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利用分子标记划分玉米杂种优势群及定位农艺性状QTL

滕文涛  
【摘要】:玉米杂种优势群及其模式的研究对于指导玉米自交系的选育和提高组配玉米杂交种的效率具有重要意义,是玉米育种的重要基础性工作;玉米重要性状QTL定位是利用分子标记辅助选择的前提条件,对于提高育种准确性和预见性有重要意义。本论文的目的是,以我国主要玉米杂交种的亲本为材料,利用SSR标记的遗传距离划分优良玉米种质的杂种优势群,分析我国玉米杂种优势群及其模式的变化趋势。以玉米杂交种豫玉22的RlLs群体为材料,在分子标记作图的基础上,利用混合线性模型的复合区间作图法对玉米重要性状进行QTL定位,并分析其遗传效应。本论文的主要结论如下: 基于SSR标记的遗传距离,发现来源于美国玉米杂交种的六个优良自交系与热带自交系聚为一类,从分子水平证明这些自交系可能带有热带玉米种质的血缘,并首次将其命名为温热Ⅰ群。在遗传距离为0.92时,将88份优良自交系划分为7个杂种优势群:Reid群、Lancaster群、自330群、唐四平头群、温热Ⅰ群、E28群和其它群。在20世纪90年代初期,我国主要的杂种优势群为Lancaster、Reid、唐四平头、自330和E28;21世纪初则为Reid、温热Ⅰ、自330、唐四平头和Lancaster。以wilk's Lambda(∧)作为判定变量的鉴别能力标准,通过逐步判别分析,发现在88份自交系材料的660个位点中,有24个SSR位点对于划分杂种优势群有显著地鉴别能力,利用这些标记可以简化划分杂种优势群的程序。 根据分子标记划群的结果以及杂交种的亲本组成和种植面积,发现十年来我国玉米杂种优势模式发生了一定的变化,主要表现在两个方面:从上世纪九十年代中期开始,随着温热Ⅰ群的利用,出现了两种新的杂种优势模式:Reid×温热Ⅰ和自330×温热Ⅰ。它们呈明显上升的趋势,已成为21世纪初我国主要杂种优势模式;在20世纪90年代初期,我国主要的五种杂种优势模式为Reid×唐四平头、自330×Lancaster、Lancaster×唐四平头、Lancaster×E28和Reid×自330:而到21世纪初,我国的主要杂种优势模式则为Reid×温热Ⅰ、Reid×自330、Reid×唐四平头、自330×温热Ⅰ和Lancaster×唐四平头。 以294份豫玉22的RlLs群体为材料,利用以混合线性模型为基础的复合区间作图法,在同一模型条件下分析了包括上位性效应在内的各类遗传效应及其与环境的互作效应。在影响株高及相关性状的变异中,上位性效应贡献率为15.45%-20.51%;加性效应贡献率为47.84%-58.02%;上位性QTL与环境互作的贡献率很小。加性效应在解释株高表型变异上占绝对优势,但上位性效应也具有很重要的作用。植株叶片数、地上节间数和地上节间长的QTL与株高的QTL存在显著的相关性,并具有明显的一因多效性。虽然每一株高QTL都能引起株高的变异,但引起株高变异的原因是不相同的。 在影响产量及相关性状的变异中,加性效应所能解释的表型变异在20.28%-49.07%之间;上位性效应所能解释的表型变异在13.33%-30.53%之间。上位性在影响产量及相关性状方面均起到非常重要的作用。大多数上位性QTL在单个位点主效应不显著,本身对性状表达没有效应,但通过位点间的互作影响性状的表现,而主效QTL有很大的比例参与上位性QTL的互作。主效QTL、 中国农业大学博士学位论文 摘要 上位性QTL与环境都存在一定程度的互作,但贡献率相对较小。影响豫玉22的RIL群体的产量 构成因子的QTL分析结果与双亲表现型的优势互补相同,从分子标记的水平提供了杂交种选配要 遵循双亲优势互补原则的证据。 关键词:玉米,分子标记,杂种优势群,杂种优势模式,重组自交系,数量性状位点 ~、,·


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