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两个玉米RILs群体穗部相关性状的QTL定位与分析

崔新建  
【摘要】:玉米是我国重要的粮食、饲料和经济作物,对国民经济的发展和社会的稳定起到不容忽视的重要作用。果穗是玉米最重要的收获器官,也是决定玉米产量的重要因素。因此,定位和克隆控制玉米穗部性状基因的研究对于提高玉米产量具有十分重要的意义。本研究以自交系豫87-1分别与豫82、综3杂交所衍生的两套RILs群体(Pop.1和Pop.2)为材料,通过3个地点表型性状的鉴定,利用SNP标记构建的高密度遗传图谱,采用复合区间作图法对6个穗部性状进行QTL定位及分析;采用基于混合线性模型的复合区间作图法对穗部性状的上位性及与环境的互作效应进行了分析,筛选出在多个地点及两个群体间控制穗部性状的稳定主效QTL;采用元分析方法对穗部性状进行“一致性”QTL分析。主要研究结果如下:1、构建了两张分别包含1179和1243个SNP标记的遗传连锁图谱,覆盖玉米的10条染色体,图谱总长度分别为1884.8cM和1864.0cM,标记平均间距分别为1.599c M和1.500cM。将两张遗传图谱整合成一张包含有1890个SNP标记、总长为1928.396cM、平均间距为1.020 cM的整合图谱。2、两套RILs群体3个地点穗部性状的表型分析的结果表明,两个群体的各个性状在所有的环境下均存在单向或双向超亲分离,并呈现连续变化,符合正态分布趋势。在相关性分析中,除了穗行数和行粒数以及行粒数与轴粗间没有达到显著相关关系,其他性状间均达到显著或极显著相关水平。3、利用复合区间作图法对,两个RILs群体3个环境6个穗部性状进行了QTL定位分析,共检测到164个QTLs,控制穗长、穗粗、穗行数、行粒数、轴粗和百粒重的QTL分别有31、31、27、24、32、和19个,单个QTL的贡献率在5.01%-24.31%,其中,贡献率大于10%的主效QTL分别有8、6、7、3、7和4个。在两个以上环境定位到相同区间的QTL有14个,其中至少在一个环境下贡献率大于10%的有7个,分别是位于第2染色体上控制穗长的QTLs 1个和控制穗行数的QTLs 1个、位于第4染色体上控制百粒重的QTLs 1个以及位于第1和第2染色体上控制轴粗的QTLs 4个。两套RILs群体QTL上位性互作分析表明,虽然QTL之间存在有上位性互作,但是解释的表型变异不大。4、利用元分析软件BioMercator4.2进行一致性QTL分析结果表明,共鉴定出25个mQTL,共有89个相关的QTLs位于mQTL区域中。每个mQTL整合了2-7个QTL,控制1-5个性状,其中7个mQTL具有群体间一致性QTLs,并且至少一个群体QTL贡献率大于10%的mQTL有5个,它们分别是分布在第1染色体上区间PZE-101144216~PZE-101144740(bin1.06)和第6染色体上区间PZE-106083335~PZE-106077743(bin6.05)整合的穗行数QTLs,处于第4染色体上区间PZE-104016174~PZE-104032151(bin4.03-4.04)和第8染色体上区间PZE-108086184~PZE-108089808(bin8.05-8.06)整合的穗长QTLs以及位于第4染色体上区间PZE-104035759~PZE-104123974(bin4.05-4.06)整合的穗粗QTLs。整合到控制5个穗部性状的mQTL 1个,分布在第1染色体上区间PZE-101233287~SYN22772(bin1.1-1.11),整合到控制4个穗部性状的mQTL 3个,它们分别分布在第4染色体上区间PZE-104016174~PZE-104032151(bin4.03-4.04)、PZE-104035759~PZE-104123974(bin4.05-4.06)、PZE-104118502~PZE-104116111(bin4.08),这些控制多个性状的QTLs彼此紧邻或连锁,组成QTL簇,对其加以利用可以起到多效的目的。


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