【目的】玉米Zea mays籽粒容重是国家玉米区试标准中品质性状的重要指标之一，是一个复杂的数量性状，目前其影响因素和调控机制尚未完全解析。淀粉、蛋白质、脂肪等品质性状是影响容重的重要因素，但其与容重的关系仍存在争议。本研究旨在阐明容重与其他品质性状之间的相关性，揭示容重的调控机制。【方法】测定以浙江省地方玉米种质资源为主要构成的517份玉米种质的容重，粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪、直链淀粉质量分数等性状，并进行相关性分析。在此基础上，选取4个高容重、高淀粉质量分数、低粗蛋白质质量分数、低脂肪质量分数的玉米种质籽粒和4个低容重、低淀粉质量分数、高粗蛋白质量分数、高脂肪质量分数的玉米种质籽粒进行转录组测序(RNA-Seq)分析。【结果】容重与总淀粉质量分数呈显著正相关(P<0.01)，而容重与粗蛋白和粗脂肪质量分数呈显著负相关(P<0.01)。对极端种质进行RNA-Seq分析，共筛选获得159个差异表达基因，这些基因主要参与碳代谢、光合组织中的碳固定、氨基酸生物合成等过程。进一步实时荧光定量PCR对其中与碳代谢或氨基酸生物合成相关的8个候选基因表达量进行验证，发现这些基因在不同种质中的表达变化规律与容重差异变化趋势一致。【结论】阐明了玉米籽粒容重与其他品质性状之间的相关性，为高品质玉米新品种选育提供特异性种质及8个在碳还原、胚乳发育、淀粉代谢、细胞代谢和种子脂肪积累中起着重要作用的候选基因。图4表2参40

以不同类群测验种、自育自交系及美国种质共24份,采用不完全双列杂交设计,对供试材料进行杂种优势群划分、并对主要性状进行了相关分析和通径分析。用UPGMA方法,以产量特殊配合力为距离,把17个自交系分为6类,分类结果与自交系的亲缘关系基本一致,群间特殊配合力大于群内特殊配合力。通过相关分析可以看出:穗长、穗粗、结实长、结实性、行粒数、粒深、单穗轴重、单穗重、千粒重和出籽率共10个性状与小区产量呈极显著正相关,穗位高和单穗轴粗与小区产量呈显著正相关。通径分析表明:各性状对产量单穗粒重的直接贡献大小依次为单穗重>结实性>出籽率>穗长>粒深>千粒重>行粒数>穗粗>单穗轴重。其中,单穗重、结实性、出籽率...

为了促进优质粒型粳稻品种的培育，以295份国内外收集的粳稻品种组成的自然群体为试验材料，对2018—2019年粒长、粒宽、粒厚、长宽比和千粒质量等5个粒型相关性状进行表型分析，结合重测序获得的788,396个多态性SNP,利用TASSEL 5.0的MLM模型进行全基因组关联分析，针对2 a间共同检测到的且控制多个粒型相关性状的QTL区间内所有基因进行单倍型分析，结合前人研究结果和基因功能注释挖掘水稻优质粒型候选基因。结果表明，5个粒型相关性状均存在着广泛的表型变异，且均呈近似正态分布，粒型相关性状之间大多呈显著或极显著相关，在P≤5.46×10~(-6)阈值条件下，共检测到221个与水稻粒型相关性状显著关联的QTL,在水稻的12条染色体上均有分布，表型贡献率为8.62%～20.73%,其中，2018,2019年共同检测到7个QTL。进一步针对2 a间共同检测到且同时控制多个粒型相关性状的2个QTL区间内的所有基因进行单倍型分析，结合基因功能注释推测LOC＿Os12g44290为水稻粒型的新候选基因。综上，利用全基因组关联分析对295个粳稻品种的粒型相关性状进行QTL定位及候选基因分析，为优质粒型的粳稻品种培育提供了理论基础。

