玉米自交系耐陰性評價體系及遺傳特征研究.pdf

1、玉米是中國重要糧食作物，在國家糧食安全中起著舉足輕重的作用。隨著國內(nèi)工業(yè)和飼料需求的逐年增加，中國玉米產(chǎn)量已不能滿足自身的需求，進(jìn)口量迅速增加。提高玉米產(chǎn)量迫在眉睫，但玉米在生長季節(jié)，易遭受非生物災(zāi)害，如陰雨寡照、高溫、干旱、大風(fēng)等自然災(zāi)害，給玉米的產(chǎn)量造成很大的損失。伴隨著全球氣候變劣，自然災(zāi)害發(fā)生的頻率也呈現(xiàn)逐年加重的趨勢。自然災(zāi)害中陰雨寡照發(fā)生的概率較大，在中國的三大玉米主產(chǎn)區(qū)中，黃淮海夏播玉米區(qū)和西南山地丘陵玉米區(qū)尤為嚴(yán)重。這兩

2、大區(qū)的玉米產(chǎn)量占中國玉米產(chǎn)量的1/2左右，因而保證兩大區(qū)玉米的產(chǎn)量對國家糧食安全有戰(zhàn)略意義。在陰雨寡照多發(fā)地區(qū)，篩選耐陰性強(qiáng)的玉米種質(zhì)資源，明確玉米自交系耐陰性鑒定的最佳時期以及評價指標(biāo)，建立一套科學(xué)的玉米自交系耐陰性鑒定體系;明確玉米自交系的耐陰性遺傳規(guī)律;從分子水平上闡明玉米的耐陰機(jī)理，可以為選育耐陰雨寡照的玉米新品種提供依據(jù)。
　　本研究建立了玉米自交系耐陰性評價體系，通過對國內(nèi)40份骨干玉米自交系和美國158份玉米自交系進(jìn)

3、行耐陰性鑒定，篩選出一批耐陰種質(zhì)資源，明確了玉米自交系耐陰性遺傳規(guī)律;分析了耐陰性強(qiáng)的自交系中72和耐陰性弱的自交系502在遮陰條件和自然光照下玉米自交系雌穗中miRNAs的差異表達(dá)，明確了關(guān)鍵miRNAs和靶基因在遮陰條件的功能及作用，為玉米的耐陰育種提供了理論指導(dǎo)。本文的研究結(jié)果如下:
　　1、建立了玉米自交系的耐陰性評價體系，在開花期進(jìn)行人工模擬遮陰，遮陰時期為大喇叭口期至散粉后10d結(jié)束，以雌雄間隔期和吐絲天數(shù)為鑒定指標(biāo)，

4、以其平均隸屬函數(shù)值為依據(jù)進(jìn)行耐陰性評價，該評價體系具有準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠、操作簡單、實(shí)用等特點(diǎn)，可以進(jìn)行大規(guī)模耐陰性鑒定。
　　2、對國內(nèi)骨干玉米自交系類群進(jìn)行了耐陰性劃分，塘四平頭(SPT)、PB類群耐陰性較好，PA、BSSS類群為中等耐陰，蘭卡斯特(Lanc)、旅大紅骨(LRC)類群耐陰性較差;將158份美國自交系分為耐陰性強(qiáng)、中等耐陰和耐陰性弱3類，耐陰性強(qiáng)的自交系24份，中等耐陰的自交系37份，耐陰性弱的自交系97份，為玉米

5、耐陰育種提供了耐陰種質(zhì)資源。
　　3、選擇9個耐陰性不同的玉米自交系進(jìn)行完全雙列雜交，在花期采用人工模擬弱光脅迫，遮陰時間為大喇叭口期至吐絲后10d，利用GriffingⅠ方法對抽雄天數(shù)、吐絲天數(shù)、雌雄間隔期、雄穗長、雄穗分支及產(chǎn)量等性狀進(jìn)行一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)遺傳分析。結(jié)果表明，昌7-2、齊319、中72的一般配合力效應(yīng)值較高，能提高后代的耐陰能力。除了雄穗分支，其余性狀的一般配合力均達(dá)到極顯著水平;特殊配

6、合力除了產(chǎn)量外，其余均達(dá)到顯著水平，雄穗分支由非加性效應(yīng)控制，產(chǎn)量由加性效應(yīng)控制，其余性狀均有加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)共同控制。在選育自交系時，雌雄間隔和雄穗分支數(shù)性狀應(yīng)在高世代進(jìn)行選擇;抽雄天數(shù)、吐絲天數(shù)、雄穗長、產(chǎn)量這4個性狀應(yīng)在低代進(jìn)行選擇。根據(jù)特殊配合力效應(yīng)值可以得出，在組配玉米單交種時應(yīng)遵循以下規(guī)律:(1)雙親的耐陰性都強(qiáng)，其組合的耐陰性特殊配合力高，組合耐陰性強(qiáng);(2)雙親中一個耐陰性強(qiáng)，另一個耐陰性中等，其組合耐陰性特殊配合力

7、相對較高，組合的耐陰性中等，應(yīng)選擇耐陰性強(qiáng)的自交系作為父本;(3)一個耐陰性強(qiáng)的親本和耐陰性弱的親本配組合時，耐陰性強(qiáng)的親本應(yīng)做父本，可以提高組合耐陰性的特殊配合力，即提高組合的耐陰性。
　　4、以耐陰性敏感自交系502和耐陰性遲鈍自交系中72為試驗(yàn)材料，利用高通量測序技術(shù)對遮陰10天的雌穗為樣品進(jìn)行測序，在自交系502文庫中共發(fā)現(xiàn)隸屬于21個家族的130個保守的miRNA，在自交系中72文庫中共發(fā)現(xiàn)隸屬于21個家族的128個保守

8、的miRNA，在對于中72和502雌穗中的大部分miRNA遮陰條件的表達(dá)量高于自然光照，其中僅在中72雌穗中表達(dá)的有12個miRNA，僅在502雌穗中表達(dá)的有13個miRNA，成熟miRNA在耐陰性敏感材料502和耐陰遲鈍材料中72雌穗中的表達(dá)量大部分呈相反趨勢;自交系502在遮陰下94個miRNA上調(diào)，48個miRNA下調(diào);自交系中72在遮陰下33個miRNA上調(diào)，95個miRNA下調(diào)，在中72和502自然光照和遮陰條件下4個數(shù)據(jù)庫中