度下有显著效应的QTL。这65QTL的表型贡献率介于2.41%~16.53%, 其中8个贡献率>10%

    基于高密度遗传图谱的玉米籽粒性状QTL定位

    秦伟伟, 李永祥, 李春辉,    作物学报, 2016, 42(10): 1510–1518

    以自交系黄早四和Mo17为亲本, 构建了含130RIL系的作图群体。基于GBS (genotyping-by-sequencing)技术获得大量SNP, 构建了包含1262Bin标记的高密度遗传图谱。采用完备区间作图法, 5个环境下共检测到30个控制粒长、粒宽、百粒重、粒长/宽比的QTL; 利用5个环境性状均值, 共检测到11QTL。位于第1染色体相邻区域的qklen1 (粒长)qklw1 (粒长/宽比)3个环境下均被检测到, 其物理位置分别为210–212 Mb207–208 Mb, 表型贡献率分别为22.60%26.79%, 是控制玉米籽粒形状的主效位点。针对第1染色体207–212 Mb区间, 对黄早四(受体)Mo17 (供体)构建的BC3F1群体进行单标记分析(成组t检验), 发现qklen1qklw1同样具有显著遗传效应。

    基于SSSL群体的玉米穗下节间长QTL分析

    郭海平, 孙高阳, 张晓祥,    作物学报, 2018, 44(4): 522–532

    玉米穗下第7、第8和第9节间长对穗位高有决定作用。以Lx9801为受体、昌7-2为供体, 经过连续回交和自交构建了一套染色体单片段代换系(260个系)。利用该群体, 通过两年两环境的表型鉴定, 结合基因型数据, 检测到18个控制第7节间长、23个控制第8节间长和17个控制第9节间长的QTL, 其中8个同时控制3个节间长; 还定位了20个穗位高QTL, 其中12个与3个节间长QTL位置相同, 说明第7、第8和第9节间长与穗位高有共同的遗传基础。

    甜玉米果皮厚度QTL的定位及上位性互作

    于永涛, 李高科, 祁喜涛,    作物学报, 2015, 41(3): 359–366

    以日超-1 (果皮56.57 μm) × 1021 (果皮100.23 μm)组合的190BC1F2家系为作图群体, 采用2种遗传模型检测影响果皮厚度的QTL。基于CIM模型检测到3QTL, 位于3.016.018.05区段, 分别解释8.6%16.0%7.2%的表型变异, 包括2个加性位点; 基于MCIM模型检测到5QTL, 包括2对加×加上位性互作QTL, 可解释6.6%12.5%的表型变异, 表明加性和上位性互作在果皮厚度遗传中起重要作用, MCIM模型更适合进行果皮厚度QTL定位。本研究还在其中4QTL区域内检索到胚乳中色素合成以及细胞转变的相关候选基因, 值得进一步研究。

    Genetic dissection of carotenoids in maize kernels using high-density single nucleotide polymorphism markers in a recombinant inbred line population
    利用高密度SNP标记解析玉米RIL群体籽粒类胡萝卜素的遗传机制(英文)

    Orawan Jittham, Xiuyi Fu, Jing Xu,    The Crop Journal, 2017, 5(1): 63–72

    类胡萝卜素是抗氧化物和VA合成前体, 类胡萝卜素含量是玉米营养强化育种目标之一。By804B73构建的RIL群体为材料, 用高密度Bin图谱和SSR连锁图谱对16个类胡萝卜素相关性状进行QTL定位。共检测到81QTL, 每个性状有1~7QTL, 可解释表型变异的4.2%~47.5%。与SSR图谱相比, Bin图谱的鉴定效率更高。在检测到的81个位点中, 24(29.6%)的表型贡献率>10%, 表明少数主效位点和数量不定的微效QTL共同控制玉米籽粒类胡萝卜素的遗传。

