普通玉米主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、種子休眠性的遺傳研究.pdf

1、玉米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)是現(xiàn)代玉米育種必須面對(duì)和亟待解決的課題，同樣由于種子休眠性因素導(dǎo)致的穗發(fā)芽在某些地區(qū)是困擾玉米育種研究和應(yīng)用的一大難題。本研究為探討其遺傳規(guī)律并為做進(jìn)一步深入的研究打下基礎(chǔ)，對(duì)玉米的這兩個(gè)重要性狀進(jìn)行了遺傳研究。利用13個(gè)普通玉米自交系按NCII設(shè)計(jì)(7×6)對(duì)普通玉米淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、油分含量和賴氨酸含量等主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀的遺傳效應(yīng)進(jìn)行了研究；利用植物數(shù)量性狀主基因+多基因混合遺傳模型多世代聯(lián)合分析的方法對(duì)普通玉米自

2、交系R08與A318雜交組合的P1、P2、F1、F2∶3、B1∶2和B2∶2六個(gè)世代群體的種子休眠性進(jìn)行了研究，同時(shí)利用R08與A318組合的F2群體和F2∶3家系采用復(fù)合區(qū)間作圖法對(duì)玉米種子休眠性QTL進(jìn)行了檢測(cè)；還通過(guò)公共數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)水稻、小麥和玉米種子休眠性QTL進(jìn)行了比較研究。主要研究結(jié)果如下： 1、普通玉米主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀的遺傳受到種子二倍體胚、三倍體胚乳、細(xì)胞質(zhì)和二倍體母體植株4套遺傳體系的控制；主要品質(zhì)性狀4套遺傳體系

3、的效應(yīng)值之間無(wú)太大的差異，蛋白質(zhì)、淀粉和賴氨酸含量的胚遺傳效應(yīng)全部體現(xiàn)為胚加性遺傳效應(yīng)，而4種品質(zhì)性狀的胚乳遺傳效應(yīng)則全部由胚乳顯性遺傳效應(yīng)構(gòu)成；母體遺傳效應(yīng)主要表現(xiàn)為母體加性效應(yīng)；遺傳效應(yīng)預(yù)測(cè)值表明親本9636、99S2041-1-1-1和478在普通玉米品質(zhì)改良中可能有一定的運(yùn)用潛力；結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，不同品質(zhì)性狀間存在不同程度的遺傳相關(guān)，因此對(duì)這些性狀進(jìn)行間接選擇或雜種優(yōu)勢(shì)利用均可取得一定的效果。 2、R08×A318組合種子休

4、眠性的遺傳符合1對(duì)負(fù)向完全顯性主基因+加性-顯性多基因模型。在F2∶3、B1∶2和B2∶2三個(gè)家系世代，主基因方差分別為：0.9260，1.4176和0.5863；多基因方差分別為：0.1184，0.1022和0.4623。主基因加性效應(yīng)值為1.2172，顯性效應(yīng)值為-1.2172；多基因加性效應(yīng)值為1.5028，顯性效應(yīng)值為1.4334。主基因遺傳率在F2∶3、B1∶2和B2∶2三個(gè)分離家系群體中為44.8％～79.65％，多基因遺傳

5、率為5.74％～35.33％。其中，主基因遺傳率在B1∶2世代中最大，為79.65％。 3、利用137對(duì)SSR標(biāo)記構(gòu)建了覆蓋玉米全基因組的分子標(biāo)記遺傳連鎖圖譜，該圖譜覆蓋玉米10條染色體，遺傳圖譜總長(zhǎng)2076.7cM，平均間距15.2cM。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，該圖譜中標(biāo)記的位置及順序與目前公共數(shù)據(jù)庫(kù)中已公布的圖譜相對(duì)一致，標(biāo)記偏分離分析結(jié)果表明，有27對(duì)標(biāo)記(0.05水平)存在偏分離。該圖譜可用于QTL的初級(jí)定位。 4、采用復(fù)

6、合區(qū)間作圖法(LOD≥2.5)對(duì)種子休眠性QTL進(jìn)行了檢測(cè)，共檢測(cè)到10個(gè)QTL位點(diǎn)，分布于第1、3、5、8和10染色體上，分別命名為qSD-1-1、qSD-1-2、qSD-1-3、qSD-1-4、qSD-3-1、qSD-3-2、qSD-5-1、qSD-8-1、qSD-10-1和qSD-10-2。其中在第1染色體上共檢測(cè)到4個(gè)QTL，鄰近標(biāo)記分別為phi308707、umc2028、bnlg1556和bnlg1598；在第3染色體上共檢

7、測(cè)到2個(gè)QTL，鄰近標(biāo)記分別為umc2263和mmc0022；在第5染色體上檢測(cè)到1個(gè)QTL，鄰近標(biāo)記為umc2388；在第8染色體上檢測(cè)到1個(gè)QTL，鄰近標(biāo)記為bnlg2235；在第10染色體上共檢測(cè)到2個(gè)QTL，鄰近標(biāo)記分別為umc1993和bnlg1028。 5、其中在第1染色體上檢測(cè)到一個(gè)主效QTL，qSD-1-2，貢獻(xiàn)率為25.18％，其余9個(gè)QTL的效應(yīng)均不大，貢獻(xiàn)率在3.32％至6.40％之間，10個(gè)QTL累計(jì)可解

8、釋表型變異的67.8％?；蜃饔梅绞椒治霰砻鳎鶛z測(cè)到的10個(gè)QTL中，qSD-1-2為超顯性；qSD-1-1、qSD-1-3、qSD-1-4、qSD-3-1、qSD-3-2、qSD-5-1和qSD-10-2為部分顯性；qSD-8-1和qSD-10-1為加性。 6、比較發(fā)現(xiàn)，分離分析方法與QTL定位方法所得到的結(jié)果相對(duì)一致。在數(shù)量性狀的遺傳研究中，分離分析和QTL定位方法各有優(yōu)點(diǎn)，可以相互印證和補(bǔ)充。 7、基于標(biāo)記水平的

9、比較基因組分析結(jié)果表明，水稻、小麥和玉米種子休眠性QTL在染色體上的分布表現(xiàn)出了高度的共線性。本研究在玉米第1、3和8染色體上共定位了7個(gè)種子休眠性QTL，在與之同源的水稻和小麥染色體區(qū)段上均有種子休眠性QTL的分布；在玉米第5和10染色體上，我們還定位了3個(gè)種子休眠性QTL，在與其所在區(qū)段同源的水稻和小麥染色體區(qū)段上并未發(fā)現(xiàn)有種子休眠性QTL分布的報(bào)道，不過(guò)在與第5和10染色體其他區(qū)段同源的水稻和小麥染色體上也有種子休眠性QTL被定位