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不同玉米单倍体诱导系杂交组合F_(1)诱导率的评价

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分子植物育种 2024年第3期22卷 817-822页

作者：杨继伟王利锋李晶晶王浩贾腾蛟李会勇河南省农业科学院粮食作物研究所郑州450002

玉米单倍体诱导系是决定玉米单倍体育种效率的重要因子,为了解决目前玉米单倍体诱导系普遍存在诱导率低、植株矮、抗逆性差、花粉量少等问题。本研究以自选系L583为母本测验种,在对前期自选的8个诱导系诱导率评价鉴定的基础上,分别组配... 详细信息

玉米单倍体诱导系是决定玉米单倍体育种效率的重要因子,为了解决目前玉米单倍体诱导系普遍存在诱导率低、植株矮、抗逆性差、花粉量少等问题。本研究以自选系L583为母本测验种,在对前期自选的8个诱导系诱导率评价鉴定的基础上,分别组配了25个诱导系的杂交组合,并进行诱导率的评价和比较分析,结果表明:不同组合间诱导率存在极显著差异,其中有21个杂交组合的诱导率与低值亲本相比都有不同程度的提高,11个杂交组合的诱导率表现出正向的超高亲优势。并筛选出5个诱导率9%以上的杂交组合,分别是ZDHI007×ZDHI008、ZDHI005×ZDHI012、ZDHI008×ZDHI012、ZDHI007×ZDHI012和ZDHI005×ZDHI008,并可以用于单倍体规模化隔离诱导。

关键词：玉米单倍体诱导系诱导率杂种优势

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新疆高粱种质资源萌发期抗旱性综合评价

草地学报 2024年第2期32卷 553-561页

作者：岳丽山其米克王卉再吐尼古丽·库尔班毛红艳刘敏新疆农业科学院粮食作物研究所新疆乌鲁木齐830091 新疆农业科学院农业质量标准与检测技术研究所新疆乌鲁木齐830091

为研究新疆本土高粱(Sorghum)种质资源的抗旱性并筛选萌发期有效抗旱指标,以来源于不同地区的207份高粱种质资源为研究对象,采用PEG-6000溶液模拟干旱胁迫条件,对高粱萌发相关的10个指标进行分析,在主成分分析基础上采用隶属函数法对各... 详细信息

为研究新疆本土高粱(Sorghum)种质资源的抗旱性并筛选萌发期有效抗旱指标,以来源于不同地区的207份高粱种质资源为研究对象,采用PEG-6000溶液模拟干旱胁迫条件,对高粱萌发相关的10个指标进行分析,在主成分分析基础上采用隶属函数法对各高粱品种的抗旱性进行综合评价。结果表明:在干旱胁迫下,高粱的各萌发指标均受到影响。其中,相对发芽势与萌发抗旱指数相关性最强,前3个主成分累计贡献率为78.328%,分别反映高粱在干旱胁迫下的生长、萌发及发育情况。根据综合得分将207份种质划分为5类,即高度抗旱种质12份、抗旱种质28份、中等抗旱种质87份、干旱敏感种质64份和高度敏感种质16份。筛选出高粱萌发期抗旱性鉴定的重要指标为相对芽鲜重、萌发抗旱指数、相对干物质转运率,建立了可准确评估高粱萌发期抗旱性的回归方程,为高粱萌发期抗旱性种质筛选提供理论依据。

关键词：高粱种质干旱胁迫主成分分析萌发期综合评价

基于高密度遗传图谱的玉米雄穗分枝数QTL定位

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玉米科学 2024年第5期32卷 32-39页

作者：张莹莹张君孙海潮张盼董文恒李永江史丽丽卢道文张凤启庞文喜安阳市农业科学院河南安阳455000 河南省农业科学院粮食作物研究所郑州450002

利用PD80和PHJ65组配的包含310个家系的重组自交系群体为材料,结合在3个单环境条件下的雄穗分枝数表型值和最佳线性无偏预测值,经完备区间作图法在包含8384个SNP标记的连锁图谱上共检测到11个QTLs,分别位于1、2、4、5、7、8染色体上,LO... 详细信息

