玉米新選自交系產(chǎn)量相關(guān)性狀配合力和遺傳基礎(chǔ)分析及GY220-1145組合QTL定位.pdf

1、中國的玉米種植面積2463.4萬hm2,總產(chǎn)12131萬t,平均單產(chǎn)4924.5kg/hm2；世界玉米種植面積13750萬hm2,總產(chǎn)為60220萬t,平均單產(chǎn)為4380kg/hm2；美國玉米平均單產(chǎn)10000 kg/hm2。我國玉米單產(chǎn)水平,高于世界平均水平,與美國比還有相當(dāng)大的差距,雜交玉米生產(chǎn)能力的提高還有很大的發(fā)展空間。20世紀(jì)90年代以來,我國玉米單產(chǎn)增速漸緩一直處于徘徊狀態(tài)。玉米產(chǎn)量徘徊的根本原因是所利用的種質(zhì)基礎(chǔ)狹窄。江蘇

2、沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所近年來利用熱帶亞熱帶等外來種質(zhì)進(jìn)行玉米種質(zhì)創(chuàng)新,選育了一批新的自交系。為了明確新選自交系的利用價值和進(jìn)一步改良的潛力,本研究首先選擇其中的9個自交系(代號S1至S9),配制雙列雜交組合,在江蘇南通和南京兩個地點(diǎn)對小區(qū)產(chǎn)量、穗行數(shù)等11個性狀進(jìn)行了配合力分析和綜合評價；然后選用綜合評價較好的3個自交系S1、S3和S7配成S1×S3、S3×S7兩個組合的P1、P2、F1、B1、B2、F2六個世代,運(yùn)用主基因+多基因遺傳

3、模型和6個世代聯(lián)合分析的方法,對玉米穗粒重、百粒重、行粒數(shù)、穗行數(shù)、穗長、穗粗、軸粗、穗總重性狀進(jìn)行了遺傳分析；最后調(diào)查玉米自交系GY220與自交系1145雜交衍生的RIL群體109個家系(F10;11)及其親本在2個環(huán)境下10個穗部性狀、2個植株性狀和1個粗縮病抗性的表型值,利用該群體的分子標(biāo)記連鎖圖譜,運(yùn)用WinQTLCartographer2.5軟件的復(fù)合區(qū)間作圖法(CIM)和基于混合線性模型的QTLNetwork2.0軟件的復(fù)合

4、區(qū)間作圖法,分別對這13個性狀進(jìn)行了QTL檢測。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.9個新選自交系間雜種F1小區(qū)產(chǎn)量、行粒數(shù)、穗長、單株粒重的變異中,非加性遺傳方差大于加性遺傳方差；穗行數(shù)、千粒重、穗粗、百粒體積、單株桿重、生育期的變異中,加性遺傳方差大于非加性遺傳方差。株高的加性遺傳方差占總遺傳方差的比重在2試點(diǎn)間不一致。小區(qū)產(chǎn)量、千粒重、百粒體積、單株粒重性狀一般配合力好的自交系是S7和S3。穗行數(shù)、穗粗一般配合力較好的自交系是S

5、6和S3。行粒數(shù)、穗長一般配合力較好的自交系是S9和S2。株高高桿一般配合力好的是S7和S2,矮桿一般配合力好的是S4和S1。早熟性一般配合力最好的是S3。綜合11個性狀評價,S3最好,其次為S7。導(dǎo)入了熱帶亞熱帶種質(zhì)的S9和S2等行粒數(shù)一般配合力有所提高。除行粒數(shù)和南通點(diǎn)株高外,其它性狀的反交效應(yīng)均不顯著。
　　 2.玉米穗粒重、穗總重性狀在S1×S3和S3×S72個組合中均表現(xiàn)為2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位

6、性多基因遺傳,以主基因遺傳為主。行粒數(shù)性狀在2個組合中均表現(xiàn)為1對加性主基因+加性-顯性多基因混合遺傳,主基因遺傳為主；多基因位點(diǎn)顯性總效應(yīng)大于加性總效應(yīng)。百粒重性狀在S1×S3組合中表現(xiàn)為2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因混合遺傳,在S3×S7組合中表現(xiàn)為1對加性-顯性主基因+加性-顯性多基因混合遺傳,均以主基因遺傳為主。玉米穗行數(shù)性狀在S1×S3組合中表現(xiàn)為1對加性-顯性主基因+加性-顯性-上位性多基因遺傳,以多