【目的】功能性保绿通常被认为是包括玉米在内的主要作物品种的理想性状。挖掘新的控制玉米保绿相关位点和候选基因，为玉米保绿遗传研究提供理论基础。【方法】以150份由许178和K12组配的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为材料，通过Windows QTL Cartographer V2.5的复合区间作图法（composite interval mapping,CIM）对3个保绿相关性状（保绿度（visual stay green,VSG）、吐丝期绿叶数（green leaf number at silking stage,GLNS）和成熟期绿叶数（green leaf number at mature stage,GLNM））进行QTL定位。同时，以139份自然材料组成的关联群体为材料，基于混合线性模型（mixed linear model,MLM），结合50 790个高质量SNP标记，对这3个性状进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。【结果】基于CIM，利用单环境下的表型值和最佳线性无偏估计值（best linear unbiased prediction,BLUP）对GLNM、GLNS和VSG进行定位，共检测到37个QTL，分布在除第10染色体以外的其他染色体上，LOD范围为2.58—11.36，表型贡献率为4.34%—22.40%。GLNM、GLNS和VSG性状分别检测到14、12和11个位点。其中，4个遗传稳定的QTL(qGLNS2-1、qVSG1-1、qVSG1-2和qVSG7-1)，在3个及以上不同单环境中同时被检测到。利用MLM对保绿相关性状进行全基因组关联分析，共检测到44个超过阈值线的显著SNP，根据SNP标记在B73参考基因组的物理位置，发现共有15个位点落在连锁分析定位到的QTL区间内。【结论】通过QTL定位和全基因组关联分析共同检测到4个遗传稳定的共定位遗传区段（对应的B73参考基因组V4版物理位置区间为第1染色体6.2—8.2 Mb、第2染色体209.1—221.4 Mb、第6染色体96.8—102.1 Mb、第7染色体4.9—11.4 Mb），并挖掘到4个与光合作用和抗逆相关的候选基因（Zm00001d006119、Zm00001d018975、Zm00001d006535和Zm00001d036763）。

【目的】挖掘控制棉籽大小性状相关的遗传位点和相关基因，为研究棉籽大小性状形成的分子机理奠定基础。【方法】以陆地棉构建的含有300个家系的重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体为研究对象，对4个环境的棉籽籽指、面积、周长、长度、宽度、长宽比、圆度7个性状进行表型鉴定，利用液相芯片对RIL群体进行基因分型，得到的高质量单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）位点和表型数据进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS），挖掘控制棉籽大小相关性状的数量性状遗传位点（quantitative trait nucleotides,QTN），对数量性状遗传位点进行遗传效应分析，筛选候选基因。【结果】7个棉籽大小相关性状在4个环境中均表现为连续正态分布，且具有明显的表型变异，变异系数的范围为1.82%—10.70%，性状的影响基本表现为基因型>环境>基因型×环境，适用于GWAS分析。相关分析表明，籽指与面积、周长、长度、宽度显著相关，长宽比与圆度显著相关，表明可能存在一因多效位点。利用3VmrMLM模型进行全基因组关联分析，共定位到47个与棉籽大小性状相关的数量遗传位点。A07染色体上共定位到11个数量遗传位点，其中，A07:71993462、A07:72067994和A07:72198802的位点物理位置接近，在4个环境中稳定存在，与棉籽籽指、面积、周长、长度和宽度关。这3个数量遗传位点位于A07染色体71.99—72.87 Mb区间，标记间R²的平均值>0.8（P<0.001），呈现较大的连锁不平衡。遗传效应分析发现，该区段存在2种单倍型，在棉籽大小的相关性状中，单倍型Ⅱ与单倍型Ⅰ差异性显著，表明该位点直接影响棉籽大小性状，可用于分子标记辅助选择。利用TM-1转录组数据对区间内的基因进行表达模式分析，发现Gh＿A07G1767在棉籽发育阶段优势表达，Gh＿A07G1766在棉籽发育阶段特异性表达，推测其在棉籽生长发育过程中发挥重要的作用。【结论】鉴定了47个QTN，筛选了2个与棉籽发育相关的候选基因。

为了初步揭示玉米粗蛋白含量、淀粉含量、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber, NDF）含量、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber,ADF）含量、可溶性糖含量和体外干物质消化率等性状的遗传规律，按照随机区组设计将183份自交系为材料种植于贵阳，测定玉米粗蛋白含量、淀粉含量、NDF含量、ADF含量、可溶性糖含量和体外干物质消化率，利用Maize SNP 50芯片对供试材料进行基因分型，采用混合线性模型进行全基因组关联分析，结果显示，分别鉴定出31、61、11、36、20和42个与粗蛋白、淀粉、NDF、ADF、可溶性糖及体外干物质消化率显著相关的单核苷酸多态性位点（SNP）(P<0.001)，对表型变异的解释率分别为5.80%～11.40%、5.78%～11.38%、5.78%～7.85%、5.81%～10.37%、5.78%～7.35%和5.79%～11.33%。同时，发现SYN6712、PHM1190.3、SYN7541和PZE-104072386属于一因多效位点；其中，6号染色体上的SYN6712、PHM1190.3和SYN7541同时与淀粉、体外干物质消化率显著关联，4号染色体上的PZE-104072386同时与ADF、可溶性糖显著关联，经过等位变异鉴定发现T/T基因型是SYN6712和PHM1190.3的优异等位变异，并挖掘到了Zm00001d037272、Zm00001d037386、Zm00001d037532和Zm00001d051166等候选基因。