利用PD80和PHJ65组配的包含310个家系的重组自交系群体为材料,结合在3个单环境条件下的雄穗分枝数表型值和最佳线性无偏预测值,经完备区间作图法在包含8384个SNP标记的连锁图谱上共检测到11个QTLs,分别位于1、2、4、5、7、8染色体上,LOD值为4.99~11.42,表型贡献率为4.62%~11.80%。在2个以上单环境和BLUP值下重复检测到5个QTLs(qTBN1.1、qTBN2.1、qTBN4、qTBN5、qTBN7)。其中,qTBN1.1、qTBN5表型贡献率大于10%,属于稳定的主效QTLs,物理区间分别位于第1染色体303.01~304.87 Mb(B73_RefGen_v4_genomic)、第5染色体168.16~170.97 Mb。基于生物信息学分析及基因功能注释在2个主效QTL位点筛选出19个高表达的候选基因。

关键词：玉米雄穗分枝数重组自交系 QTL定位

玉米穗粗一般配合力多位点全基因组关联分析和基因组预测

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作物杂志 2024年第1期 31-39页

作者：马娟黄璐宇婷郭国俊朱卫红刘京宝河南省农业科学院粮食作物研究所河南郑州450002

穗粗是一个重要的穗部性状,一般配合力(GCA)是杂交育种中衡量亲本组配能力的一个重要指标。以NCII遗传交配设计组配的537个F1杂交组合为材料,利用7种多位点全基因组关联分析方法(MGWAS)对河南新乡、周口和综合环境穗粗GCA开展定位分析,... 详细信息

穗粗是一个重要的穗部性状,一般配合力(GCA)是杂交育种中衡量亲本组配能力的一个重要指标。以NCII遗传交配设计组配的537个F1杂交组合为材料,利用7种多位点全基因组关联分析方法(MGWAS)对河南新乡、周口和综合环境穗粗GCA开展定位分析,并研究MGWAS方法挖掘的显著关联位点作为固定效应对穗粗GCA预测准确性的影响,为穗粗GCA关键位点的基因组选择(GS)育种利用提供指导。结果表明,共检测到18个穗粗GCA显著关联SNP(P<8.52E-07),其中6个位点利用2~5种MGWAS方法同时检测到,3个位点在2个环境中均检测到。5种GS随机效应模型对3个环境穗粗GCA预测准确性均较低,为0.32~0.44。3个环境中,显著位点作为固定效应加入预测模型中均能有效地提高穗粗GCA基因组预测能力,可将预测精度提高到0.38~0.64。

关键词：玉米穗粗一般配合力多位点全基因组关联分析基因组选择固定效应模型

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不同着色火龙果成熟过程中花青素代谢途径相关酶活分析

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分子植物育种 2024年

作者：白蓓蓓郑燕萍陈黎明肖楚妍王锋王丁陈华蕊林尤珍庄光辉海南省农业科学院南繁育种研究中心海南省农业科学院粮食作物研究所海南省农作物遗传育种重点实验室中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海南省农业科学院三亚研究院

为深入了解花青素代谢机制，本研究针对4个不同着色火龙果品种‘白玉龙’、‘大红2号’、‘青玉龙’和‘燕窝果’分析花青素含量、相关合成酶活性及相关性分析。通过酶标仪测定果皮和果肉的青熟期、转色期、完熟期3个时期的花青素含量... 详细信息