    一个新的玉米Vp15基因等位突变体的遗传分析与分子鉴定

    王瑞, 张秀艳, 陈阳松,    作物学报, 2018, 44(3): 369–375

    发现一个隐性单基因控制的穗发芽突变体, 命名为vp-like4。构建了vp-like4 ´ Mo17F2群体, BSR-seq方法将目的基因定位于第5染色体173.8–175.6 Mb。在此区间内存在一个Vp15基因, 编码钼喋呤合酶小亚基, 参与类胡萝卜素裂解为ABA的过程。利用2个独立的vp15突变体vp15-umu1vp15-DR1126的杂合体, 分别与vp-like4杂合体做杂交, 发现杂交后代中正常籽粒与穗发芽籽粒比例符合3:1分离比。基因组序列分析表明vp-like4Vp15在第2外显子末端及3′非翻译区有60个碱基的缺失, vp15-umu1vp15-DR1126均在第2个外显子有Mutator转座子插入的突变方式不同。RT-PCR检测发现, vp-like4突变体中Vp15的表达量显著降低。以上证据表明, vp-like4是一个新的Vp15基因等位突变体。

    Comparative QTL analysis of maize seed artificial aging between an immortalized F2 population and its corresponding RILs
    利用永久F2群体及其RIL群体比较分析玉米种子人工老化QTL (英文)

    王彬, 张战辉, 付志远,    The Crop Journal, 2016, 4(1): 30–39

    将两个群体的玉米种子在45 °C和相对湿度85%条件下人工老化处理0234 d, 然后种植在大田进行种子活力鉴定。随着老化处理时间的延长, 所有材料的种子活力均急剧下降, 但在杂合体中的下降速度低于在纯合体中。在RIL群体和IF2群体中分别检测出2821QTL, qGP5共同QTLRIL群体中检测到的qVI4bqGE3a分别位于与ZmLOX1ZmPLD1相同的染色体区域。

    玉米抗灰斑病QTL元分析及其验证

    闫伟, 李元, 宋茂兴,    作物学报, 2016, 42(5): 758–767

    利用元分析方法分析14篇玉米抗灰斑病QTL文献的信息, 找到13个一致性QTL区间。以81162 ´ CN165构建了回交导入群体, 对这13个一致性QTL进行验证。获得20个偏分离位点, 在第1和第4染色体上偏分离最严重, 表明存在效应较大的抗病QTL。第1染色体上umc2227bnlg1832umc1243umc2025umc1515umc1297umc1461位置, 供体基因频率均在50%以上, 可能存在几个连锁的抗病基因; 4染色体上的抗病基因位于标记bnlg2291umc1194之间。

    玉米抗禾谷镰刀菌的转录组分析

    刘永杰, 马传禹, 马雪娜,    作物学报, 2016, 42(8): 1122–1133

    赤霉菌茎腐病是由禾谷镰孢(Fusarium graminearum, 有性世代Gibberella zeae)引起的一类土传性病害, 玉米第10和第1染色体携带抗茎腐病位点qRfg1qRfg2。培育了近等基因系NIL-R (2QTL位点均为抗病等位基因)NIL-S (2QTL位点均为感病等位基因)。成株期和幼苗期接种禾谷镰孢鉴定结果显示, 两个近等基因系的抗性差异显著。用这两个近等基因系的幼根接种禾谷镰孢进行转录组分析, 接种后NIL-R的乙烯合成、信号途径基因及病程相关蛋白、DON解毒基因均比在NIL-S中上调表达。不接种对照组, NIL-R1170个基因表达量高于NIL-S, 其中水杨酸、茉莉酸、乙烯合成和信号介导途径, 以及苯丙烷合成途径中的基因显著富集; 接种6 h18 h, 病程相关蛋白、茉莉酸、乙烯合成基因、DON解毒基因在NIL-R中表达量较高。

    玉米大斑病广谱抗性外引自交系的发掘与基因初步鉴定

    肖明纲, 宋凤景, 孙兵,    作物学报, 2018, 44(4): 614–619

    2014–2016连续3年对43份来自美国、法国、俄罗斯和德国的玉米资源进行抗大斑病接种鉴定, 筛选到7份高抗、1份抗病和6份中抗材料, 占鉴定总份数的32.6%。利用F2群体, 7份高抗材料进行抗病遗传分析,自交系A04F02F05R01的抗性可能由1对显基因控制。抗谱分析表明, 这些自交系携带的抗大斑病基因不同于Ht1Ht2Ht3HtN, 可能是新的抗病基因。

