玉米植株性狀QTL的遺傳背景和環(huán)境穩(wěn)定性及其遺傳相關(guān)研究.pdf

1、高油玉米以其獨(dú)特的綜合利用價(jià)值和高附加值具有廣闊的發(fā)展前景。植株性狀作為重要的農(nóng)藝性狀，對高油玉米雜交種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性都起著十分重要的作用。本研究選用具有ASK種質(zhì)背景的高油玉米自交系GY220，同時(shí)與兩個(gè)普通玉米自交系8984和8622雜交構(gòu)建了分別具有284個(gè)和265個(gè)F2:3家系的兩個(gè)分離群體(P1F2:3，P2F2:3)群體，同時(shí)在兩種環(huán)境條件下進(jìn)行田間試驗(yàn)，利用SSR分子標(biāo)記構(gòu)建高密度遺傳圖譜，采用復(fù)合區(qū)間作圖法對株高等8個(gè)

2、植株性狀進(jìn)行QTL定位和效應(yīng)分析，采用多區(qū)間作圖法分析定位QTL間的上位效應(yīng)，并采用條件QTL分析和多性狀聯(lián)合分析的復(fù)合區(qū)間作圖方法探討各植株性狀間及其與主要籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)性狀間的遺傳關(guān)系，篩選具有不同遺傳背景和環(huán)境穩(wěn)定性的QTL及其有效分子標(biāo)記，為進(jìn)一步開展玉米植株性狀的分子遺傳剖析、分子標(biāo)記輔助育種、QTL精細(xì)定位及其克隆奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下： 1.用665對SSR引物分別對兩組親本8984與GY220和8622與GY

3、220進(jìn)行多態(tài)性檢測，分別篩選出212對和205對多態(tài)性標(biāo)記。去除嚴(yán)重偏分離的標(biāo)記，用Mapmaker3.0b作圖軟件構(gòu)建兩張分別包含185個(gè)和173個(gè)多態(tài)性標(biāo)記的玉米遺傳連鎖圖譜，圖譜總長度分別為2111.7 cM和2298.5 cM，相鄰標(biāo)記間平均距離為11.41 cM和13.29 cM。 2.兩個(gè)F2:3家系群體在兩種環(huán)境條件下及兩種環(huán)境合并分析共檢測到84個(gè)與8個(gè)植株性狀相關(guān)的QTL，其中PlF2:3家系群體檢測到50個(gè)

4、QTL，P2F2:3家系群體檢測到34個(gè)QTL，兩個(gè)群體間沒有檢測到位于相同標(biāo)記區(qū)間控制同一性狀的共同QTL，單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率為3.1％～39.0％，部分顯性和超顯性效應(yīng)對玉米植株性狀的遺傳起著重要作用。定位QTL間互作較少，而且效應(yīng)較小。檢測到與株高相關(guān)的QTL qlPFH1-10-1(qxPH1-10-1、qPH1-10-1)，與穗位高相關(guān)的QTL qlPFH1-10-1(qPH1-10-1)，與頂高/株高相關(guān)的QTL qlPFH

5、1-10-1(qTH1-8-1)，與雄穗長相關(guān)的QTL qlPFH1-10-1(qxTL-1-7-1、qTL1-7-1)和與雄穗分枝數(shù)相關(guān)的QTL qlTB2-2-1(qxTB2-2-1、qTB22-1)、qlTFB2-6-1(qxTB2-6-1、qTB2-6-1)貢獻(xiàn)率均較大，為12.4％-27.9％，而且具有較好的環(huán)境穩(wěn)定性，可以作為進(jìn)一步研究和MAS的主要目標(biāo)QTL。 3.兩個(gè)F2:3家系群體在兩種環(huán)境條件及兩種環(huán)境條件合

6、并分析的株高與穗位高、頂高均呈極顯著的表型和遺傳正相關(guān)，而株高與頂高/株高均呈顯著或極顯著的表型和遺傳負(fù)相關(guān)。單個(gè)性狀QTL分析和多性狀聯(lián)合分析均顯示在分別位于第3、5、8、10染色體上的umc1320-bnlg1754、umcl 162-bnlg2323、bnlg2082-umc1360和umc1506-umc2122標(biāo)記區(qū)間存在同時(shí)控制2-3個(gè)株高相關(guān)性狀的QTL，而且株高與穗位高、頂高、頂高/株高的LOD曲線在第3染色體umc13

7、20-bnlg1754和第5染色體umc1162-bnlg2323，株高與頂高、頂高/株高的LoD曲線在第10染色體umc1506-umc2122，株高與頂高/株高的LOD曲線在第8染色體bnlg2082-umc1360標(biāo)記區(qū)間同向變化，表明控制這些株高相關(guān)性狀的QTL對應(yīng)染色體區(qū)域可能存在一因多效；株高與穗位高的LOD曲線在第8染色體bnlg2082-umc1360和第10染色體umc1506-umc2122標(biāo)記區(qū)間變化趨勢相近，表明

8、控制株高與穗位高的QTL在這些染色體區(qū)域可能存在緊密連鎖。 4.兩個(gè)F2:3家系群體在洛陽環(huán)境下、PlF2:3家系群體兩種環(huán)境條件合并分析的株高與穗粒重，PlF2:3家系群體在洛陽環(huán)境下的株高與百粒重間均呈顯著或極顯著的表型和遺傳正相關(guān)。條件QTL分析結(jié)果表明，百粒重對株高QTL的表達(dá)影響最大，其次是穗粒重。但與株高相關(guān)的主效QTL qxPHl-10-1(qPHl-10-1)基本不受穗粒重和百粒重的影響，而且在洛陽環(huán)境條件下也被

9、檢測到，具有較好的環(huán)境穩(wěn)定性，對其實(shí)施負(fù)向MAS可以在降低株高的同時(shí)，基本上不會影響穗粒重和百粒重。 5.PlF2:3群體在兩種環(huán)境條件下和兩種環(huán)境條件合并分析的株高與淀粉含量均呈顯著或極顯著的表型和遺傳負(fù)相關(guān)；兩個(gè)群體株高與油分含量多均呈顯著或極顯著正相關(guān)；株高與蛋白質(zhì)含量間的表型和遺傳相關(guān)均不顯著。條件QTL分析結(jié)果表明，油分和淀粉含量對株高QTL的表達(dá)有較大的影響，但與株高相關(guān)的主效QTL qlPHl-10-1(qPHl-