论文部分内容阅读
玉米株型相关性状是影响产量的重要组成因素之一,提高玉米抗倒能力是耐密性育种的必要研究工作。株高、穗位高、雄穗主轴长、雄穗分支数、穗上叶片数作为玉米株型关键构成因子,在株型改良育种中扮演着重要角色。开展玉米株高、穗位高、雄穗主轴长等株型相关性状的遗传机制研究,对于玉米育种中的抗倒、耐密新品种培育具有十分重要的意义。本研究以玉米自交系Mo17、齐319和黄早四为亲本构建两套F2:3群体为试验材料,结合高密度SNP标记的基因型和表型鉴定结果,规模化鉴定出一批控制玉米株型相关性状的QTL,主要研究结果如下:1.针对Mo17×黄早四和齐319×黄早四的F2:3群体:表型鉴定结果显示株高与穗位高、雄穗主轴长、雄穗分支数均呈极显著正相关关系,穗位高与雄穗分支数呈极显著正相关。株型相关性状表现出正态分布趋势,符合数量性状特征。2.利用完备区间作图法,分别对两套F2:3群体进行QTL定位。针对Mo17×黄早四的F2:3群体:一共定位到26个控制株高、穗位高、雄穗主轴长等株型相关性状的QTL,其中株高检测到5个QTL;穗位高检测到17个QTL;雄穗主轴长检测到2个QTL;穗上叶片数检测到2个QTL。这些QTL分布在除第5条染色体外的另外9条染色体上,第一条染色体检测到4个QTL;第二条染色体检测到4个QTL;第三条染色体检测到3个QTL;第四条染色体检测到3个QTL;第六条染色体检测到6个QTL;第七条染色体检测到1个QTL;第八条染色体检测到2个QTL;第九条染色体检测到1个QTL;第十条染色体检测到2个QTL。单个QTL可解释2.66%～19.17%的表型变异;其中有4个QTL的表型贡献率大于10%,分别是q PH1-1(13.60%)、q PH8(19.17%)、q TTL6(13.35%)、q EN10(10.88%)。针对齐319×黄早四的F2:3群体:一共定位到23个控制株高、穗位高、雄穗主轴长等株型相关性状的QTL,其中检测到株高相关QTL 2个;穗位高QTL 6个;雄穗主轴长QTL 2个;雄穗一级分支数QTL 1个,穗上叶片数QTL 12个。这些QTL分别位于除第7染色体外的另外9条染色体上,第一条染色体4个;第二条染色体2个;第三条染色4个;第四条染色体4个;第五条染色体2个;第六条染色体1个;第八条染色体3个;第九条染色体1个;第十条染色体2个。单个QTL可解释2.03%～16.60%的表型变异;其中有5个QTL的表型贡献率大于10%,分别是q PH3(11.01%)、q PH9(15.60%)、q EH1-1(16.60%)、q TTL3(13.67%)、q TTL3(14.10%)。在第8号染色体上标记S＿129036404-S＿129060152区域内检测出一个同时控制雄穗主轴长和穗上叶片数的QTL,可分别解释11.25%的雄穗主轴长变异和6.91%的穗上叶片数变异,表现出一因多效现象。3.在研究HM、HQ群体中,通过对株高、穗位高、穗上叶片数等5个株型相关性状已定位出49个QTL的进一步研究分析,LOD值≥4.0时,共检测出9个“一致性QTL”。分别分布在第1、2、4、6、8、10染色体上,其中在第1号染色体上控制穗位高的“一致性QTL”有1个;在第2号染色体上控制穗位高、穗上叶片数的“一致性QTL”有1个;在第4号染色上体之间控制穗位高、穗上叶片数的“一致性QTL”有3个;在第6号染色体上控制雄穗主轴长的“一致性QTL”有1个;在第8号染色体上控制穗位高、穗上叶片数的“一致性QTL”有2个;在第10号染色体上控制穗上叶片数“一致性QTL”有1个。4.针对本研究所定位出49个的QTL,结合玉米、水稻和高粱公共数据库,生物信息学分析发现,在所检测的49个QTL区域内,检测出47个基因,线性比对发现其中31个基因有明确的功能注释。共存在7个疑似候选基因,其中3个基因同时在水稻和高粱中均有同源基因,具有参与细胞生长和发育的功能。包括GRMZM2G145905位于第8染色体的QTL(S96825065-S97203803)区域内,具有编码植物蛋白的功能;在第1染色体的QTL(S239978231-S240218640)区域内存在一个编码氧化还原酶基因GRMZM2G068328,在第1染色体的QTL(S14752449-S15129113)区域内存在一个编码蛋白水解酶的基因GRMZM2G162800。这3个基因可作为控制株型性状变异的疑似关键基因,能够为后续的候选基因克隆和基因功能研究提供新的研究靶标。这些研究结果将为进一步解析玉米株型相关性状变异的分子遗传机制提供支持;为玉米理想株型改良,提高抗倒伏、耐密植的玉米新品种选育提供理论支撑。