    Inhibition of the spread of endophytic Sporisorium reilianum renders maize resistance to head smut
    抑制Sporisorium reilianum扩展赋予玉米对丝黑穗病的抗性 (英文)

    Xianrong Zhao, Jianrong Ye, Lai Wei,    The Crop Journal, 2015, 3(2): 87–95

    报道了玉米抗丝黑穗病的细胞学和分子证据。在侵染根早期, 病原菌(S. reilianum)菌丝体能穿透抗病和感病玉米自交系的根表皮, 接种6 d后可在玉米根茎结合部观察到菌丝。为监测菌丝在玉米组织中的扩展情况, 采用高度特异和敏感的实时PCR技术估计感染组织内的菌丝含量。病菌在寄主体内生长的上升阶段, 菌丝扩展范围在抗、感玉米材料中差异明显, 在抗病自交系的地上部组织中几乎没有或很少检测到病原菌, 而在感病自交系中则存在大量病原菌, 尤其是在花序中。因此, 玉米对丝黑穗病菌的抗性主要是抑制病菌的体内扩展, 而不是阻止病菌的早期根侵入。

    第二部分  玉米生理学与抗逆生理学
    玉米ZmPP6C基因的克隆及其响应光质和胁迫处理的表达模式分析

    原换换, 孙广华, 闫蕾,    作物学报, 2016, 42(2): 170–179

    丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶6亚基(PP6C)PP6全酶的催化亚基。PP6C参与生长素极性运输、脱落酸信号转导和光信号转导途径介导的开花调控。采用RT-PCR方法克隆了ZmPP6C全长基因, ORF912个核苷酸, 编码303个氨基酸残基, 包含PP2A的催化亚基PP2Ac结构域。系统进化分析表明, PP6C蛋白较为保守, ZmPP6C与高粱PP6C相似度高。表达分析表明, B73成株期叶片中ZmPP6C表达量最高, 是根中表达量的7.9; ZmPP6C能够响应不同光质处理, 受远红光和红光的影响较大; 也能响应长日和短日处理, 长日环境下在光照和黑暗阶段各有1个表达高峰, 短日环境中在光照和黑暗阶段分别有2个和3个表达高峰; ZmPP6C还响应高渗透、盐渍和淹水等胁迫处理, 但出现明显的上调表达。

    玉米光敏色素A1A2在各种光处理下的转录表达特性

    杨宗举, 闫蕾, 宋梅芳,    作物学报, 2016, 42(10): 1462–1470

    采用qPCR技术分析自交系B73Mo17ZmPHYA1ZmPHYA2对不同光照处理响应的表达模式。这两个基因主要在叶片和花丝中表达, 并且前者的转录丰度是后者的2~8倍。在黑暗、远红光和蓝光条件下, 玉米胚轴较在红光和白光下更长。ZmPHYA1ZmPHYA2均在持续远红光和蓝光条件下高水平转录, 并且迅速响应黑暗到远红光或蓝光光质转换, 但是前者的丰度显著高于后者。ZmPHYA1在远红光下更重要, ZmPHYA2在蓝光下更重要。两基因响应从黑暗到红光和白光的转换, 表达模式基本一致; 也响应长日和短日处理, ZmPHYA1转录丰度是ZmPHYA22~5倍。在作物改良上可能ZmPHYA1ZmPHYA2更有效。

    玉米光合突变体hcf136 (high chlorophyll fluorescence 136)的转录组分析

    吴庆飞, 秦磊, 董雷,    作物学报, 2018, 44(4): 493–504

    玉米hcf136突变体叶肉细胞叶绿体不能形成基粒, 从而丧失PSII活性, 但维管束鞘细胞的叶绿体发育不受影响。利用RNA-seq技术, 对高光和低光下野生型和hcf136突变体不同叶片部位进行了转录组分析, 发现PSII相关基因的转录未发生明显变化, 表明PSII复合体的缺失是非转录水平变化所引起。突变体中淀粉合成受阻, 糖降解、糖转运及Cu2+转运等代谢过程加剧, 且一些转录因子表达发生显著变化。

