【目的】拟轮枝镰孢（Fusarium verticillioides）引起的玉米穗腐病是我国玉米产区发生严重的病害之一，论文旨在了解病原菌与玉米籽粒互作过程中的基因表达差异，为揭示病原菌的致病机制和玉米抗病机制提供依据。【方法】对拟轮枝镰孢侵染玉米籽粒0、4、12和72 h的样品进行转录组测序，之后采用生物信息学分析，分别以玉米和拟轮枝镰孢基因组为参考，以|log_2FC|≥1,P-adjust

【目的】玉米穗腐病是一种在全世界广泛发生且危害严重的真菌性病害,其中,拟轮枝镰孢引起的穗腐病(Fusarium ear rot,FER)在中国发生最为普遍。通过图像分析方法进行FER抗病QTL定位,并对前期通过病害评级方法定位的FER抗病QTL进行验证,探索一种新的玉米穗腐病的病害鉴定方法,为玉米穗腐病的遗传改良提供依据。【方法】利用高感FER的自交系(ZW18)分别与3个高抗自交系(承351、丹598和吉V203)构建F_2群体(F_2-C、F_2-D和F_2-J)和相应的F_2﹕3家系,通过图像分析的方法获得每个F_2﹕3家系的果穗病斑百分比,进而定位玉米FER抗病QTL。【结果】3个群体共定位到18个FER抗病QTL,其中,分别位于2.02—2.03 bins、4.06—4.07 bins和8.06 bin上的3个QTL(qRf2、qRf3和qRf4)可解释的表型变异率分别高达21.80%、25.80%和27.40%。F_2-J群体的qRf11与F_2-C群体的qRf1和F_2-D群体的qRf6在第1染色体均有重叠区间,可解释的表型变异率达到16.50%。来自F_2-D群体的qRf9与F_2-J群体的qRf16在第8染色体8.05 bin有重叠区间,且抗性基因均来源于抗性亲本。F_2-C群体的qRf3与F_2-J群体的qRf15在第4染色体4.06—4.07 bins有重叠区间。另外,与之前通过病害评级方法定位的结果相比,qRf1、qRf6和qRf11在1.06—1.07 bins与评级方法定位的抗病位点qRfer13重合,qRf3和qRf15在4.06—4.07 bins与评级方法定位的抗病位点qRfer3和qRfer17重叠,qRf7与qRfer6在2.04 bin的定位区间完全重合,qRf17与qRfer20在S2重复中定位到9.03—9.05 bins的重叠区间,且来源于相同的抗源。【结论】定位到18个FER抗性位点,其中,位于1.04—1.07 bins、4.06—4.07 bins和8.05 bin上的抗病位点在不同群体中均可以被检测到,位于2.04 bin和9.03—9.05 bins上的抗病位点用不同的检测方法可以被检测到,表明在这些区间可能存在FER的抗性位点。QTL的定位区间在不同群体中的重叠性在一定程度上验证了定位区间的真实性,不同方法之间定位到重叠区间,说明利用图像分析方法定位FER抗病QTL具有一定的准确性。

【目的】开发轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)的SSR标记,为轮枝镰孢遗传多样性研究提供技术支持。【方法】利用Fastpcr在轮枝镰孢基因组中查找符合条件的SSR位点,采用Primer5.0软件设计引物,利用NTSYS及Popgene分析来自玉米的轮枝镰孢单孢分离物群体的PCR扩增结果。【结果】共设计有效扩增SSR引物158对,经筛选,109对(69.0%)可扩增出2条及以上的条带,其中55对引物(34.8%)多态性较好,可扩增出3条及以上的条带。从11条已组装的轮枝镰孢染色体上各选出2对多态性引物,计22对引物,对66株轮枝镰孢玉米分离物进行扩增,共获得125个等位...