【目的】玉米株型性状与植株产量、光合效率、抗倒性等密切相关,是理想株型设计育种的基础,通过对玉米多个株型相关性状进行全基因组关联分析,构建玉米理想株型,为抗倒伏、耐密性的玉米新品种选育提供理论基础。【方法】以284份温带、亚热带和热带材料组成的关联群体为研究对象,在郑州与浚县2个环境下对玉米总叶片数(LN)、穗上叶片数(LNAN)、穗上叶片数与总叶片数比值(LNAN/LN)、株高(PH)、穗位高(EH)、穗位高与株高的比值(EH/PH)等6个玉米株型相关性状进行调查,借助覆盖玉米全基因组约56万个SNP标

通过生物信息学手段,收集整理玉米基因组数据库中产量相关性状的QTL信息,借助高密度玉米遗传连锁图谱IBM 2005 Neighbors和临近分子标记,建立了涵盖干物质和淀粉产量、籽粒相关性状、粒重相关性状以及穗部相关性状四大类共计18个指标的QTL通用图谱。并将位于QTL分布密集区域的基因,与水稻基因序列进行比对,找到了与水稻木质素合成有关的gh2具有高同源性的基因AY109876,同时改进了利用生物信息学手段筛选功能候选基因的路线图。

对2个外来玉米育种群体美国玉米种质PF6J155和德国玉米种质KAS1216的农艺性状及对玉米丝黑穗病抗性进行了比较分析。结果表明:美国玉米种质的多数农艺性状表型变异系数高于德国玉米种质,美国玉米种质可分为5个类群多于德国玉米种质(3个类群),说明美国玉米种质PF6J155的遗传多样性高于德国玉米种质KAS1216。人工丝黑穗接种鉴定结果表明,美国玉米种质抗性在中抗及其以上的品系占总数的76.09%,明显高于德国玉米种质(54.35%)。美国玉米种质PF6J155符合实际玉米育种要求,可优先加以利用。

【目的】玉米茎腐病是我国玉米主产区普遍发生的重要病害之一，自然条件下，玉米茎腐病多由多种病原菌共同侵染造成。筛选抗禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）和拟轮枝镰孢菌（Fusarium verticillioides）复合侵染的优异玉米种质，鉴定与复合病原引起的茎腐病抗性相关数量性状核苷酸（quantitative trait nucleotide,QTN），挖掘抗性候选基因，为玉米抗复合病原抗性分子育种提供基因资源和理论借鉴。【方法】以一个玉米自然群体为试验材料，接种F. graminearum和F. verticillioides复合病原菌，鉴定茎腐病表型；利用全基因组关联分析，筛选显著抗性SNP位点，预测抗病候选基因。【结果】通过田间和室内2个环境下接种复合病原后的茎腐病表型鉴定试验，发现不同来源和亚群的自交系对复合病原侵染的表型差异显著。田间表型鉴定结果表明，收集于中国的自交系普遍抗性较高，而美国的自交系普遍感病性较高；热带及亚热带亚群的自交系抗性较高，混合型亚群的自交系感病性较高。室内表型鉴定结果表明，收集于美国的自交系材料抗性较高，国际玉米小麦改良中心的自交系材料感病性高；硬秆亚群的玉米种质表现较高抗性，混合型亚群的种质表现较高感病性。于田间和室内2个环境下分别筛选出29份和16份对复合病原侵染具有较高抗性水平的种质，2个环境共同筛选到6份抗病种质。基于田间表型GWAS分析，鉴定到18个与复合病原茎腐病抗性显著相关的QTN，挖掘出93个抗病候选基因；有4个基因表现出单倍型变异，且接种后基因表达水平在抗病材料中呈上调趋势。【结论】利用遗传背景丰富的玉米自然群体，在2个环境中共同鉴定出6份玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性材料，可作为潜在的玉米抗茎腐病育种种质资源；挖掘出4个可能参与复合病原菌抗性的候选基因，为玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性育种提供基因资源。

【目的】了解不同品种玉米籽粒容重的差异及其与产量和品质的关系。【方法】采用聚类分析、相关分析及通径分析的方法,对多个玉米品种籽粒的容重和产量、品质性状进行分析。【结果】将山东省最新审定的29个玉米品种划分为三类,高容重型(H-TW)、中容重型(M-TW)和低容重型(L-TW)。玉米容重的变异来源于基因型和试验地区,二者均达极显著水平。受基因型控制的籽粒形状是决定容重的重要因素,不同粒型之间容重差异显著,容重值排序是爆裂型>硬粒型>马齿型。施氮肥对玉米容重的影响不大,同一品种不同的施氮量处理之间玉米的容重差异不显著。相关分析表明,不同类型玉米籽粒容重与千粒重和产量均呈极显著的正相关。容重与蛋白质...

