玉米光周期反應(yīng)相關(guān)性狀QTL定位研究.pdf

1、隨著玉米育種向高級階段發(fā)展，我國目前生產(chǎn)所用的種質(zhì)基礎(chǔ)越來越狹窄，這已成為育種取得突破性進(jìn)展的主要限制因素。熱帶、亞熱帶種質(zhì)來自玉米多樣性中心，具有與我國乃至美國玉米帶種質(zhì)不同的遺傳變異，因此引進(jìn)、利用和改良熱帶、亞熱帶玉米種質(zhì)是拓寬我國玉米種質(zhì)基礎(chǔ)的重要途徑，也成為目前玉米育種的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而熱帶、亞熱帶種質(zhì)對光周期的敏感反應(yīng)卻大大限制了其在溫帶的利用。另外，培育具有光周期鈍感型的玉米自交系對于西南地區(qū)擴大雜交種的推廣，以及更好地利用新

2、疆、甘肅等西北省區(qū)的優(yōu)越的生態(tài)、氣候、生產(chǎn)等條件提高制種產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本和獲得高質(zhì)量的雜交一代種，迅速擴大推廣面積等也都具有十分重要的現(xiàn)實意義。因此，只有不斷加深對玉米光周期敏感性遺傳規(guī)律的認(rèn)識，才能進(jìn)一步提高熱帶亞熱帶玉米種質(zhì)在溫帶的利用效率，同時有利于提高我國西南區(qū)玉米生產(chǎn)水平。本研究以自交系鄭58(光周期不敏感型)和自交系Ya8701(光周期敏感型)為親本配制F<,2>和F<,2:3>，采用SSR分子標(biāo)記技術(shù)，同時在四川雅安(代

3、表短日照環(huán)境)和北京(代表長日照環(huán)境)兩種環(huán)境下試驗，開展了玉米光周期敏感相關(guān)性狀的QTL定位研究，以期為熱帶亞熱帶玉米種質(zhì)在溫帶育種中的應(yīng)用提供理論和技術(shù)參考。主要研究結(jié)果如下： 1．在長日和短日兩種光周期環(huán)境下，對296個F<,2:3>家系的抽雄期、吐絲期、散粉期、散粉吐絲間隔期、株高和穗位高6個性狀進(jìn)行了鑒定與統(tǒng)計分析。結(jié)果表明：各性狀在兩種環(huán)境間以及家系間均存在顯著差異；抽雄期、吐絲期、散粉期、株高和穗位高的光周期敏感系

4、數(shù)與長日條件下的產(chǎn)量性狀之間呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這些性狀可作為衡量玉米光周期敏感反應(yīng)的可靠指標(biāo)。 2．以鄭58和Ya8701為親本配置F2分離群體為作圖群體，利用分布于10條染色體的93個共顯性的SSR標(biāo)記構(gòu)建遺傳連鎖圖譜，覆蓋玉米基因組的1547.4cM，標(biāo)記間平均間距為16.64cM。經(jīng)分子標(biāo)記排列順序與位點比較，該連鎖圖譜與玉米基因組數(shù)據(jù)庫所公布的玉米整合圖譜有較高的一致性，可以用于進(jìn)一步的主效QTL定位研究。

5、 3．以復(fù)合區(qū)間作圖法（LODO≥2.5)，分別對兩種環(huán)境下的6個光周期相關(guān)性狀以及各性狀的光周期敏感系數(shù)進(jìn)行QTL分析，共檢測到69個QTL位點，其中短日條件下檢測到25個，長日條件下檢測到31個，光周期敏感系數(shù)QTL檢測到13個。單一性狀單一條件下的QTL為1～7個，單個QTL對表型的貢獻(xiàn)率為2.2％-57.60％，基因的作用方式以加性和部分顯性為主。檢測到的QTL在染色體上分布不均勻，有成簇分布的特點，尤其是10染色體(binl

6、0.04)上分布密集，部分位點同時作用于多個性狀。 4.生育期性狀定位的QTL之間有較大的一致性，而株高和穗位高QTL與生育期性狀QTL之間表現(xiàn)相對較獨立，這與前人研究有差異，原因可能是有些共同QTL位點位于本研究建立的圖譜未覆蓋的玉米基因組位點而未被檢測到，也可能是由于上位性效應(yīng)降低了某些共同QTL位點的作用，使這些QTL因作用微小而很難被檢測到。 5.本研究中通過比較發(fā)現(xiàn)長日條件下檢測到的QTL與光周期敏感系數(shù)(PR

7、C)QTL有更大的一致性，與Moutiq等的研究一致，推斷在長日條件下檢測到的QTL可能更能夠代表光周期敏感特性。 6.與環(huán)境互作較小的QTL包括性狀A(yù)SI中檢測到的與分子標(biāo)記umcl087、n0005和umcl088連鎖的多個主效QTL，以及抽雄期相關(guān)的與標(biāo)記umc1453相連的QTL在MAS策略中可以加以利用。另外一些主效QTL的重疊區(qū)域，可以作為光周期反應(yīng)的關(guān)鍵區(qū)域，其相應(yīng)的分子標(biāo)記bnlgl655、umcl586、umc

8、2180也可以在光周期反應(yīng)的分子標(biāo)記輔助改良中發(fā)揮重要作用。 7. 光周期的敏感性研究與光周期誘導(dǎo)開花轉(zhuǎn)換的研究關(guān)系密切。通過與Chardon等構(gòu)建的一個具有62個QTL一致區(qū)域和6個熱點區(qū)域的開花相關(guān)性狀綜合遺傳模型比較發(fā)現(xiàn)，本研究檢測到的QTL與其中的14個區(qū)域有一致性，并且在第9和10染色體的2個區(qū)域與發(fā)現(xiàn)的熱點區(qū)域一致。推測本研究檢測到的QTL司能與osSOC1、osCCA1/LHY、osPHYC、osZTL等生物鐘組成