    玉米不同组织器官谷氨酰胺合成酶同工酶表达差异及聚合方式

    王小纯, 张浩然, 韦一昊,    作物学报, 2017, 43(9): 1410–1414

    Western blot分析发现, 玉米不同组织器官的GS同工酶亚基表达差异明显, 40 kDGS1亚基在所有组织中大量表达, 39 kDGS1亚基仅在穗位节及穗柄中大量表达, 44 kDGS2亚基在叶片等光合组织中微量表达。通过改进BNE (blue native PAGE)技术, 结合胶内转移酶活性测定, 分析了GS同工酶全酶的大小; 利用2-D胶结合Western blot鉴定了GS同工酶相应的亚基组成。在玉米组织鉴定出分子量不同的3GS同工酶, GS2全酶分子量约460 kD, 为十聚体; GS1全酶有两种聚合状态, 分别是410 kD的十聚体和240 kD的五聚体。

    玉米籽粒早期发育相关蛋白的差异表达特性

    于涛, 李耕, 张成芬,    作物学报, 2017, 43(4): 608–619

    以夏玉米品种登海661为试验材料, 在开花期人工饱和授粉后第3、第5和第10天取果穗中部籽粒, 利用同位素标记相对定量(iTRAQ)技术分析其蛋白差异表达特性。共鉴定出2639种蛋白, 涉及多种生物过程(最主要的是代谢过程和分子过程)与分子功能(最主要的是催化活性和绑定功能)。定量分析结果表明, 137种蛋白在籽粒发育早期显著差异表达, 其功能涉及蛋白代谢、胁迫响应、细胞生长与分裂、碳水化合物与能量代谢、转运、次生物质代谢、淀粉合成、转录、油脂代谢、信号转导、氨基酸代谢等。其中蛋白代谢、胁迫响应、细胞生长与分裂以及碳水化合物与能量代谢相关的蛋白, 表达差异较大。表达模式聚类结果显示, 这些不同功能类别的蛋白协同表达, 共同调控玉米籽粒的早期发育。

    玉米弱势粒库活性与籽粒内源激素及多胺含量的关系

    王志刚, 梁红伟, 高聚林,    作物学报, 2017, 43(8): 1196–1204

    对郑单958和先玉335分别进行不完全授粉(IcP)和完全授粉(CP)处理, 分析IcP处理下成功发育弱势粒和CP处理下发育不良弱势粒的内源激素及多胺水平差异及其与库活性(可溶性酸性蔗糖转化酶SAI活性)的关系。IcP处理下弱势粒的SAI活性显著高于CP处理, 平均差异和最大差异分别为13.5%21.8%。在玉米籽粒形成期, 弱势粒中Z+ZRIAAGA3ABA含量在两处理间无显著差异。弱势粒中多胺含量表现为IcP处理显著高于CP处理, 而乙烯释放速率则恰恰相反。弱势粒中SAI活性与多胺含量显著正相关, 而与乙烯释放速率显著负相关, 且多胺含量与乙烯释放速率显著负相关。可见, 在玉米籽粒形成期, 其弱势粒中Z+ZRIAAGA3ABA与其库活性无关; 弱势粒库活性主要受多胺和乙烯含量影响, 多胺促进SAI活性而乙烯则抑制其活性, 二者的平衡关系决定了弱势粒成功发育与否; 多胺和乙烯平衡关系受同化物质供应水平的调控。

    丙环唑对玉米幼苗生长的调控及其相关机制

    郝岭, 邢嘉鹏, 段留生,    作物学报, 2017, 43(11): 1603–1610

    丙环唑(Pcz)作为一种杀菌剂被广泛应用于作物生产, 它同时具有调节作物生长发育的作用。Pcz处理显著抑制玉米中胚轴与胚芽鞘的生长, 降低株高, 缩短叶片和叶鞘长度, 减小叶夹角, 同时显著抑制叶片和叶鞘细胞的纵向伸长, 促使叶枕细胞排列由疏松变为紧密。Pcz处理后, 玉米中赤霉素(GA1GA3)的含量降低, GA合成酶基因GA3ox1表达下调, GA钝化酶基因GA2ox5GA2ox8表达上调, GA合成酶基因GA20ox1的表达呈现先上调后下调模式。Pcz处理显著降低油菜素内酯(BR)含量, BR合成基因CPDDWF4的表达上调, 可能是由于反馈调节。此外, Pcz处理下调扩张蛋白基因EXPA4EXPA5及木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶基因XTH1XET1的表达。综上, Pcz处理调节GABR信号转导途径, 抑制GABR在植株内积累, 调控扩张蛋白、木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶基因表达, 操纵细胞生长, 有效调控株型。