7、基因遺傳為主；在S3×S7組合中表現(xiàn)為2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因混合遺傳,以主基因遺傳為主。軸粗性狀在組合S1×S3中表現(xiàn)為2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性多基因混合遺傳,主基因遺傳為主；在S3×S7組合中表現(xiàn)為2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因混合遺傳,多基因遺傳為主。穗長性狀在組合S1×S3中表現(xiàn)為加性-顯性-上位性多基因遺傳；在S3×S7組合中表現(xiàn)為1對加性-顯性主基因+加性

8、-顯性-上位性多基因混合遺傳。穗粗性狀在組合S1×S3中表現(xiàn)為1對加性-顯性主基因+加性-顯性-上伍陛多基因遺傳；在S3×S7組合中表現(xiàn)為1對完全顯性主基因+加性-顯性多基因混合遺傳。穗長、穗粗性狀均表現(xiàn)為多基因遺傳為主。百粒重,穗粒重、穩(wěn)總重、行粒數(shù)性狀以主基因遺傳為主。
　　 3.(1)運(yùn)用WinQTLCartographer軟件中復(fù)合區(qū)間作圖法,13個性狀共檢測到63個位點(diǎn)。穗粒重共檢測到4個QTL,解釋表型變異的7.8％

9、～25.8％,其中有2個在兩個環(huán)境中被共同檢測到,增效等位基因來自1145。穗行數(shù)檢測到4個QTL,解釋表型變異的6.4％～11.7％,其中1個2環(huán)境都存在。行粒數(shù)檢測到4個位點(diǎn),解釋表型變異的8.4％～17.2％,其中1個2環(huán)境共同檢測到。百粒重檢測到6個QTL,解釋表型變異的7.0％～13.8％。穗總重檢測到3個QTL,解釋表型變異的8.5％～10.3％。穗長檢測到3個QTL,解釋表型變異的11.9％～22.0％。穗粗檢測到6個QT

10、L,解釋表型變異的6.7％～26.4％。軸粗檢測到3個位點(diǎn),解釋表型變異的6.9％～17.0％。禿長檢測到4個位點(diǎn),解釋表型變異的6.5％～25.7％。穗粒數(shù)檢測到3個位點(diǎn),解釋表型變異的9.9％～16.5％,其中2個2環(huán)境共同檢測到。株高檢測到5個QTL,解釋表型變異的6.4％～8.6％。穗位高檢測到4個QTL,解釋表型變異的6.7％～12.8％。粗縮病抗性檢測到6個QTL,解釋表型變異的6.9％～17.6％,其中有3個在兩個環(huán)境檢測

11、到。在檢測到位點(diǎn)的連鎖群區(qū)段中,發(fā)現(xiàn)6個多效性區(qū)段。笫23連鎖群的g5M5708-n55區(qū)段同時控制穗粒重、穗總重、行粒數(shù)、穗粗和穗粒數(shù)性狀。第12連鎖群的g4M3707-g6M6811區(qū)段同時控制穗粒重、穗總重、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和株高性狀。第9連鎖群的g5M5813-g6M6808區(qū)段同時控制穗行數(shù)、穗粒數(shù)和穗位高性狀。第13連鎖群的g7M778-g4M3801區(qū)段同時控制穗總重和穗粒重。第16連鎖群的g8M8801-g8M8811區(qū)段

12、同時控制百粒重和穗行數(shù)。第2連鎖群的g5M5804-g5M5803區(qū)段同時控制百粒重和禿長。(2)用QTLNetwork軟件中復(fù)合區(qū)間作圖法,檢測到9個主效QTL和7對非主效QTL間的互作。9個主效QTL分別是:1個控制穗粒重的位點(diǎn)YE5-12,解釋表型變異7.4％；1個控制穗行數(shù)的位點(diǎn)RE9-15,解釋表型變異的11.6％；2個控制穗總重的位點(diǎn)TWE5-12和TWE13-1,分別解釋表型變異的7.3％和6.6％:2個控制軸粗的位點(diǎn)CD

13、13-1和CD18-2,分別解釋表型變異的7.7％和8.4％；1個控制穗粒數(shù)的位點(diǎn)KNE12-5,解釋表型變異的7.2％；1個控制株高的位點(diǎn)PH5-10,解釋表型變異的11.2％；1個控制粗縮病抗性的位點(diǎn)RDD2-22,解釋表型變異的9.0％。7對非主效QTL間的互作發(fā)生在第1與3、5與18、3與5、5與19、7與12、1與2、5與13連鎖群間,分別控制穗粒重、穗行數(shù)、百粒重、穗長、穗粗、禿尖長、粗縮病抗性7個性狀,解釋表型變異4.7％