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1、作物杂志Crops2008113玉米耐旱分子育种研究进展刘秀林郝转芳谢传晓王玉国张世煌摘要干旱是玉米生产的主要非生物胁迫因在过去十多年的研究中,由于耐旱性的复杂性子之一,培育耐旱品种可以有效地保持其在干旱环和难以直接度量的特点,所以在对玉米耐旱性进行境下的产量稳定性。目前,随着生物信息学数据库遗传解析时,研究人员往往以产量性状(每株穗数、的不断完善及基因组学技术的发展,耐旱通用QTL穗长、单穗重、单穗粒数、百粒重等)、形态学性状的发掘以及关联分析技术在功能标记开发上的应(植株散粉、吐丝时的生育期、株高、穗位高、开花吐用,新的耐旱相关转录因子/基因的克隆
2、都为解释玉丝间隔时间、根的相关性状等)、生理生化性状(光米耐旱性的复杂遗传网络和分子育种提供了新的机合作用性状、植株水分状况、ABA含量)等耐旱相关遇和方法。本文综述了耐旱基因组学研究进展及其性状来确定玉米的耐旱性。作物在不同的生育阶段在玉米耐旱分子育种上的应用。对水分胁迫有不同的感应能力。玉米在干旱条件下关键词玉米;耐旱性;分子育种雌雄开花间隔时间(Anthesisandsilkinginterval,ASI)幅度越小,结穗率越高,子粒产量越高,说明品玉米是温热带地区重要的粮食、饲料和生物燃种的耐旱能力就越强。其中,有关ASI的研究较多,料作物。随着
3、全球畜牧业迅速发展和最近两年用玉玉米开花散粉和吐丝时间的协调一致是决定结实能米加工液体燃料乙醇的需求迅速攀升,玉米的需求力的关键因素。减数分裂、开花和雌雄器官的长势量大幅度增加。然而,干旱严重影响了玉米产量的都对干旱胁迫极度敏感,如果玉米花期遇上水分缺[3]正常发挥,培育具有高产潜力以及环境稳定性的玉失,极易引起穗数减少,最终导致产量的降低。[1]米品种已经成为育种家的主要目标。80多年的另外,玉米植株地上部分的持水力、叶片的抗失水能育种实践已经对品种的干旱适应性进行了很好的改力、某些渗透调节物质的动态变化以及发达的根系良,一定程度上提高了品种在干旱环
4、境下的产量。等都是其适应干旱环境的重要生理特性,经常会作然而,复杂的耐旱机理以及基因型与环境互作造成为玉米耐旱的鉴定指标。对品种的耐旱性遗传改良进度缓慢。近几年来,在111耐旱相关性状的QTLs发掘与应用作物生理学和基因组学研究方面所取得的成效为耐通过遗传连锁作图和关联分析,分子标记可被[2]旱遗传改良提供了新视野、新知识和新工具。用于定位和发掘栽培品种和野生品种中有用的等位基因,并由此进行无世代限制和非干旱处理条件下1玉米耐旱相关性状的分子标记辅助育种的耐旱性辅助育种。尽管目前关联分析方法因其较作物耐旱性属于复杂的遗传性状,传统的耐旱高的定位精度本质
5、上比传统的遗传连锁作图具有更育种进展相当缓慢。许多研究表明,如果对植物耐强大的功效,但目前大多数可用的耐旱QTLs仍是[4]旱的关键生理过程和遗传机制有更深入的了解,就来源于遗传分离群体的构建和QTL分析。[1]分子遗传学研究发现会大大加速耐旱育种研究的进展。利用分子标,大量QTLs影响干旱环记技术找到并精细定位控制玉米耐旱性的基因/境下玉米的产量表现以及耐旱相关性状的表达。其QTL(Quantitativetraitloci),一旦发现一个耐旱相关中,通过连锁QTL定位技术在玉米的10条染色体性状的基因/QTL与某个分子标记紧密连锁,就有可上发掘了大
6、量控制耐旱性的基因位点,几乎涉及到能进行分子标记辅助选择,选育抗性材料。玉米生长发育过程中的所有生理、形态和发育变[5]作者简介:刘秀林,硕士,主要从事玉米耐旱遗传研究,山西农业大学化。但由于耐旱相关性状的遗传力较低、基因型农学院,030801,山西太谷与环境之间的互作较强以及作图群体背景不同等诸郝转芳,谢传晓,张世煌(通讯作者),中国农业科学院作物科学研究所王玉国,通讯地址同第1作者多因素的影响,即使对控制同一性状的QTL进行定3基金项目:国家自然科学基金(30600394),中央级公益性科研院所位,结果也不尽相同,使得一些QTL定位的结果只基本科研
7、业务费专项(2060302-19)收稿日期:2007-09-10;修回日期:2007-12-14能用于同一个作图遗传背景和同一种环境条件。因9200811作物杂志Crops此,如何找到切实有效的标记,并将这些定位的QTL个材料与CIMMYT的2个测验种杂交,对测交种进用于育种实践已经成为分子生物学的重点研究课行田间评估,结果即使是在异常高温,水分胁迫非常题,为了使MAS(Marker2assistedselection)技术的实严重的情况下,70个中选材料的产量明显高于对照施提供更多的信息以及扩展QTL分析结果应用于(CML247与同样的2个测验种杂交
8、)。需要特别注其他的育种群体,有必要构建一个通用的耐旱QTL意的是,即使在水分正常的情况下,来
