该研究从玉米高抗自交系D863F中克隆了ZmNPR1基因(GenBank登录号为MH619241)的gDNA和cDNA序列,开放阅读框长1 866 bp,编码621个氨基酸,相对分子质量67.61 kD,等电点为5.46.系统进化树比对表明,玉米ZmNPR1蛋白和高粱SbNPR1蛋白的亲缘关系较近,相似性高达97％.实时荧光定量PCR结果表明,ZmNPR1在叶片中能够被水稻黑条矮缩病毒诱导并显著上调表达.同时ZmNPR1在玉米叶片、茎、根、雄穗、雌穗以及花丝中均有表达,在雌穗和叶片中的表达量较高.研究表明,ZmNPR1可能在玉米粗缩病抗病过程中起着重要作用.

黄旅群种质是我国重要的地方种质,具有较强的生态适应性.20世纪80、90年代以来我国育种家对黄改群和旅大红骨群种质进行了大量创新研究工作,通过相互改良,聚积了丰富的有利基因,通过导入外源种质,拓宽了遗传基础,为品种更新换代做出了突出贡献.机械粒收是未来我国玉米生产的重要方向,黄旅群种质急需提升籽粒脱水速度、成熟后抗倒伏(折)和抗茎腐病等农艺性状以适应机械化粒收,而在黄旅群种质内部缺少这些关键性状基因.本研究利用欧洲早熟种质硬粒种质UH004F和欧洲早熟Iodent种质UH004M改良黄旅群种质的机收特性,通过系谱法和回交转育法获得宜机械粒收黄旅群后代系,称之为“黄欧系”.通过对其农艺性状的观察研究,发现:(1)抽雄日数、吐丝日数和生育期缩短,表现出良好的早熟性;开花散粉至吐丝日数(ASI)增大;株高有增加趋势;穗位高有降低趋势;雄穗主支长有增加趋势;雄穗分支数在6～9个之间,与原有黄旅系相比互有增减;茎粗变细;穗位上节间长有增加趋势;田间倒伏(折)率大幅度降低,抗倒伏(折)能力进一步提高;穗长有增加趋势;穗行数略有减少的趋势;穗粗和轴粗均有下降趋势,其中轴粗下降趋势更加明显;籽粒长度有增加的趋势;在百粒重方面,除昌7-2后代系外,黄旅系后代系均有所降低;穗粒重有降低趋势;出籽率有增加趋势;籽粒含水量明显降低;(2)导入25％和50％比例的UH004F和UH004M的黄欧系在大多数性状上都有一定的变化趋势,主要表现在抽雄吐丝和生育期提早、ASI值增大、株高增高、穗位降低、雄穗主支长变长、雄穗分支数增加、茎粗变细、穗位上节间长拉长、抗倒伏(折)能力提高、穗长增加、穗行数减少、穗粗和轴粗降低、百粒重和穗粒重降低、收获时籽粒含水量降低等趋势.上述大多数性状都是在导入50％比例的欧洲早熟硬粒种质UH004F的变化趋势进一步增强.本研究表明,欧洲早熟种质含有适合创新改良黄旅群种质在机械粒收性状方面的优良等位基因,利用欧洲早熟种质改良黄旅群种质在宜机械粒收农艺性状的效果明显,可为后续大规模“黄欧系”的选育和应用提供理论指导.

为了选择玉米粗缩病诱导下合适的内参基因,本研究选取ACT、GADPH、UBQ、TUB、CYP、EF1A和18共7个基因做为候选内参基因,以自交系郑58(感粗缩病)和D863F(高抗粗缩病)为材料,利用RT-qPCR技术检测这7个基因的表达情况.通过geNorm、NormFinder和BestKeeper软件对循环阈值(Ct)进行数据分析.结果 表明,两材料在玉米粗缩病诱导下UBQ和EF1A基因表达最为稳定,ACT和18S最不稳定.另外,选择玉米粗缩病相关基因ZmNPR1对候选内参基因进行进一步验证,发现不合适的内参基因确实影响结果的准确性.UBQ和EF1A这两个最优内参基因的筛选为玉米粗缩病诱导下功能基因的表达分析及抗病机制的研究奠定基础.

玉米粗缩病是我国玉米种植区主要的病毒病害,发掘优异的抗性种质资源和选育优良抗病品种是防治玉米粗缩病最为经济有效的措施.本研究在粗缩病重病区采用田间自然发病方法,对201份玉米种质资源进行了连续2年的抗性鉴定和评价,同时采用人工接种方法对其中25份种质开展了进一步的鉴定.结果 表明,仅沈137高抗粗缩病;P138、丹3130、辽68、齐318、黄野四、CA339、H191、齐319、X178、SH15、金黄59、R18等12份自交系表现抗病,835、中自01、9046、多黄29、CA335、金黄96B、海9-21、金黄55、沈136等9份自交系表现中抗;方差分析表明,品种抗性不同年份间的鉴定结果差异极显著(F=69.999,P＜0.01).人工接种鉴定结果表明,P138、R18表现中抗,黄野四和金黄55病情指数为46.15、82.14,表现高感粗缩病,进一步验证齐319、丹3130、X178具有稳定抗病性.筛选出的抗病种质除金黄96B外,其余均选自美国的杂交种P78599,抗粗缩病玉米自交系的筛选为抗病品种培育提供了科学依据.