为深入了解花青素代谢机制，本研究针对4个不同着色火龙果品种‘白玉龙’、‘大红2号’、‘青玉龙’和‘燕窝果’分析花青素含量、相关合成酶活性及相关性分析。通过酶标仪测定果皮和果肉的青熟期、转色期、完熟期3个时期的花青素含量及主要酶活性变化。结果显示：‘白玉龙’和‘大红2号’红色果皮和果肉中均富含较多的花青素，其果肉高于果皮。‘燕窝果’青熟期果皮和果肉均富含较多的花青素，其果肉高于果皮，而其他时期果皮均高于果肉。‘青玉龙’成熟期花青素含量果皮高于果肉，而其他时期果肉均高于果皮。4个品种3个时期的CHI活性较高，其‘燕窝果’果肉约252.05 U/g，‘大红2号’果皮约166.53U/g；PAL次之，‘燕窝果’果肉和果皮分别约37.24和16.01 U/g；4CL活性差异较小；‘白玉龙’果皮和果肉青熟期C4H活性较高；‘大红2号’果肉在三个时期的DFR活性较高；‘燕窝果’果皮和果肉三个时期UFGT酶活性较高，‘青玉龙’青熟期酶活性较低。‘燕窝果’果皮和果肉花青素含量与ANR和4CL活性呈极显著的线性正相关；在果皮花青素含量中，‘青玉龙’和‘燕窝果’与PAL活性呈极显著的线性正相关；‘燕窝果’与CHI和UFGT活性呈极显著的线性正相关；‘大红2号’与CHI和UFGT活性呈显著的线性正相关；在果肉花青素含量中，‘大红2号’和‘青玉龙’与C4H活性呈极显著的线性正相关，‘青玉龙’与UFGT活性呈极显著的线性正相关，‘大红2号’与PAL活性呈极显著的线性正相关，与4CL活性呈显著的线性正相关，‘白玉龙’花青素含量与PAL、DFR、ANR 活性呈显著的线性正相关。本研究拟通过对不同着色火龙果品种的花青素含量与相关合成酶活性相关分析，解析花青素影响不同着色品种形成的差异性及控制花青素形成的关键酶，这将为全面了解花青素形成的分子机制迈出重要一步，并为未来针对品质性状的火龙果分子育种提供理论依据。

关键词：火龙果花青素含量相关酶活性相关性分析

玉米花粉高温胁迫相关miRNA的筛选及其靶基因分析

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河南农业科学 2024年第2期53卷 1-16页

作者：李川张盼盼张美微牛军穆蔚林郭涵潇乔江方河南省农业科学院粮食作物研究所河南郑州450002

以高耐热玉米品种郑单958、低耐热玉米品种先玉335为材料,以正常生长条件为对照,在花期进行高温胁迫,通过miRNA高通量测序筛选玉米花粉中的差异表达miRNA,然后预测其靶基因,并对靶基因的本体特征和代谢通路进行富集分析。结果表明,共筛... 详细信息

以高耐热玉米品种郑单958、低耐热玉米品种先玉335为材料,以正常生长条件为对照,在花期进行高温胁迫,通过miRNA高通量测序筛选玉米花粉中的差异表达miRNA,然后预测其靶基因,并对靶基因的本体特征和代谢通路进行富集分析。结果表明,共筛选到818个miRNA前体序列。在郑单958高温胁迫花粉与对照花粉对比组(HT958 vs CK958)中共筛选到19个显著差异表达miRNA序列,其中15个miRNA序列上调表达,4个下调表达,3个miRNA序列达到极显著水平(P<0.01)。对这19个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了503个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、微管生物学过程、磷酸化作用、RNA聚合酶Ⅱ正向调控转录过程、甲基化作用等,KEGG富集较显著的代谢通路分别是谷胱甘肽代谢、碳代谢、花生四烯酸代谢、糖酵解/糖异生、叶酸生物合成等。在先玉335高温胁迫花粉与对照花粉对比组(HT335 vs CK335)中共筛选到15个显著差异表达miRNA序列,其中7个miRNA序列上调表达,8个下调表达,1个miRNA序列达到了极显著水平(P<0.01)。对这15个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了454个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化作用、蛋白质水解、DNA修复等,富集较显著的KEGG代谢通路分别是其他多糖降解、亚油酸代谢、代谢通路、硫胺素代谢、内质网内蛋白质加工过程等。在郑单958高温胁迫花粉与先玉335高温胁迫花粉对比组(HT985 vs HT335)中共筛选到85个显著差异表达miRNA序列,其中35个miRNA序列为上调表达,50个为下调表达,24个miRNA序列达到了极显著水平(P<0.01)。对这85个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了2 286个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化、蛋白质水解、跨膜转运等,富集较显著的代谢通路分别是鞘脂类代谢、淀粉和蔗糖代谢、其他多糖降解、代谢通路、半胱氨酸及甲硫氨酸代谢等。在HT958 vs CK958与HT335 vs CK335对比组中共筛选到94个显著差异表达miRNA序列,其中(预测全新)PC-3p-10069_1143、(预测全新)PC-3p-18335_646、(玉米)zma-miR164f-5p等28个miRNA序列达到了极显著水平(P<0.01)。对这94个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了4 569个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化、蛋白质转运、蛋白质水解等,其富集较显著的KEGG代谢通路分别是内质网内蛋白质加工过程、真核生物核糖体生物合成、剪接体、鞘脂类代谢、内吞作用等。

