玉米单倍体雄穗自然加倍能力的遗传解析

【摘要】：玉米单倍体自然加倍是提高双单倍体育种效率的关键因素,但玉米单倍体雄穗自然加倍的效率远低于雌穗,所以本研究主要是针对玉米单倍体雄穗自然加倍性状。本试验选用郑58和B73两个自交系作为亲本构建F_(2:3)单倍体家系,在三个环境下对雄穗主轴长、雄穗一级分枝数、雄穗二级分枝数、雄穗总分枝数、露药率、露药得分、露粉率、露粉得分共计8个性状进行调查研究。通过完备区间作图法(Inclusive Composite Interval Mapping,ICIM)进行性状的QTL(Quantitative trait locus)定位研究,使用岭回归BLUP(Ridge regression best linear unbiased prediction,RR-BLUP)模型进行全基因组选择。主要研究结果如下:(1)相关性分析表明单倍体雄穗总分枝数、雄穗一级分枝数及雄穗二级分枝数之间存在极显著正相关,露药率、露药得分、露粉率及露粉得分之间存在极显著正相关。8个性状的遗传力均大于0.80,可以表明性状受遗传因素影响较大。(2)三个环境及联合环境下共检测到6个调控单倍体雄穗主轴长的QTL位点,其中q TL4-1、q TL4-2与q TL4-3为主效QTL。(3)三个环境及联合环境下共检测到8个雄穗一级分枝数QTL位点,其中q TPBN1-2、q TPBN4-1、q TPBN4-2与q TPBN5-1为主效QTL位点。三个环境及联合环境下检测到7个单倍体雄穗二级分枝数QTL位点,表型贡献率介于5.28～7.58%之间,说明单倍体雄穗二级分枝数是由微效多基因控制。三个环境及联合环境下检测到9个单倍体雄穗总分枝数QTL位点,其中q TBN4-1与q TBN4-2为主效QTL位点。雄穗一级分枝数、雄穗二级分枝数、雄穗总分枝数三个性状在1号染色体bin1.03-bin1.04区间、3号染色体bin3.03区间、4号染色体bin4.05区间、5号染色体bin5.02区间,存在一因多效位点。(4)三个环境及联合环境下检测到6个单倍体露药率QTL位点,q AR4-1在呼图壁2环境下表型贡献率为11.99%,在三个环境总体条件下表型贡献率为5.97%,说明环境对此位点控制的露药率表型影响较大。三个环境及联合环境下露药得分检测到3个QTL位点,其中q AS5-1与q AS5-2为主效位点。(5)三个环境及联合环境下露粉率检测到7个QTL位点,q PR4-1在呼图壁2环境下表型贡献率为10.23%,在联合环境条件下表型贡献率为5.75%,说明此位点在控制露粉率时受环境影响较大。三个环境及联合环境下露粉得分检测到4个QTL位点,不存在主效QTL位点,说明是由微效多基因控制的。露药露粉性状在2号染色体bin2.08区间、3号染色体bin3.09区间、4号染色体bin4.08区间、5号染色体bin5.05区间,存在一因多效位点。(6)全基因组选择结果显示,对不同参考群体大小预测精度进行测定,均在参考群体占总体60%时达到相对较高的预测精度。对不同SNP标记数目预测精度进行分析,均表现为在SNP标记数目为500个时达到相对较高预测精度。