玉米自交系DNA甲基化多态性与杂种优势关系及EMS处理诱导DNA甲基化变异的研究
【摘要】：玉米是天然异花授粉作物,遗传基础复杂;人工控制授粉自交并加以选择,使杂合遗传基础得以纯合,产生自交系,利用自交系间Fl代的杂种优势,形成了玉米育种的特性。玉米是杂种优势利用最早,并在世界范围内取得最大成效的作物,对玉米的杂种优势现象的进一步研究有助于对杂种优势作用机制的了解。本研究首先选用属于不同杂种优势类群的东北春玉米区骨干自交系作为实验材料,研究了玉米杂种F1代产量等性状的优势表现;进一步,利用AFLP、MSAP等分子标记技术研究了玉米亲本自交系之间的遗传和基于DNA甲基化的表观遗传相似性,分析了亲本之间遗传距离和表观遗传距离同杂交种的产量性状以及其他性状之间的关系,探讨了DNA甲基化在玉米杂种优势中的作用。本研究主要结果如下:
(1)30个F1代杂种优势结果表明,玉米产量及与产量相关因素均有较明显的中亲优势和超亲优势,单位面积产量和单株产量最高,穗粒数和百粒重的杂种优势亦较高;玉米产量优势较高的组合是由较早熟自交系与较晚熟自交系杂交、Lancaster类群材料与Reid类群或旅大红骨材料杂交构成的。
(2)配合力分析结果表明,旅大红骨系统丹340其产量性状的一般配合力在研究的11份自交系中较高。说明丹340较容易与其他材料组配并产生较高的杂种优势。在特殊配合力分析中,丹340同样有较好的表现。组合Mo17×丹340、齐318×丹340、614×丹340在产量方面特殊配合力效应值较高,表明旅大红骨系统与Lancaster系统、PN系统杂交均有优良的杂种优势表现。组合“杂C546×C8605”的特殊配合力虽不高,但该组合的单株产量及小区产量却均表现出较强的杂种优势,认为该两自交系及其所组配的杂交组合未必不是好的材料组合。
(3)利用AFLP和MSAP分子标记技术研究了11个玉米亲本自交系之间的遗传相似性和表观遗传学相似性,分析了亲本之间遗传距离和表观遗传距离同杂交种的产量性状以及其他性状之间的关系。在研究表明,基于亲本甲基化水平计算出的亲本遗传距离(AFLP-based PGD)与穗行数等性状之间没有相关性。但将基于MSAP计算出的总体甲基化水平分解成CG和CHG两种甲基化模式时,发现基于CHG的甲基化水平计算出的表观遗传距离(CHG methylation level-based PEGD)与杂种的行粒数呈显著负相关,与穗行数呈显著正相关,与百粒重和单株产量等性状不相关。而基于CG的甲基化水平计算出的表观遗传距离(CG methylation level-based PEGD)同杂种的六个穗部性状无显著相关。
本文研究结果表明,玉米亲本的表观遗传多态性特别是DNA甲基化水平的差异对杂种优势的预测具有一定意义,同时基于亲本CHG甲基化的遗传距离与行粒数和穗粒数的相关性也意味着杂种优势的产生受到了表观遗传机制的调控。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S513
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