关键词：玉米花粉花期高温胁迫 miRNA测序差异表达miRNA 靶基因

21份湖北省小麦品种(系)抗病基因鉴定及抗秆锈性分析

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麦类作物学报 2024年

作者：孙会言侯凌晓王子叶刘东军张功俊宋维富刘易科李天亚沈阳农业大学植物保护学院黑龙江省农业科学院作物资源研究所湖北省农业科学院粮食作物研究所

由禾柄锈菌(Puccinina graminis ***)引起的小麦秆锈病是世界范围内最主要的小麦病害之一,培育和种植抗病品种是控制该病害最经济有效的方法,及时澄清品种抗性及所含抗病基因对持久抗病育种具有重要意义。湖北省曾作为中国小麦秆锈病过... 详细信息

由禾柄锈菌(Puccinina graminis ***)引起的小麦秆锈病是世界范围内最主要的小麦病害之一,培育和种植抗病品种是控制该病害最经济有效的方法,及时澄清品种抗性及所含抗病基因对持久抗病育种具有重要意义。湖北省曾作为中国小麦秆锈病过渡越冬区,在小麦秆锈病大区传播和流行中具有至关重要的作用。为了明确湖北地区品种抗秆锈性及品种所含抗病基因,本研究选用小麦秆锈菌优势小种34MKGQM和21C3CTHQM,对从该区域征集的21份小麦品种进行了苗期和成株期抗秆锈性评价,并利用与抗秆锈病基因Sr25、Sr26、Sr31和Sr38等紧密连锁的分子标记进行了检测。结果表明,在苗期对34MKGQM和21C3CTHQM表现抗病的分别有9和3份,分别占42.86%和14.29%;连续2年的田间成株期抗性评价中未发现对34MKGQM和21C3CTHQM表现免疫的品种,仅有在苗期对这2个小种表现抗病的3个小麦品种表现为中度抗病-抗病,其余18个品种对供试小种表现为中度感病-感病;分子检测结果表明,在21份小麦品种中仅有2份小麦品种含有Sr31,未检测到含有Sr25、Sr26和Sr38的品种。由此可见,供试的小麦品种对当前中国2个小麦秆锈菌抗性较差,且品种中所含的抗病基因相对较少。研究结果为抗病品种的合理布局和开展可预见性的持久抗病育种提供理论参考。

关键词：禾柄锈菌苗期抗性成株期抗性分子检测抗病基因

玉米苯丙氨酸解氨酶（PAL）家族基因分析及ZmPAL5的功能研究

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中国农业科学 2024年第12期57卷 2265-2281页

作者：曹丽茹叶飞宇库丽霞马晨晨庞芸芸梁小菡张新鲁晓民河南省农业科学院粮食作物研究所/神农种业实验室河南农业大学农学院

【目的】挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制，为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】采用转录组数据结合加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network,WGCNA）与抗旱性生理生化指标的筛选方法，... 详细信息

