论文部分内容阅读
玉米农艺性状的遗传基础研究对玉米分子育种有着重要的指导和推动作用。大多数的玉米农艺性状由数量性状位点(QTL)控制,其定位研究的准确度和精度常常受限于作图群体的大小和分子标记的密度。本研究中,我们构建了分别源自郑单958和农大108的1147和887个重组自交系(RILs)群体,对它们进行了3年3点15个性状的表型数据的收集和分析,用Genotyping By Sequence (GBS)方法对它们进行了基因型检测,用sliding window的方法构建了基于SNP标记的高分辨率bin map,用R/qtl软件进行了QTL定位,并用PCR标记对部分QTL进行了实验验证。主要结果如下:1.通过表型分析发现,除郑单958群体中的花丝颜色和农大108群体中的轴色、叶宽及粗缩病抗性性状外,两个群体中的株高、穗位高、相对穗位高、叶长、穗上叶片数、雄穗长、雄穗分枝数、穗长、穗粗、穗行数、单穗重性状都符合正态分布。两个群体中,株高与穗位高、穗位高与相对穗位高、穗粗与穗行数、穗粗与单穗重等都有较强的相关性(r2>0.5);株高与雄穗长、相对穗位高与穗上叶片数、雄穗长和果穗长、穗长与单穗重、穗行数与单穗重等有中等的相关性(r2≈0.4)。2.分别对严格筛选后的826和670个郑单958和农大108RILs进行sliding window分析,得到了分别包含24,322和23,843个bin的bin map.相邻bin之间的平均距离为分别为87kb和91kb。用郑单958群体的bin map进行花丝颜色性状的QTL定位,得到了4个QTL,分别包含玉米花色素苷代谢途径中的P1、pl1、bz1、r1基因;用农大108群体的bin map进行轴色和粗缩病抗性性状的QTL分析,分别检测到了P1基因和qMrddl位点。这些已知功能的基因或位点的精确定位很好地验证了我们的图谱质量。3.通过对12个农艺性状进行QTL分析,在郑单958和农大108群体中分别检测到了120和67个QTL位点,分析发现几乎所有QTL都是微效QTL(效应值<10%),只有农大108群体中的叶宽QTL(qLW4_N)能解释25%左右的表型变异。群体中有相关性的表型间大都有一些重合或紧密连锁的QTL存在。两个群体间,只有3个控制同一性状的QTL有重叠,揭示了玉米农艺性状分子基础的复杂性。4.郑单958和农大108群体中所得QTL物理区间的中位数分别为3.108Mb和2.870Mb。许多QTL与已报道的用较小群体或少量标记进行研究的结果重合,但本研究的物理区间要明显缩小。对所得的QTL进行候选基因分析,发现有部分QTL区间内包含已知功能的控制同一性状的基因,如影响雄穗分枝数的ra1、kn1,影响穗位高或相对穗位高的br1、brd1、nal等;另外,也发现了一些控制类似性状的同源基因,如影响穗上叶片数的zapl,影响穗位高的3A20OX2和ZmELD1,影响雄穗分枝数的ZmALT5等。这些结果显示了我们定位结果的精确度和准确度,预示了用大群体和高密度标记将QTL定位到较小的物理区间并找到候选基因的可能性。5.用PCR标记对郑单958群体中的株高QTLqPHla_Z、穗长QTLqEL3_Z和qEL8_Z,及农大108群体中的叶宽QTLqLW4_N进行验证,确认了这四个QTL的真实性,也再次佐证了我们所得QTL定位结果的准确性。