    玉米ZmBRI1基因的克隆、表达及功能分析

    郝岭, 张钰石, 段留生,    作物学报, 2017, 43(9): 1261–1271

    利用同源克隆方法, 从自交系B73中获得了一个新的油菜素内酯(BR)受体蛋白编码基因ZmBRI1。该基因全长为3369个核苷酸, 编码1122个氨基酸。ZmBRI1蛋白定位于细胞膜上, 在各种组织器官中都有表达, 在幼嫩中表达量最高。将ZmBRI1导入BR不敏感突变体bri1-5, 转基因植株修复了表型, 特别是株高、叶片形态和果荚大小。与突变体bri1-5比较, 油菜素内酯处理抑制转基因株系根系生长, 丙环唑处理抑制下胚轴生长, 同时转基因株系DWF4CPD基因的表达量下降。在拟南芥中过表达ZmBRI1, ABA抑制条件下, 种子萌发率和植株生长显著提高, ABA响应基因RD29ARD29BABI5RAB18表达下调。因此认为, ZmBRI1不仅参与植物的形态建成和BR的信号传导, 而且参与调控植物对ABA信号的响应。

    玉米茉莉酸甲酯不敏感突变体的筛选

    查象敏, 汪海, 路小铎,    作物学报, 2015, 41(9): 1454–1461

    用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变获得玉米突变体库, 6118份。将所有突变体种子分别置含有MeJA的培养基中培养, 通过观察玉米根系的生长情况, 确定对MeJA的不同耐受性。当MeJA终浓度为50 µmol L-1, 初步筛选到对MeJA不敏感的I级耐受性突变体61; MeJA终浓度分别为100 µmol L-1200 µmol L-1时进行验证, 得到的耐受性事件分别为37株和10株。这些突变体对MeJA表现出的耐受性具有可遗传性, MeJA不敏感突变体可能与JA调控有关。

    玉米油菜素甾醇生物合成关键酶基因ZmCYP90B1的克隆及其对逆境胁迫的响应

    段方猛, 罗秋兰, 鲁雪莉,    作物学报, 2018, 44(3): 343–356

    CYP90B1基因编码酶是油菜素甾醇合成途径中关键限速酶。克隆了ZmCYP90B1基因(KY242373), 基因全长2058 bp, ORF1518 bp, 编码506个氨基酸。ZmCYP90B1蛋白预测分子量为57.66 kD, 等电点为9.54, 含有一个跨膜结构域及一个p450保守结构域。ZmCYP90B1与其他物种CYP90B1高度相似, 但在单、双子叶植物中进化上具有明显差异。实时荧光定量PCR结果表明, 非生物胁迫(干旱、高盐、低温和ABA)、虫害(甜菜夜蛾取食)MeJA均诱导ZmCYP90B1表达。过表达ZmCYP90B1的烟草株系较野生型抗旱性提高, 叶片失水率下降, SPAD值增大。干旱胁迫下转基因烟草的SODCATPOD活性以及游离脯氨酸的积累量均显著高于野生型, 而丙二醛和ABA含量明显低于野生型。下游胁迫响应基因表达分析表明, ZmCYP90B1提高植物抗旱性可能不依赖ABA途径。

    玉米分子伴侣基因ZmBiP2在逆境下的功能分析

    宋仲戬, 张登峰, 李永祥,    作物学报, 2015, 41(5): 708–716

    BiP基因编码的蛋白是一类重要的分子伴侣, 在逆境胁迫响应中有重要作用。从玉米抗旱自交系旱21中分离到ZmBiP2基因, ORF1989 bp, 编码663个氨基酸, 包含热激蛋白家族特有的TVIGIDLGTTYSC保守结构域和ATP结合位点。实时荧光定量PCR结果显示, ZmBiP2基因在玉米的雄穗和子房中表达量最高; 盐、甘露醇胁迫条件下, 在植株地上部组织中上调表达。过表达ZmBiP2的拟南芥转基因株系, 在种子萌发时期对盐和甘露醇胁迫的耐受能力减弱, 在苗期对盐胁迫敏感。推测在植物响应非生物胁迫的过程中, 过量表达的ZmBiP2可能发挥负调节蛋白的功能。