【目的】挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制，为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】采用转录组数据结合加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network,WGCNA）与抗旱性生理生化指标的筛选方法，鉴定与抗旱和复水相关的ZmPAL基因。利用生物信息学方法对编码PAL的基因进行全基因组分析。运用实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测ZmPAL基因在干旱处理条件下的表达情况，以及ZmPAL5在不同自交系间的表达特性和在不同组织中的表达模式。最后，利用遗传转化分析ZmPAL5在玉米中的抗旱功能，并借助CRISPR/Cas9技术对PAL5同源基因进行缺失型拟南芥突变体的抗旱性分析。【结果】鉴定了19个玉米ZmPAL基因，其中6个基因聚集在第5染色体上，其编码蛋白多为亲水性酸性蛋白，且PAL家族基因的进化相对保守。ZmPAL基因启动子区域含有大量与激素和非生物应激响应相关的顺式作用元件。确定了6个核心基因，其中4个基因在干旱处理后显著上调表达。尤其是ZmPAL5在干旱胁迫后表达量增加了8.57倍。在干旱胁迫和复水处理条件下，发现抗旱自交系郑8713中ZmPAL5的表达水平显著高于旱敏感自交系B73。同时，ZmPAL5是一个组成型表达基因，在幼茎中表现出高水平的表达。过表达ZmPAL5玉米在干旱胁迫下生长良好，其相对含水量、木质素、叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量，以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性分别是野生型的1.52、1.49、1.47、1.43、1.44、1.41、1.53、1.41和1.35倍，但丙二醛含量是野生型的0.65倍。PAL5缺失型拟南芥突变体对干旱敏感。在干旱胁迫下，其生理生化指标与过表达ZmPAL5玉米的指标变化趋势相反。【结论】筛选出6个响应干旱胁迫的核心基因（ZmPAL3、ZmPAL5、ZmPAL6、ZmPAL8、ZmPAL11和ZmPAL13），其中，ZmPAL5的表达量与抗旱性呈正相关。ZmPAL5通过影响渗透调节物质含量和抗氧化酶活性正向调节植物的抗旱性和恢复能力。

关键词：玉米苯丙氨酸解氨酶 ZmPAL5 抗旱性生理生化

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谷子籽粒类黄酮含量和粒色的QTL定位

作物学报 2024年第7期50卷 1719-1727页

作者：秦娜叶珍言朱灿灿付森杰代书桃宋迎辉景雅王春义李君霞河南省农业科学院粮食作物研究所河南郑州450002 郑州大学农学院河南郑州450001

谷子(Setaria italica L.)是我国北方地区重要的粮食作物,籽粒营养丰富,且富含多种类黄酮物质,对生长发育和品质形成发挥着重要作用。目前谷子籽粒类黄酮合成及粒色形成相关调控机制研究较少。分析谷子类黄酮含量及粒色性状相关的QTL,... 详细信息

谷子(Setaria italica L.)是我国北方地区重要的粮食作物,籽粒营养丰富,且富含多种类黄酮物质,对生长发育和品质形成发挥着重要作用。目前谷子籽粒类黄酮合成及粒色形成相关调控机制研究较少。分析谷子类黄酮含量及粒色性状相关的QTL,为类黄酮合成关键基因的精细定位、克隆及功能研究奠定基础,同时,也为揭示谷子类黄酮合成及代谢机制和培育富含类黄酮谷子品种提供技术支撑。本研究以红粒色高类黄酮品种金苗红酒谷和黄粒色低类黄酮品种豫谷28为亲本构建的包含150个家系的重组自交系(RIL)群体为试验材料,在谷子成熟期对籽粒粒色和类黄酮含量相关性状进行分析。同时,采用复合区间作图法(composite interval mapping,CIM)对粒色和类黄酮含量进行QTL定位与分析,并对QTL置信区间内的候选基因进行预测。相关性分析表明,类黄酮含量与粒色呈显著正相关。共定位到4个与类黄酮含量相关和11个与粒色相关的QTL,分别位于1号、2号、5号、6号、7号、8号和9号染色体上,单个QTL的表型贡献率为2.01%~29.25%,6个为主效QTL,其中,qSC1-2和qFLA1-1、qSC7-1和qFLA7-1、qSC9-3和qFLA9-1为2个性状下共同定位到的QTL。通过基因预测与功能注释,筛选出QTL置信区间内5个与类黄酮物质合成及代谢相关的候选基因,表明类黄酮物质的合成、代谢及利用相关基因极有可能控制了这些基因的表达。15个QTL分别聚集于7条染色体上,基于基因功能注释,共筛选了5个与谷子类黄酮合成及代谢相关的候选基因,表明不同QTL位点参与到了共同遗传机制,并可通过分子标记辅助选择进行类黄酮合成及代谢等有利基因的聚合育种。

关键词：谷子类黄酮含量粒色 QTL定位候选基因