玉米產(chǎn)量及株型性狀QTL定位與遺傳基礎研究.pdf

1、玉米(ZeaMayL.)是重要的糧食作物，提高玉米產(chǎn)量是育種家追求的首要目標。由于產(chǎn)量遺傳力低、環(huán)境互作和生物學基礎復雜，具體操作上面臨很大困難。隨著分子標記技術和統(tǒng)計遺傳方法的發(fā)展，QTL定位正在成為剖析數(shù)量性狀遺傳結構的基本研究策略。 本研究以玉米優(yōu)良單交種掖單13(掖478x丹340)衍生群體為材料，利用覆蓋玉米全基因組的SSR分子標記進行基因型分析，于一年五點的田間表型試驗基礎上，對株型和產(chǎn)量相關性狀進行QTL定位，探討

2、相關性狀的遺傳基礎，并對群體大小在QTL定位中的效應進行了分析。 主要結果如下： 1.以500個F2單株為作圖群體，利用150個共顯性的SSR標記，構建了覆蓋玉米全基因組的分子標記連鎖圖。圖譜總長度1478.7cM，平均間距10.0cM?；诜肿訕擞浥帕许樞虻谋容^，該連鎖圖譜與目前國際上發(fā)表的高密度的玉米連鎖圖譜非常一致，能夠用于QTL定位。在P=0.05水平上觀察到47個(31.3％)分子標記發(fā)生了偏分離，在染色體上找

3、到8個偏分離熱點區(qū)域。分析表明：26個(55.3％)標記的偏分離由配子體選擇引起，14個(29.8％)標記由孢子體選擇引起，同時由配子體和孢子體選擇引起的有6個(12.8％)，配子體選擇是偏分離的主要原因。 2.以397個F2:3家系為田間表型鑒定群體，于一年五點的田間表型試驗基礎上，采用復合區(qū)間作圖法，對16個與株型和產(chǎn)量有關的性狀進行QTL定位，共定位了671個QTL，與產(chǎn)量相關的QTL共497個，每個性狀定位的QTL在4-

4、18個之間，單個環(huán)境下平均每個性狀檢測到9.7個QTL，單個QTL所解釋的表型變異在1.9％-25.9％之間。株型性狀檢測到4個主效QTL，分別為ph1d，ph5c、eh5c和pe9b，平均貢獻率分別為13.3％、14.6％、17.0％和19.6％。產(chǎn)量相關性狀檢測到一個穗行數(shù)主效QTL(rn7c)，位于Bin7.03區(qū)域，標記umc1865與其緊密連鎖，五點聯(lián)合貢獻率16.4％，平均貢獻率13.7％。挖掘出一些新的產(chǎn)量相關性狀QTL，

5、如gy5c和ewla等。 3.不同性狀QTL的作用方式有所不同，加性、部分顯性、完全顯性和超顯性都有檢出。其中，株型相關的QTL中，38.5％表現(xiàn)加性效應，52.9％表現(xiàn)部分顯性，2.9％表現(xiàn)完全顯性，5.7％表現(xiàn)超顯性；產(chǎn)量相關性狀QTL中，21.7％表現(xiàn)加性效應，47.5％表現(xiàn)部分顯性，12.1％表現(xiàn)完全顯性，18.7％表現(xiàn)超顯性。因此，加性和部分顯性是株型和產(chǎn)量相關性狀的主要遺傳基礎。 4.產(chǎn)量相關性狀QTL集中分

6、布在一些染色體區(qū)域，主要分布于第2染色體的bnlg1064-umc1065區(qū)間、第5染色體bnlg1879-umc1019區(qū)間和第7染色體的umc1983-umc1708區(qū)間，均在六種環(huán)境下檢測到(五個環(huán)境+聯(lián)合)，Bin1.03-1.06和3.04-3.06區(qū)域則在五種環(huán)境下檢測到。分析表明QTL集中分布現(xiàn)象與性狀之間的相關呈極顯著的中度線性相關(r=0.72)。此外，某些環(huán)境下存在特異的集中分布區(qū)域，在新疆點檢測到第1染色體的bnl

7、g1331-phi227562區(qū)間，集中8個性狀；海南點檢測到第4染色體上的bnlg1265-phi092b區(qū)間，集中7個性狀，表明受環(huán)境互作的影響。 5.基于混合線性模型的QTL與環(huán)境互作分析表明：各性狀發(fā)生互作的QTL比例在0-72.7％之間，且QTL與環(huán)境互作因性狀而異，從大到小排序分別是籽粒產(chǎn)量>行粒數(shù)>穗粒數(shù)>穗長和穗粗>穗重>百粒重和軸粗>穗行數(shù)>株高和穗位高，解釋的表型變異在0.46％-9.08％之間。 6

8、.兩位點上位性互作分析共檢測到29對互作QTL，每個性狀在0-5對之間。AA、AD/DA和DD4種互作形式均檢測到。其中，AA互作占27.8％，AD(DA)互作占52.8％，DD互作占19.4％，其解釋的遺傳效應都比較小。涉及上位性互作的位點中，近一半互作發(fā)生在沒有顯著效應的基因位點之間。上位性效應因性狀而異，籽粒產(chǎn)量、穗長、穗行數(shù)和株高等性狀涉及的互作位點較多。且籽粒產(chǎn)量檢測到上位性QTL與環(huán)境互作。說明上位性互作對玉米株型和產(chǎn)量相關

9、性狀的遺傳起到一定作用。 7.以8個水平下的群體大小對籽粒產(chǎn)量、行粒數(shù)、穗粗、穗行數(shù)、百粒重和株高六個表型性狀進行分析，結果表明群體大小能夠顯著影響QTL檢測數(shù)目、敏感性、特異性、效應、位置偏差和作用方式，但也因性狀而異，與性狀遺傳力有關。降低群體大小將降低QTL的LOD值，其經(jīng)驗公式為：LODN-LODn/LODN=1-n/N(n為較小群體數(shù)，N為較大群體數(shù))。 綜合分析表明：株高、穗行數(shù)和百粒重QTL檢測所需群體規(guī)模