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玉米茎秆强度QTL定位研究

刘小刚  
【摘要】:玉米(Zea mays L.)是禾本科玉蜀黍族玉蜀黍属玉米种。从种植面积和总产量方面,玉米已成为世界第一大粮食作物。而玉米生产中,倒伏现象已经成为影响玉米高产、稳产的重要因素。开展玉米茎秆强度遗传学的系统研究,为玉米抗倒伏育种提供有效参考,对玉米生产具有重大意义。本试验以B73与By804和郑58与HD568创建重组自交系群体为材料,在不同环境、不同生育时期对地上部第三节间进行茎秆穿刺强度测定,利用SNP分子标记构建分布均匀、覆盖全基因组的分子标记连锁图谱,并结合多年多点试验数据,发掘不同环境下均能够稳定表达的主效QTL。研究结果如下: 1、随着玉米生育时期的推进,茎秆强度在大喇叭口期至吐丝期阶段增强2~3倍,吐丝期后变化幅度较小,而吐丝期后30天至40天亲本及RIL群体茎秆穿刺强度(Rind penetrometerresistance,RPR)达到最大。并且RIL群体家系存在明显的超高亲现象。联合方差分析结果表明,环境、家系、时期对茎秆强度具有显著性影响,不同因素间互作对RPR也存在显著性影响。两群体茎秆强度狭义遗传率分别为71.53%和75.58%,说明其具有较强的遗传基础且群体间结果一致。 2、通过对不同群体进行遗传模型分析,表明RPR遗传符合3对加性-上位性主基因+加性多基因遗传模型。茎秆强度同时受到主效基因和微效多基因控制,且在特定环境下主基因与多基因具有相近的遗传效应。 3、群体Ⅰ(B73×By804RIL)于不同年份中分别检测到20、17和18个单效应QTL。单个QTL表型贡献率变化范围为4.98%~13.81%。存在某些表型贡献率较低的QTL,说明可能有微效基因参与控制RPR。通过对群体ⅠBLUP预测值进行QTL定位分析,共定位到24个单效应QTL,并在吐丝期后20天检测到6个QTL;参与上位性互作的22个位点中,有7个位点存在单效应QTL,说明某些QTL对RPR具有复杂的作用方式;6号染色体标记区间SNP1950-SNP1953在多环境下11个时期内均发现QTL存在,其中5个时期定位到的QTL贡献率大于10%,表明可能在该区间存在控制RPR的主效基因。 4、群体Ⅱ(郑58×HD568RIL)在不同环境下共检测到37个QTL,表型贡献率变化范围为4.08%~12.67%。BLUP预测值经定位分析共检测到31个QTL,其中在吐丝期后30天定位到10个QTL,贡献率累加后可解释59.20%的表型变异;所有检测到的5个上位性QTL中,有3个为7号和8号染色体不同位点间的互作;该群体检测到的QTL多位于4号和5号染色体上。 5、2012年冬吐丝期后30天,群体Ⅰ与群体Ⅱ在相同标记区间内检测到QTL,且不同群体间其均来源于茎秆强度高的亲本。


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