玉米染色體單片段代換系完善及苗期耐冷性全基因組關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、單片段代換系(SSSLs，single segment substitution1ines)是指供體材料在受體的遺傳背景上只代換了一個片段且遺傳相對穩(wěn)定的品系。由于單片段代換系與親本的染色體組成上唯一的區(qū)別僅存在于導入的片段上，所以其與親本之間任何表型的差異只與導入的片段有關(guān)，因此，能夠覆蓋全基因組的一整套單片段代換系是復雜性狀遺傳研究的良好材料。
　　前期開展了利用耐冷性強的自交系黃早四作為受體親本、以耐其他非生物逆境能力強的材

2、料CML343為供體親本的單片段代換系構(gòu)建工作，本研究在前期工作基礎(chǔ)上進一步通過對回交和自交的后代進行分子標記分析，篩選一套背景清晰、覆蓋全基因組的代換系并對其進行初步評價，為抗逆性研究奠定基礎(chǔ)。
　　苗期是玉米整個生長發(fā)育的重要時期，苗期遭受低溫冷害會導致種子萌發(fā)受到影響，出苗率下降，阻礙幼苗的生長，使玉米的產(chǎn)量潛力受到很大影響。本研究以構(gòu)建好的一套測交關(guān)聯(lián)分析群體為材料，在人工氣候箱中以冷害脅迫下的地上部分含水量、葉卷曲度、可

3、溶性糖含量以及鮮重根莖比為指標對玉米苗期耐冷性進行全基因組關(guān)聯(lián)分析，以期挖掘控制玉米耐冷相關(guān)性狀的基因位點，為研究玉米耐冷性提供參考。主要結(jié)果如下:
　　1.在前期工作基礎(chǔ)上，經(jīng)1代回交及2代自交，將已有的67個BC6F2代換系完善至現(xiàn)有的59個BC7F4或BC8F4代換系。根據(jù)全基因組10條染色體上的201對SSR分子標記檢測結(jié)果顯示，這59個代換系的代換片段能夠覆蓋黃早四全基因組的79.1％，相對于之前的BC6F2代換系覆蓋率

4、基本保持不變。其中，代換系背景回復率平均在80％以上，最高背景回復率達98％，所有前景片段已達純合。
　　2.利用338份測交關(guān)聯(lián)分析群體對苗期耐冷進行關(guān)聯(lián)分析。除了葉卷曲度與地上部分含水量之間呈現(xiàn)顯著正相關(guān)之外，其他性狀兩兩之間均呈負相關(guān)或顯著負相關(guān)。對葉卷曲度、鮮重根莖比、可溶性糖含量及地上部分含水量進行全基因組關(guān)聯(lián)分析，分別檢測到3個、12個、4個和9個顯著性位點(P＜9.0×10-6)。單個位點可以解釋5.53％～9.06

5、％的表型變異。
　　3.整個群體分為三個亞群（SS，NSS，TST三個亞群分別含有55，119和164個材料）。其中來源于溫帶材料（SS和NSS亞群）的苗期耐冷性要好于熱帶材料。在三個亞群內(nèi)分別對四個苗期耐冷性指標進行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，分別檢測到了2個、8個和1個顯著關(guān)聯(lián)位點(P＜1.8×10-6)，單個位點能夠解釋0.86％～13.93％的表型變異，其中有3個顯著位點同時控制2個及以上耐冷相關(guān)性狀。
　　4.對于4個與苗

6、期耐冷相關(guān)的性狀顯著關(guān)聯(lián)的位點上下各50kb范圍內(nèi)進行候選基因的預測，共搜索到24個（整個群體）和14個（亞群）候選基因?；趨⒖蓟蚪M信息，對候選基因進行功能分析，發(fā)現(xiàn)他們可以分為以下四類:轉(zhuǎn)錄因子與信號轉(zhuǎn)導基因、離子轉(zhuǎn)運、逆境有關(guān)代謝及糖代謝。其中，有15個基因在其他植物中已證實與抗逆有關(guān)。
　　5.對其中13個基因在低溫條件下進行了表達分析，大部分基因的表達量均不同程度地受到低溫影響，并且這些基因在雜種F1代或雙親之一的表達