【摘 要】
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玉米（Zea mays L.）是最重要的作物之一,不仅可以作为粮食作物和优质饲料,还可以作为重要的工业原料。倒伏是由基因、环境以及栽培条件共同作用造成的复杂性状,属于数量性状,具有复杂的遗传机理。虽然已经有研究定位到与玉米茎秆强度相关的QTL,并获得了与玉米强度相关的分子标记信息,但是玉米茎秆强度的调控机理仍然不清楚,还有大量与玉米茎秆强度相关的QTL和基因未被挖掘。因此探究茎秆强度的调控机理,开
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玉米（Zea mays L.）是最重要的作物之一,不仅可以作为粮食作物和优质饲料,还可以作为重要的工业原料。倒伏是由基因、环境以及栽培条件共同作用造成的复杂性状,属于数量性状,具有复杂的遗传机理。虽然已经有研究定位到与玉米茎秆强度相关的QTL,并获得了与玉米强度相关的分子标记信息,但是玉米茎秆强度的调控机理仍然不清楚,还有大量与玉米茎秆强度相关的QTL和基因未被挖掘。因此探究茎秆强度的调控机理,开发与抗倒伏相关的分子标记,对玉米抗倒伏性状的改良具有重要的意义。本实验以3705I（易倒伏自交系）和LH277（抗倒伏自交系）作为双亲构建了作图群体,选用茎秆表皮穿刺强度（RPR）性状作为指标,进行了抗倒伏相关性状QTL的定位研究以及候选基因的挖掘,同时开发了与之相关的分子标记。主要研究结果如下:1、对筛选到的10个与倒伏相关的玉米自交系进行了多年多点的表型观察,从中筛选到了3705I（易倒伏自交系）和LH277（抗倒伏自交系）,发现在抽穗期之前,3705I和LH277主穗下所有茎节茎秆表皮穿刺强度迅速增长,而且LH277的增长速率明显高于3705I,从抽穗期之后,3705I和LH277主穗下所有茎节茎秆表皮穿刺强度增长缓慢基本不增长。2、通过木质素染色和细胞壁组分含量测定,发现两个自交系3705I和LH277茎秆中的纤维素和半纤维素含量差异不大,而LH277茎秆中的木质素含量明显高于3705I中。3、通过利用扫描电子显微镜,发现LH277相对与3705I具有更厚的表皮厚壁组织、表皮厚壁组织细胞壁厚度、维管束鞘厚度及维管束鞘细胞壁厚度,加厚的次生壁使得整个细胞腔几乎被挤压消失。4、以3705I（易倒伏自交系）和LH277（抗倒伏自交系）作为双亲构建F2和F2:3群体,通过四个群体的QTL定位共检测到14个QTL,可解释RPR表型变异4.14～15.89%,其中qRPR1-3和qRPR3-1解释的表型变异超过了10%,而且在多个环境下均检测到比较稳定,作为主效QTL,进行进一步的精细定位。5、根据3705I和LH277重测序结果,我们在QTL qRPR1-3初定位区间内开发了12个In Del和1个CAPS多态性分子标记。在QTL qRPR3-1初定位区间9个In Del和1个CAPS多态性分子标记。用于进一步的精细定位。6、通过BC5F1、BC7F1和BC9F1世代的连续精细定位,将qRPR1-3从最初26 Mb的区间缩小到mmc0041与3L1-244.1分子标记之间,物理距离约为906 kb,通过比对V4版B73参考基因组,共发现14个候选基因。7、通过BC5F1、BC7F1和BC9F1世代的连续精细定位,将qRPR3-1从最初4.5 Mb的区间缩小到Snp3和1027分子标记之间,物理距离为550 kb。通过比对V4版B73参考基因组,共发现12个候选基因。8、通过qRT-PCR,对12个候选基因进行了表达量分析,结合双亲茎秆表皮穿刺强度的变化趋势,以及序列差异预测Zm00001d039637可能是造成茎秆表皮穿刺强度出现差异的候选基因。
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