以67份辽宁省玉米骨干自交系为材料,利用图像处理技术提取叶片颜色特征值,构建叶色分级系统,并对颜色特征值与玉米叶片叶绿素含量及光合速率进行相关性分析,建立回归模型。结果表明:综合全部颜色特征值,可将67份玉米自交系叶色划分为6个等级;GB组合可以使其与叶绿素含量间的相关性提高;G/B、G-B、2G-R-B、(G-B)/(G+B)、b、b*与叶绿素含量呈显著相关,G-B模型预测的误差值最小,为13.48%。颜色特征值G-B可作为基于图像处理测定玉米叶绿素含量的最佳预测指标,其所预测的叶绿素a、b、a+b含量模型分别为:y=-0.201x+9.549,y=-0.062x+3.143,y=-0.26...

【目的】分析不同连作年限下玉米根际土壤和玉米生长发育的相互关系，探明连作对玉米生长发育和根际土壤理化性质及酶活的影响。【方法】在甘肃省张掖市甘州区沙井镇兴隆村分别测量轮作1年、连作5年、连作11年、连作25年和连作50年的玉米农艺性状和根际土壤理化性质及酶活，运用SPSS22.0 软件对试验数据进行方差分析。【结果】水解性氮随连作年限延长，先下降后上升，有效磷、速效钾和pH随连作年限延长，呈先上升后下降趋势；玉米不同连作年限下根际土壤的土壤蔗糖酶（S-SC）、土壤脲酶（S-UE）、土壤碱性磷酸酶（S-AKP/ALP）和土壤过氧化氢酶（S-CAT）含量差异显著，都随着连作年限的延长呈先上升后降低趋势。连作对玉米生物学特性的影响差异显著，其中轮作1年的玉米长势相对较均匀，叶绿素含量高，连作11年的玉米光合作用最强，根系发育好，毛根长，在主根上分布均匀；土壤速效磷、速效钾和弱碱性土壤以及土壤碱性磷酸酶（S-AKP/ALP）、土壤蔗糖酶（S-SC）可以促进玉米根系发育。【结论】连作导致玉米农艺性状下降，土壤中有效磷、速效钾流失，水解性氮富集，土壤酸化。土壤速效磷、速效钾和弱碱性土壤以及土壤碱性磷酸酶（S-AKP/ALP）、土壤蔗糖酶（S-SC）可以促进玉米根系发育，水解性氮、土壤脲酶（S-UE）和壤过氧化氢酶（S-CAT）含量升高不利于玉米根系发育。

提高杂交种制种产量是降低玉米种子生产成本,加速杂交种推广的一条有效途径。本研究拟通过对玉米制种花期相关性状的遗传分析,为玉米制种产量的提高和玉米育种提供理论基础。试验以优良玉米自交系琼68和K12组配的一套F2∶4家系为基础材料,构建了包含134个SSR分子标记的遗传连锁图,通过1年2点的田间试验,对玉米制种花期相关性状进行了分析。结果表明,散粉期与吐丝期、吐丝周期、花丝活力呈极显著正相关;同时吐丝期与吐丝周期、花丝活力,以及吐丝周期和花丝活力也呈极显著正相关;而散粉周期与散粉期和吐丝期呈负相关关系。利用复合区间作图法在2个环境中定位了22个玉米制种花期相关性状的QTL:散粉期5个、吐丝期4个...

为了阐明不同玉米自交系间氮效率差异特征,筛选优异的氮高效种质,改良玉米的氮素利用效率,为玉米氮高效育种方面的研究奠定基础。以平均产量和氮效率为评价指标并结合抽雄期、散粉期、成熟期、株高、穗位等二级性状,对25份目前在黄淮海应用的核心种质和自育玉米自交系材料进行相关性分析及氮利用效率评价。相关性分析结果表明,氮效率在2种不同的氮处理条件下与散粉-吐丝间隔期、平均产量都呈极显著正相关,与株高分别呈显著和极显著正相关,即3个性状可作为评价玉米自交系材料氮效率高低的指标。方差分析结果显示,在低氮和高氮条件下,散粉-吐丝间隔期、平均产量及株高均存在极显著的差异。将高氮条件与低氮条件下的平均产量进行分析并结合株高和散粉-吐丝间隔期等二级性状,鉴定出郑58、WK858和9058这3个玉米自交系材料可在氮高效育种中作为供体亲本来改良玉米的氮素利用效率。丰富了氮高效种质资源,评价了不同玉米材料的氮素利用效率,揭示了不同材料对氮素的反应程度,为氮高效育种提供材料以及自交系的选育和合理的利用肥料提供理论基础和技术支撑。