    Piriformospora indica confers drought tolerance on Zea mays L. through enhancement of antioxidant activity and expression of drought-related genes
    印度梨形孢通过增强抗氧化活性和诱导干旱相关基因表达提高玉米耐旱性(英文)

    Le Xu, Aiai Wang, Jun Wang,    The Crop Journal, 2017, 5(3): 251–258

    印度梨形孢(Piriformospora indica)在玉米根中定殖能力很强, 正常和干旱胁迫条件下均促进玉米地下和地上部的生长。利用PEG-6000模拟干旱胁迫, 发现该菌定殖玉米根后, 根重(鲜重和干重)、叶片数、叶面积和SPAD值均增大, 24 h内叶片CATSOD活性提高; 干旱相关基因DREB2ACBL1ANAC072RD29A上调表达; 脯氨酸含量增高, MDA积累减少。因此认为, P. indica通过诱导抗氧化活性和相关基因表达来提高植物的耐旱性。

    玉米SNAC基因的遗传变异及耐旱性调控

    李国君, 马艺文, 徐丹阳,    作物学报, 2017, 43(8): 1128–1138

    以育种中常用的16份自交系为材料, 通过对SNAC基因编码区及上游启动子区800 bp核苷酸序列测序, 检测该基因在不同杂种优势类群材料中的遗传变异。在12SNAC基因中, 4个在上游800 bp区检测到遗传变异, 4个基因变异位点达30个以上, 多态性高。虽然大多数SNAC的变异表现为SNP, ZmNAC031467中的InDel较多(63.3%)。用PLACE软件对上游启动子有变异的4个基因进行耐逆结合元件预测, 结果这4个基因均含有3种耐逆结合元件, 基因突变对启动子结合元件的影响较小。再对检测到的遗传变异进行核苷酸多态性分析和中性检验, 发现7SNAC的核苷酸多态性较高, 其中ZmNAC080308的多态性达0.00962, 推测这些基因在遗传漂移过程中受到较强的自然选择。t-检验初步发现, ZmNAC070395 ZmNAC080398的两个变异位点与耐旱相关性状关联。

    Comparative transcriptome analysis of sweet corn seedlings under low-temperature stress
    低温胁迫下甜玉米幼苗期比较转录组分析(英文)

    毛笈华, 于永涛, 杨静,    The Crop Journal, 2017, 5(5): 396–406

    利用RNA-seq技术, 对冷胁迫下甜玉米自交系RCC5的转录组进行了分析。在RCC5中分别检测到357455个差异表达基因, 其中94个为共有基因; 共有589个差异表达基因被鉴定为耐冷相关基因。结合蛋白功能聚类和富集分析表明, 转录因子在冷胁迫响应和甜玉米耐冷性中起主要作用。鉴定出74个差异表达转录因子, 其中很多涉及代谢和激素调控。

    玉米热激转录因子基因ZmHsf25的克隆、特性与耐热性功能分析

    赵立娜, 段硕楠, 张华宁,    作物学报, 2017, 43(7): 1021–1029

    热激转录因子(Hsf)对下游热激蛋白基因及耐热性相关基因的表达起关键调控作用。玉米中至少有30Hsf家族成员, 其中B族有7个。从玉米幼叶中克隆到B族热激转录因子基因ZmHsf25的完整编码序列, 全长957 bp, 编码318个氨基酸残基。蛋白质序列含有DNA结合结构域、核定位信号序列和核输出信号序列。同源分析结果显示, ZmHsf25与高粱Sb06g025710的相似性最高, 92%。正常条件下, ZmHsf25在玉米多个组织器官中表达, 幼嫩花粉中高表达, 幼嫩根系和雌穗中表达量较低。42 °C热胁迫显著上调根系和叶片中ZmHsf25表达, 且叶片中的上升幅度高于根系中, 42 °C处理50 min时表达量达到峰值。正常条件下, 水杨酸和H2O2处理均使根系和叶片中ZmHsf25表达下调, 而热激条件下却表现为显著上调。通过在洋葱表皮细胞中瞬时表达并观察GFP荧光, 确定ZmHsf25定位在细胞核。将ZmHsf25基因转化酵母, 并进行热胁迫处理, 发现热胁迫同时降低转基因酵母和正常酵母的耐热性, 但转基因酵母的耐热性高于与转空载体对照。推测ZmHsf25参与玉米热胁迫响应和花粉的发育过程, 可能是水杨酸热激信号转导途径的下游组分。