【目的】在我国西南玉米产区,轮枝镰孢菌穗腐病是一种常发性病害,对其最为经济有效的防治方法是选育抗性品种。【方法】本研究对114份引进的国外自交系,采用田间人工接种的方式,进行穗腐病抗性评价。【结果】表现为高抗的自交系仅1份,占0.9%,为CML490;抗性材料(R)23份,占20.2%;中抗材料(MR)49份,占43.0%;感病材料(S)28份,占24.6%;高感材料(HS)13份,占11.4%。【结论】供试材料中,中抗以上的种质资源占68.5%,说明国外引进的玉米自交系材料中存在丰富的抗源,可加大引进力

【背景】拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)引起的穗腐病严重影响玉米产量和品质,其产生的伏马毒素威胁食品安全。亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)和桃蛀螟(Conogethes punctiferalis)等穗期害虫危害可导致玉米严重减产,并加重玉米穗腐病的发生。【目的】评估2种杀虫剂(甲维盐和氯虫苯甲酰胺)、3种杀菌剂(氰烯菌酯、戊唑醇和苯醚甲环唑)对玉米穗期病虫害的防治效果以及对玉米产量和籽粒中伏马毒素含量的影响;明确施用杀虫剂后接菌对穗腐病发病的影响,探究防治玉米穗期病虫害的有效方案,为玉米安全生产提供技术支撑。【方法】以郑单958为供试玉米,在2019年春、夏两季于河北廊坊进行田间试验。玉米大量吐丝后5 d和20 d两次施药,接菌处理于吐丝后7 d进行。在玉米完熟期调查虫害级别、穗腐病发病率和病情指数、果穗穗长、行粒数、穗重和百粒重,计算防治效果和增产情况,并用高效液相色谱-串联质谱法分析籽粒中伏马毒素B1、B2的含量。【结果】与对照相比,施用甲维盐和氯虫苯甲酰胺均可显著降低平均虫害级别、穗腐病发病率、病情指数、伏马毒素含量。与单独施用杀虫剂相比,施用杀虫剂与杀菌剂的混剂未显著降低平均虫害级别、穗腐病发病率、病情指数、伏马毒素含量,也未显著提高产量和对上述病虫害的防治效果。与仅接菌的处理相比,施用氯虫苯甲酰胺后接菌处理在穗腐病发病率、病情指数和伏马毒素含量方面均显著下降。在春玉米和夏玉米试验中,25 g·hm~(-2)氯虫苯甲酰胺及其与杀菌剂的混剂对穗部螟虫的防治效果分别达82.1%—92.7%、94.2%—95.0%,而30 g·hm~(-2)甲维盐及其与杀菌剂的混剂对穗部螟虫的防治效果显著低于25 g·hm~(-2)氯虫苯甲酰胺,仅为57.8%—78.0%、83.1%—89.9%。2种杀虫剂对穗腐病的防治效果无显著差异,春玉米防治效果均>60%,夏玉米防治效果均>88%。对于产量而言,各处理均对果穗穗长和行粒数无显著影响,药剂处理后的果穗穗重均显著高于对照,且各处理间无显著差异。施用杀虫剂后接菌对产量无显著影响。分别施用2种杀虫剂单剂或其与杀菌剂的混剂后,春玉米可增产5.49%—13.49%,夏玉米可增产9.20%—13.95%,玉米籽粒中伏马毒素含量均低于500μg·kg~(-1),而对照玉米中伏马毒素含量达2 817μg·kg~(-1)。喷雾接菌处理的玉米中伏马毒素含量高达8 710μg·kg~(-1),而接菌前施用杀虫剂可将伏马毒素含量降至1 500μg·kg-1以下。【结论】施用25 g·hm~(-2)氯虫苯甲酰胺和30 g·hm~(-2)甲维盐均可通过显著降低玉米蛀穗害虫的危害,从而减轻穗腐病的发生并降低籽粒中伏马毒素含量,提高玉米产量和品质,而杀虫剂/杀菌剂混用与杀虫剂单用对虫害防控效果差异不显著;穗期害虫对果穗的伤害在穗腐病的发生过程中起决定性作用。综合各方面因素,25 g·hm~(-2)的氯虫苯甲酰胺是防治穗期玉米害虫、减轻穗腐病较为理想的药剂。

