玉米產(chǎn)量因子QTL整合圖譜構(gòu)建與“一致性”QTL區(qū)域內(nèi)候選基因發(fā)掘.pdf

1、產(chǎn)量是玉米的重要性狀之一，實(shí)現(xiàn)玉米品種的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)一直是主要的育種目標(biāo)。然而產(chǎn)量屬于多基因控制的數(shù)量性狀，遺傳操作困難。隨著分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展，特別是植物基因組和高密度分子標(biāo)記連鎖圖構(gòu)建的迅速發(fā)展，不僅把QTL轉(zhuǎn)化為經(jīng)典育種易于操縱或遺傳工程可以克隆的孟德?tīng)柣驕?zhǔn)孟德?tīng)枂挝惶峁┝丝赡?，而且促進(jìn)了基因和QTL的遺傳定位研究，并為在序列水平上進(jìn)行同種及不同種作物間的比較基因組學(xué)研究提供了重要的技術(shù)手段。本研究運(yùn)用生物信息學(xué)手段，利用高密度玉米

2、遺傳圖譜IBM2neighbors2005整合公開(kāi)發(fā)表的玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因子QTL相關(guān)信息，構(gòu)建不同遺傳背景下玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因子QTL整合圖譜；采用“元分析”方法找出“一致性”QTL；進(jìn)一步在“一致性”QTL區(qū)域內(nèi)通過(guò)利用BLASTx比較標(biāo)記原始序列與生物基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中已知產(chǎn)量相關(guān)基因序列的同源性，確定玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成性狀QTL候選基因；借助比較基因電子定位策略，將水稻和玉米產(chǎn)量基因定位于玉米IBM2遺傳圖譜上，在“一致性”QTL區(qū)域

3、內(nèi)發(fā)掘候選基因。主要結(jié)果如下： 1、從公共數(shù)據(jù)庫(kù)MaizeGDB和GRAMENE上收集到自1992年以來(lái)公開(kāi)發(fā)表的411個(gè)產(chǎn)量及其構(gòu)成因子QTL，涉及10個(gè)有關(guān)產(chǎn)量性狀，位于Maize-NCSUAc7729/Ac7643SQTL1992、Maize-IowaMol7/H99RIQTL1998及Pioneercomposite1999等22張QTL遺傳連鎖圖譜上。 2、利用BioMercator2-1軟件的圖譜整合功能構(gòu)建

4、出整合圖譜，整合有關(guān)玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成性狀QTL共221個(gè)，在玉米10條染色體上都有分布，其中，整合的61個(gè)有關(guān)單位籽粒產(chǎn)量QTL和99個(gè)有關(guān)粒重QTL，分布在玉米10條染色體上；30個(gè)有關(guān)穗數(shù)QTL分布在除第10染色體外其他染色體上；18個(gè)有關(guān)穗行數(shù)QTL分布在除第8染色體外的9條染色體上；有關(guān)粒數(shù)的13個(gè)QTL，分布在第1、3、4、7、8、10染色體上；且絕大多數(shù)控制產(chǎn)量的QTL在染色體上成簇分布。 3、對(duì)整合圖譜進(jìn)行元分析表

5、明，當(dāng)LOD值≥14.0，在第2染色體上獲得包含粒重、穗數(shù)的“一致性”QTL由兩個(gè)標(biāo)記Sdg107和Isu2117b界定，置信區(qū)間為230.11-262.54，圖距30.99cM；在第3染色體上得劍一個(gè)包含控制穗數(shù)和粒重生狀的“一致性”QTL，由標(biāo)記ucsd72d和IDP3796界定，置信區(qū)間為393.12-405.76，圖距12.64cM：在第4染色體上得到包含控制穗數(shù)和粒重性狀的“一致性”QTL，由標(biāo)記ufg23和IDP3796界定

6、，置信區(qū)間為498.49-568.21，圖距69.72cM：在第6染色體上獲得一個(gè)包含穗數(shù)、粒重和單位籽粒產(chǎn)量性狀的“一致性”QTL，由標(biāo)記bnlg1732和bn18.08c界定，置信區(qū)間為372.18-386.69，圖距14.51cM：在第9染色體上也得劍一個(gè)包含穗數(shù)、粒重和單位籽粒產(chǎn)量性狀的“一致性”QTL，由標(biāo)記TB-9Sb(9)和gpm682界定，置信區(qū)間為189.01-229.81，圖距40.8cM。 4、通過(guò)對(duì)“一致

7、性”O(jiān)TL區(qū)域的相關(guān)基因或各種標(biāo)記的原始序列與基因庫(kù)中已知相關(guān)基因序列進(jìn)行同源比對(duì)，本研究在第2、3和第6染色體“一致性”QTL區(qū)域內(nèi)初步確定7個(gè)產(chǎn)量候選基因。其中，在第2染色體上得劍2個(gè)候選基因，分別為標(biāo)記pco100533a所在的含有STKc保守結(jié)構(gòu)(絲氨酸蛋白激酶保守結(jié)構(gòu)域)的AY106958序列，以及標(biāo)記pco120693所在的含有PRK02304保守域(腺嘌呤核糖體轉(zhuǎn)移酶保守結(jié)構(gòu)域)的AY106749序列。在第3染色體上獲得2

8、個(gè)位置候選基因，分別為ucsd72d標(biāo)記所在的含有MADS_MEF2_like保守結(jié)構(gòu)域(參與信號(hào)傳導(dǎo)，與生長(zhǎng)調(diào)節(jié)相關(guān)結(jié)構(gòu)域)的序列L46398，pco147797a標(biāo)記所在的含有Aldoketred保守結(jié)構(gòu)(酮類(lèi)還原酶保守結(jié)構(gòu)域)的序列AY106058。在第6染色體上確定出3個(gè)候選基因，分別為pco061870a標(biāo)記所在的含有TatDDNAse保守域(DNA聚合酶保守結(jié)構(gòu)域)的AY103731序列，標(biāo)記six59714d所在的含有CB

9、FDNFYBHMF保守域(類(lèi)組蛋白轉(zhuǎn)錄因子，參與信號(hào)傳導(dǎo)，與生長(zhǎng)調(diào)節(jié)有關(guān))的X59714序列；標(biāo)記pco110390所在的含有FKBPC保守域(肽酰-脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶保守結(jié)構(gòu)域)的AY105226序列。 5、利用mapchart軟件構(gòu)建出含有53個(gè)水稻及玉米的產(chǎn)量性狀相關(guān)基因整合圖譜。比較水稻、玉米產(chǎn)量相關(guān)基因與“一致性”產(chǎn)量QTL的位置關(guān)系，發(fā)現(xiàn)2個(gè)控制水稻分蘗數(shù)基因位于“一致性”QTL區(qū)域內(nèi)。Rgene-7位于玉米第2染色體