基于导入系群体玉米遗传图谱构建及重要农艺性状QTL定位

【摘要】：玉米是一种重要的作物,既可作为粮食作物,也可作为能源作物,为全世界经济的快速发展起着积极地推动和促进作用。协调好玉米株高、穗位高及穗部各性状间的关系可以有效提高玉米单位面积产量,而这些性状是由微效多基因控制的,为了解释产量相关性状的遗传机制,在不同环境条件下,对控制玉米产量性状的遗传基础从分子水平进行研究。本研究以优良玉米自交系PHB1M的株高、穗位高为主要改良目标,以四-287为供体系构建了导入系材料,对骨干玉米自交系的改良,创制新种质及为玉米育种提供新的资源材料;构建了遗传图谱,在四个环境条件下对玉米株高、穗位高、叶片数等7个农艺性状的表型进行鉴定,并进行QTL定位,旨在为玉米品种的遗传改良提供有价值的分子标记以及为候选基因的开发提供理论及技术支撑。其主要研究结果如下:1试验筛选出70对SSR引物和64对SRAP引物组合,利用这些引物对208个玉米导入系群体和亲本进行PCR扩增,共得到793个多态性位点,其中SSR分子标记197个,SRAP分子标记576个,利用JoinMap4.0软件进行连锁分析并得到了一张含10个连锁群的遗传图谱,该图谱全长1917.2cM,包含644个分子标记,其中SSR标记133个,SRAP标记511个,平均间距2.98cM。2利用SPSS18.0软件对208个玉米导入系群体单株在4个环境下检测的株高、穗位高、叶片数、穗长、穗粗、穗行数及百粒重进行正态分布分析,4个环境下7个农艺性状都符合正态分布规律,可进行QTL定位,使用MapQTL 4.0软件,MQM作图法,设定LOD大于3为临界值,对4个环境7个农艺性状进行QTL定位,检测到193个QTLs,分布在除第10连锁群之外的9个连锁群上,其中,控制株高QTL46个、穗位高34个、叶片数32个、穗长17个、穗粗25个、穗行数23个和百粒重QTL16个,为玉米株型及穗部性状的QTL精细定位和基因克隆奠定了基础。3在检测到193个QTLs中有20个在2个环境中可以稳定表达,5个控制株高QTLs、1个控制穂位高QTLs、2个控制叶片数QTLs、3个控制穂长QTLs、5个控制穗粗QTLs、4个控制穗行数QTLs,改良的目标形状株高和穗位高检测到稳定表达的6个QTLs,分别为qPH1-6-5和qPH2-6-6、qPH1-6-6和qPH2-6-7、qPH2-4-5和qPH4-4-3、qPH3-7-6和qPH4-7-11、qPH1-7-11和qPH3-7-8、qEP1-4-2和qEP2-4-1,通过不同环境条件下稳定遗传的QTL位点的检测为分子改良和精细定位提供有价值的参考。4在6个连锁群上,有明显的QTL成簇分布现象,共涉及到42个标记区间,第3连锁群5个,第4连锁群7个,第5连锁群2个,第6连锁群3个,第7连锁群20个,第8连锁群5个,为下一步候选基因的筛选提供了基础。