【目的】通过建立适用于拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)的农杆菌介导遗传转化体系,构建绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)标记的拟轮枝镰孢ATMT(Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation)突变体库,并对突变体库进行筛选分析,为研究拟轮枝镰孢在玉米果穗上的侵染途径和致病的分子机制打下基础。【方法】筛选头孢噻肟钠(cefotaxime sodium,Cefo)和氨苄青霉素钠(ampicillin sodium,Amp)对根癌农杆菌AGL-1的抑菌浓度和拟轮枝镰孢对潮霉素B(hygromycin B)的敏感浓度;以含有绿色荧光蛋白基因(GFP)、潮霉素抗性基因(HPH)的穿梭质粒为载体,通过ATMT构建GFP标记的拟轮枝镰孢突变体库;利用潮霉素抗性筛选、GFP的特异性引物进行PCR检测和荧光显微镜观察,检测分析T-DNA插入情况及转化子稳定性;从突变体库中随机挑选9个转化子菌株并进行分析,对其产孢量、分生孢子萌发率、致病力等进行测定。【结果】通过农杆菌抑菌试验发现当Cefo/Amp的浓度为150/150μg·mL~(-1)时,AGL-1生长受到抑制;当潮霉素B的浓度为150μg·mL~(-1)时,拟轮枝镰孢完全丧失生长能力。利用优化后的ATMT转化获得了2 465株GFP标记的拟轮枝镰孢转化子;转化子在不含潮霉素B的PDA培养基上连续转接5代再转到含潮霉素B的培养基上仍能正常生长,说明HPH成功插入野生型基因组且稳定遗传;利用GFP特异性引物对转化子进行PCR检测,测序结果显示与NCBI中GFP(登录号:LC420351.1)的同源性为99.26%,表明GFP已成功整合到野生型基因组中;转化子菌丝和孢子在荧光显微镜下观察均呈现绿色,而野生型菌株未观察到任何荧光,表明GFP转移到拟轮枝镰孢野生型菌株基因组中,且能够成功表达。对部分转化子分析发现,与野生型相比转化子54的产孢量明显增多,约为野生型的1.9倍;转化子24的分生孢子萌发率在相同时间内明显下降;转化子13的致病力增强,病害级别达到9级,转化子33和16致病力减弱为3级,转化子4致病力最弱为1级,部分转化子生物学性状未发生明显变化。【结论】构建了农杆菌介导GFP标记的拟轮枝镰孢突变体库,筛选分析获得了产孢量、孢子萌发率、致病力发生变化的突变体,为进一步研究拟轮枝镰孢侵染玉米果穗的途径和致病的分子机制打下了基础。

【目的】筛选与玉米粒长紧密关联的SNP标记和候选基因，为分子标记辅助选择籽粒较长的玉米材料及克隆相关的功能基因奠定基础。【方法】以80个核心玉米自交系作为关联群体，在2014年和2015年分别将其种植在吉林省长春市和梅河口市，收获后考种。同时采用Illumina Hiseq PE150高通量测序仪对关联群体进行全基因组重测序，将获得的高质量SNP标记用于后续玉米粒长的全基因组关联分析。【结果】不同玉米自交系的籽粒长度遗传变异较大，广义遗传力为83.67%，说明该性状主要受到遗传因素的控制。经过全基因组关联

在小麦-夏玉米轮作制度下设计小麦季、玉米季免耕、旋耕、深耕、深松不同周年耕作组合方式(8个),以小麦季传统旋耕+玉米季免耕+秸秆不还田为对照,探索进一步挖掘夏玉米增产潜力的最佳耕作方式。结果表明,定位试验第3年与对照相比,W3M2(小麦季深松+玉米季免耕+秸秆还田)的穗粒数、百粒质量分别增加了42粒和1.83 g,产量比CK提高了23.9%,其他耕作处理增产不显著。Logistic方程模拟结果表明,W3M2的灌浆持续期最长,比CK延长了2.18 d,平均灌浆速率和最大灌浆速率分别比CK提高了0.05,0.1 mg/(粒·d)。CK、W1M2(小麦季旋耕+玉米季免耕+秸秆还田)和W1M1(小麦季...

