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超甜玉米可溶性糖含量及产量因子QTL分析

祁新  
【摘要】: 超甜玉米是甜玉米的一种,具有甜、粘、嫩、香的特点,经济价值和营养价值较高,是一种菜果兼用的食品,俗称“水果之王”。随着人民生活水平的提高,对超甜玉米品质的要求也越来越高。如何在提高超甜玉米产量的同时,尽快改良可溶性糖含量、柔嫩性和果皮厚度等品质性状成了育种者集中关注的问题。虽然传统的遗传改良方法在超甜品种改良中起重要作用,但育种效率低,周期长。现代DNA标记技术的发展,为育种者提供了快速、准确改良品质性状的选择方法。 本研究以吉林农业大学特用玉米研究所超甜玉米自交系吉557(sh_2)和吉165(sh_2)为亲本,组配含有208个F_2群体,利用SSR分子标记,构建遗传图谱,采用Mapmaker/QTL软件进行籽粒可溶性糖含量及产量相关性状QTL的定位和效应分析,为进一步开展分子标记辅助选择和籽粒可溶性糖含量QTL的精细定位提供依据。主要研究结果如下: 1.作图亲本间DNA标记多态性 使用450对SSR引物对吉557和吉165作图亲本进行了多态性筛选,其中121对引物在双亲间具有多态性,共显性标记位点占引物总量的26.9%。亲本吉557和吉165间的DNA标记多态性较高,吉557与吉165杂交后代是比较理想的作图群体。 2.作图亲本与F_(2:3)家系的性状表现 自交系吉557可溶性糖含量6.38%,穗长13.8cm,穗粗4.18cm,穗行数16.4,籽粒长度1.11cm,籽粒宽度0.62cm,百粒重12.3g;自交系吉165可溶性糖含量16.42%,穗长13.6cm,穗粗2.94cm,穗行数12.6,籽粒长度0.66cm,籽粒宽度0.57cm,百粒重6.2g。两亲本可溶性糖含量、穗粗、籽粒长度、籽粒宽度和百粒重性状差异较大。 208个F_(2:3)家系可溶性糖含量均值为11.37%,变幅4.46-17.81%;穗长均值为14.75cm,变幅6.5-26.5cm;穗粗均值为3.78cm,变幅2.12-4.68cm;穗行数均值为15.6,变幅8-22;籽粒长度均值为0.91cm,变幅0.61-1.22cm;籽粒宽度均值为0.64cm,变幅0.51-0.92cm;百粒重均值为10.05g,变幅为4.3-16.3。F_(2:3)家系的7个性状均表现超双亲的超亲分离。 3.超甜玉米遗传连锁图谱 利用F_2群体的121个SSR标记位点进行遗传连锁分析,构建的超甜玉米遗传连锁图包括10个连锁群和113个SSR标记位点,连锁群长度2.2-65.3cM,连锁群长度为1470.9cM,标记间的平均距离为13.02cM。该图与已经发表的玉米分子遗传图谱基本一致。其中25个标记(20.7%)表现为显著的偏分离(1:2:1)。 4.超甜玉米可溶性糖含量及其它性状的QTL的效应与来源 采用Mapmaker/QTL软件,发现11个影响超甜玉米籽粒可溶性糖含量的QTL;这些QTL所解释的可溶性糖含量的遗传变异幅度在3.5-20.3%,共解释总变异的63.7%;phi101049附近位点的ssc3能解释可溶性糖含量变异最大,为20.3%,是一个主效QTL。 影响穗长的QTL有5个;这些QTL所解释的穗长的遗传变异幅度在7.5-21.3%,共解释总变异的33.9%;phi055附近位点的el1能解释穗长变异最大,为21.3%,是一个主效QTL。 影响穗粗的QTL有4个;这些QTL所解释的穗粗的遗传变异幅度在6.8-15.4%,共解释总变异的45.3%。 影响穗行数的QTL有3个;这些QTL所解释的穗行数的遗传变异幅度在4.7-14.8%,共解释总变异的25.2%。 影响粒长的QTL有7个;这些QTL所解释的粒长的遗传变异幅度在7.3-22.2%,共解释总变异的47.6%;bnlg1953和phi059附近位点的kl2和kl6能解释粒长变异的21.5%和22.2%,是二个主效QTL。 影响粒宽的QTL有4个;这些QTL所解释的粒宽的遗传变异幅度在5.9-17.8%,共解释总变异的48.5%。 影响百粒重的QTL有5个;这些QTL所解释的百粒重的遗传变异幅度在4.6-24.2%,共解释总变异的63.6%;bnlg2077附近位点的100kw1能解释百粒重变异的24.2%,可能是一个主效QTL。 umc2049位点附近区域同时检测到控制穗粗和粒长的QTL,phi093位点附近区域同时检测到控制粒长和百粒重的QTL。 5.超甜玉米可溶性糖含量及其它产量相关性状QTL作用方式 在可溶性糖含量QTL中,表现加性效应QTL有2个,占总数的18.2%,部分显性效应为3个,占27.3%,显性效应QTL有3个,为总数的27.3%,超显性效应QTL有3个,为总数的27.3%,表明加性效应、显性效应、部分显性效应和加性效应在超甜玉米籽粒可溶性糖含量的遗传中均起着重要作用。 在产量相关性状QTL中,表现加性效应QTL有5个,占总数的17.8%,部分显性效应为13个,占46.4%,显性效应QTL有9个,为总数的32.1%,超显性效应QTL有1个,为总数的3.6%,表明显性效应和部分显性效应在超甜玉米产量相关性状的遗传中起重要作用。


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