    玉米小分子热激蛋白ZmHSP17.7基因的克隆与功能分析

    孙爱清, 葛淑娟, 董伟,    作物学报, 2015, 41(3): 414–421

    从玉米种质POB21中克隆了一个CDS长度为477 bp的小分子热激蛋白基因ZmHSP17.7。该基因编码的蛋白含158个氨基酸, 具有HSP20蛋白典型的ACD结构域, 预测等电点为5.36, 分子量为17.746 kD。在水稻、拟南芥等植物基因组中都有其同源基因。进化和亚细胞定位分析证据显示, 该基因属CI类小分子热激蛋白家族成员。Northern杂交分析表明, 高温快速诱导ZmHSP17.7表达, 15% PEG模拟干旱胁迫不诱导该基因表达, 但在复合胁迫下干旱增强了高温的诱导效果。外源ABA也不影响该基因的表达。与野生型拟南芥相比, 超表达ZmHSP17.7的转基因拟南芥在种子萌发和植株生长过程中表现出更强的高温和干旱耐受性, 说明该基因可以在植物防御高温、干旱及复合胁迫中发挥一定作用。

    生物炭促进玉米幼胚离体培养幼苗生长与发育的转录组分析

    王金萍, 孙果忠, 王海波   作物学报, 2017, 43(10): 1489–1498

    比较了昌7-214 d龄幼胚在MSMS+活性炭(MSA)培养基上培养9 d的幼苗生长情况, 并通过转录组测序分析2种培养基上的幼苗地上部和地下部的基因表达差异。活性炭显著促进幼苗生长与发育, 主要影响地下部基因表达。MSA培养幼苗地下部上调和下调基因分别有1612个和530, 幼苗地上部上调和下调基因分别有69个和78个。地下部差异表达基因主要涉及DNA包装、DNA包装复合体和水解酶活性, 地上部差异表达基因主要涉及脂类代谢、胞外区和过氧化物酶活性。KEGG富集分析表明, 地下部差异表达基因主要涉及能量、碳水化合物、脂类和氨基酸代谢, 以及细胞周期和植物激素转导途径; 地上部差异表达基因主要涉及泛醌和其他萜醌类物质合成途径。活性炭促进细胞周期途径中关键基因、生长素信号传导基因以及细胞色素基因显著上调表达。qRT-PCR验证了10个差异表达基因的表达模式与转录组测序结果一致。

    玉米 BEL1-like基因家族的鉴定、表达和调控分析

    曹征, 李曼菲, 孙伟,    作物学报, 2015, 41(11): 1632–1639

    BEL1-like (BELL)家族蛋白是植物中普遍存在的一类具有同源异型结构域的转录因子。拟南芥中BELL家族蛋白能与KNOTTED1-like蛋白互作形成异源二聚体, 并结合到特异顺式作用元件来调控基因的表达, 从而影响植物生长发育进程。本文采用隐马可夫(HMM)模型, 在玉米基因组中鉴定到15BELL家族基因, 分布于7条染色体。与拟南芥BELL基因的序列比较, 可将这些基因分为两大类。ZmBELL在玉米8种组织中有不同的表达模式。基于基因共表达及BELL-like蛋白特异结合顺式元件分析, 预测到86个可能受ZmBELL调控的下游靶标基因, 这些基因与12ZmBELL表达模式相同, 并且在基因启动子区存在与BEL1-like蛋白结合的顺式元件。

     

  • 发布日期: 2018-04-20  浏览: 1361

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