为明确爆裂玉米籽粒品质的变化,采用常规方法测定籽粒营养成分和膨爆品质的变化趋势,借助扫描电镜观察淀粉粒的形态。结果表明,籽粒百粒重在授粉后10~35 d增加迅速,之后变化不显著;淀粉和脂肪含量均呈单峰曲线变化,两者分别在授粉后30 d和20 d达到最大值;粗蛋白含量则逐渐降低。爆花率和膨胀倍数的变化趋势一致,均呈现"慢-快-慢"的变化。爆裂玉米角质胚乳细胞排列整齐紧凑,胚乳淀粉粒为多面体状,排列紧密,表面附有一层网状基质蛋白。

【目的】研究玉米经EMS处理后诱变系与原自交系的蛋白表达机制,为从蛋白质组学角度揭示诱变后选育材料在株高发生变化及生物产量明显提高等方面的分子理论奠定基础。【方法】以玉米(Zea mays L.)优良自交系AMD16和诱变后选育材料为试材,采用双向电泳、质谱分析以及检索技术,比较选育材料与原自交系叶片蛋白质组的差异,并对其候选基因进行分离、克隆,构建植物表达载体p3300-ZmMDH6,最后进行拟南芥的遗传转化与鉴定。【结果】EMS诱变后选育材料的蛋白质组中出现21个差异蛋白质点,其中5个蛋白质点在选育材料中特异表达,1个蛋白质点下调表达,7个蛋白质点上调表达,有2个差异蛋白质点在原自交系中表...

以玉米不育系C48-2及保持系N48-2为材料,利用PCR和RT-PCR技术克隆了嵌合orf118-b并研究了cox2转录本的结构变化。orf118-b是玉米C48-2线粒体基因组特有的嵌合orf,并能在单核期花药中特异表达。cox2*仅在N48-2单核期花药中特异表达,cox2*是cox2基因转录本GRM ZM5G862955_T01的新注释,其5'UTR区域被延长。利用Real-Time qPCR检测了cdpk在不育系及保持系雄穗发育的花粉母细胞时期、四分体时期、单核期和双核期的基因表达水平。结果表明,cdpk在C48-2的母细胞时期、四分体时期、双核期上调表达,在C48-2的单核期下调表...

利用自交系178和郑58构建的F2:3家系群体为研究材料,对不同环境下玉米籽粒锌、铁含量、籽粒构型、百粒重等籽粒主要性状进行相关分析,并对锌、铁含量进行QTL定位分析。结果表明,不同环境下籽粒锌含量与铁含量呈显著正相关,相关系数分别为0.159,0.395,粒长与粒厚呈极显著负相关,相关系数分别为-0.68,-0.252;粒长与百粒重呈极显著正相关,相系数分别为0.445,0.341,粒宽与百粒重呈极显著正相关,相关系数分别为0.448,0.570。在保定、邯郸两个环境下,共定位到了21个QTL,其中保定环境下定位到16个,邯郸环境下定位到5个。在第5染色体的umc1097-umc1670区段...

