玉米茎秆抗倒相关性状的遗传效应分析

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jql
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玉米茎秆倒伏是影响玉米高产及限制机械化收获的主要因素。茎秆强度是评价玉米倒伏的重要指标,同时茎秆纤维组分又具有增强茎秆机械强度的功能。因此研究玉米茎秆强度和纤维品质性状的遗传基础,对玉米抗倒伏育种具有重要的现实意义。本研究结合关联分析和连锁分析,对两年两点的茎秆强度性状、纤维品质性状及其它抗倒伏相关性状进行表型测定,利用Genotyping By Sequence(GBS)方法进行基因型分析获得高通量的SNP标记,结合表型数据对抗倒伏性状进行QTL定位分析,研究结果如下:  1.对自然群体抗倒伏性状进行表型鉴定发现,茎秆强度性状在不同年份和密度下的变异系数范围为19.04%~32.72%,纤维品质性状的变异系数范围为7.97%~45.47%。因此,茎秆强度和纤维品质性状的变异程度均较大,表型多样性均较丰富。对自然群体茎秆强度和纤维品质性状在两个种植密度四个环境下均表现优良的自交系进行筛选,纤维素含量均表现较高的自交系有P138、W222和AHU9;茎秆穿刺强度均表现较强的自交系有6103、BM、M131-5、W222和XF27;茎秆弯折强度均表现较强的自交系有WIL901、自330和陕89。  2.利用10,684个高通量SNP标记对自然群体两年抗倒伏性状的表型数据进行全基因组关联分析表明,茎秆穿刺强度、茎秆弯折强度、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、可溶性糖含量、第三节间长、第三节间粗、第四节间长和第四节间粗两年分别检测到92、152、79、66、94、65、85、160、62和88个关联位点,单个位点可解释的表型变异范围为7%~30%。利用BLUP值进行定位分析表明,茎秆穿刺强度、茎秆弯折强度、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、可溶性糖含量、第三节间长、第三节间粗、第四节间长和第四节间粗分别检测到9、52、26、19、21、17、60、35、75和51个关联位点。对BLUP前后的定位结果比较,有15个关联位点与多个环境的共位点一致。  3.对同一性状的共定位区段、多个性状的共定位区段、BLUP重复定位的位点以及与前人共同定位的位点进行候选基因搜索,分别发现8、19、24和12个候选基因,这些基因可能对茎秆强度有重要作用或者参与纤维素和木质素的生物合成过程。  4.利用7,278个bin标记构建总长度为2568.99cM、标记间平均遗传距离为0.35cM的高密度遗传图谱,对RIL群体两年所有表型性状进行连锁分析表明,茎秆穿刺强度、茎秆弯折强度、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、可溶性糖含量、第三节间长、第三节间粗、第四节间长和第四节间粗两年分别检测到5、5、6、6、6、5、3、4、5和7个QTL位点,单个QTLs可解释的表型变异范围为1.39%~24.14%。利用BLUP值进行定位分析表明,茎秆穿刺强度、茎秆弯折强度、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、可溶性糖含量、第三节间长、第三节间粗、第四节间长和第四节间粗分别检测到3、2、3、2、2、3、1、1、1和3个QTL位点,其中,共检测到16个QTL位点与单个环境一致。  5.通过比较两种方法的定位结果,共定位到11个与抗倒伏性状相关的邻近QTL位点。利用BLUP值比较两种方法的定位结果,关联分析定位到的2个位点在连锁分析定位到的位点的区间范围内,分别为RIL群体检测到的与茎秆穿刺强度相关的qRPR1-1,位于bin1.07,物理位置为222.2Mb,物理区间范围为216.33~225.72Mb,自然群体中检测到的chr1_220792711位点在该区间范围内和RIL群体中检测到与纤维素含量相关的qCEL3-1,位于bin3.04,物理位置为38.744Mb,物理区间范围为30.573~40.685Mb,自然群体中检测到的chr3_35801203位点在该区间范围内。这些邻近的QTL位点为环境稳效QTL位点,具有更高的研究价值。  本研究筛选出了茎秆强度和纤维素含量在不同密度条件下均表现优良的自交系,同时结合连锁分析和关联分析两种方法进行定位分析,定位到了控制茎秆强度及纤维品质性状的稳效QTL位点,对今后玉米抗倒遗传改良和育种具有重要意义。
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