【目的】了解我国玉米根际土壤镰孢菌(Fusarium spp.)的种群结构及相对含量,为相关土传病害的发生提供早期预警。【方法】从全国17个省(自治区、直辖市)采集的47份玉米田间土样中,采用稀释涂布平板法共分离到58个镰孢菌分离物,通过形态学、特异性引物及ITS、TEF-1α基因测序等方法进行鉴定,从GenBank以及镰孢菌数据库Fusarium MLST中下载标准参照菌株,利用MEGA 6.0软件以邻接法构建多基因位点系统发育树;挑选代表菌株利用玉米自交系黄早四分别进行幼苗、种子以及离体叶片的致病性测定;基于已建立的实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测体系,提取土壤总DNA对玉米土样中镰孢菌属以及部分种的含量进行检测,针对不同玉米产区进行划分统计。【结果】共鉴定出9种镰孢菌,其中拟轮枝镰孢(F.verticillioides)(22.41%)、木贼镰孢(F.quisete)(20.69%)、禾谷镰孢复合种(F.graminearum species complex)(18.97%)分离频率较高,其余为尖镰孢复合种(F.oxysporum species complex)、层出镰孢(F.proliferatum)、单隔镰孢(F.dimerum)、锐顶镰孢(F.acuminarum)、茄镰孢(F.solani)和居群镰孢(F.commune),分离频率分别为12.07%、8.62%、5.17%、5.17%、3.40%和3.40%,相同镰孢菌与其参照菌株处于同一分支,不同区域的镰孢菌存在多样性;致病性测定结果显示除单隔镰孢外,其余镰孢菌均具有致病性,但致病力各不相同,同一镰孢种的不同菌株间致病性也不尽相同;其中居群镰孢为首次在玉米根际土壤中发现,并首次证实其对玉米具有致病性。RT-qPCR检测结果表明,玉米根际土壤中镰孢菌属、拟轮枝镰孢与禾谷镰孢复合种的含量分别为2.91—169.90、0.08—5.34和0.76—78.37 pg·g~(-1),各玉米产区的镰孢菌含量不同,其中禾谷镰孢含量均大于拟轮枝镰孢。【结论】玉米根际土壤中镰孢菌种类众多,其中拟轮枝镰孢、木贼镰孢和禾谷镰孢复合种为优势镰孢种,各地区的镰孢菌含量均不相同,其中西南山地玉米区的镰孢菌含量最多,黄淮海玉米区的禾谷镰孢含量高于其他区域。

为挖掘控制甜玉米籽粒体积和粒重的相关基因，2017—2019年，以209份甜玉米自交系构成的关联群体为材料，测定干籽粒的体积和粒重，结合全基因组重测序（De novo sequencing）获得的980万个单核苷酸多态性（Single-nucleotide polymorphism,SNP）标记，采用GLM模型进行全基因组关联分析。结果表明，甜玉米籽粒体积变异范围为0.06～0.15mL，变异倍数为2.5倍，单粒重变异范围为0.08～0.17g，变异倍数为2.1倍，均符合正态分布。共检测到15个SNP位点与籽粒体积或粒重显著关联，分别解释籽粒体积55.7%和粒重52.1%的表型变异，其中4个位点和普通玉米报道的QTL重叠，其余11个是新鉴定的位点，通过基因注释发现大部分候选基因为转录因子等调控基因。此外，首次检测到Br2（矮化基因2）与籽粒体积、粒重两性状均显著关联，并且籽粒体积和粒重均随着该基因表达量的升高而增加。

【目的】分析玉米籽粒发育过程中灌浆速率、蔗糖代谢、淀粉积累及相关酶活性的变化,了解玉米籽粒淀粉积累的控制机理。【方法】以高淀粉玉米(费玉3号)和普通玉米(豫玉22)为材料,进行大田试验,采用比色法测定蔗糖含量,采用双波长法测定淀粉及其组分含量的变化动态,参照Douglas等的方法测定蔗糖合成酶(SS)活性,参照Nakamura等的方法测定腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGPPase)、束缚态淀粉合成酶(GBSS)、淀粉分支酶(SBE)和去分支酶(DBE)的活性。【结果】灌浆速率、蔗糖含量、淀粉积累速率及SS、GBSS、SBE活性的高低均存在明显的基因型差异,授粉后10d后,费玉3号上述指标均...