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出苗率与出苗速率是影响植株成苗、决定作物产量高低的重要因素,同时也是判断种子质量,幼苗活力的要素。本研究期望通过关联分析的方法检测与玉米出苗速率关联的分子标记,挖掘与玉米出苗速率相关的功能位点,为培育出具有出苗快、出苗整齐度高和耐深播特性的玉米新品种提供一定理论依据。研究取得结果如下:
1.研究明确了玉米自交系出苗速率相关指标的关系。不同播深下玉米自交系出苗时间与初始出苗时间显著正相关,与中胚轴长、胚芽鞘长(5cm时未达到显著相关)、苗长极显著负相关;初始出苗时间与中胚轴长、胚芽鞘长(5cm时未达到显著相关)、苗长达到极显著负相关;3cm播深时中胚轴长与胚芽鞘长、苗长无显著相关性,5cm播深时中胚轴长与胚芽鞘长达到显著负相关,与苗长无显著相关性;胚芽鞘长与苗长达到显著正相关。两种播深下的各性状相关性达到极显著相关。
2.逐步回归分析确定出苗时间与出苗整齐度和中胚轴长具有较强相关性,可以用这几个性状对出苗速率进行评价分析。建立了玉米自交系在3cm、5cm两种播深下的出苗率、出苗时间、出苗整齐度和幼苗形态建成中胚轴长度的分类评价体系。找到两种播深下出苗速率都快的材料6个,两种播深下出苗速率都慢的材料16个。利用各性状的数值范围对自交系群体进行分类评价。该评价在实际的育种和科研工作中有一定的使用价值。
3.玉米自交系出苗速率相关性状的SNP关联分析。利用均匀分布于玉米基因组的40,556个SNP标记对玉米自交系进行出苗时间、中胚轴和出苗整齐度的全基因组关联分析,找到-Log(p)值较高的SNP。研究结果:3cm播深时与出苗时间相关的8个SNP,主要位于1、4、9号染色体上;5cm播深时与出苗时间相关的3个SNP,主要位于2、5、4号染色体上;与出苗时间绝对差值相关的34个SNP,主要位于4、6、8号染色体上。3cm播深时与中胚轴相关的1个SNP,位于9号染色体上;5cm播深时与中胚轴相关的9个SNP,位于1、2、5、4、10号染色体上;与中胚轴长度绝对差值相关的2个SNP,位于3、10号染色体上。3cm播深时与出苗整齐度相关的29个SNP,位于1、2、3、4、5、7、9、10号染色体上;5cm播深时与出苗整齐度相关的28个SNP,位于1、2、3、4、8号染色体上。
4.对重要的SNP标记所关联的基因进行注释。2种播深下,出苗速率与显著的SNP标记连锁的基因主要与植物的生长发育、光反应、糖类代谢、植物抗逆过程的酶类相关。其中GRMZM2G181028基因也称为ZmPhyA2,决定种子萌发的光受体是PHYA,PHYA控制胚轴反应以及介导远红光信号下幼苗的去黄化;GRMZM2G055331连锁,预测其编码磷酸蔗糖合酶(SPS),SPS还参与植物的生长的产量的形成,并在植物的抗逆过程中起重要作用;GRMZM2G448834其预测编码与次级细胞壁相关糖基转移酶家族蛋白,可能参与中胚轴细胞伸长过程中细胞壁的松弛和重构有关。
1.研究明确了玉米自交系出苗速率相关指标的关系。不同播深下玉米自交系出苗时间与初始出苗时间显著正相关,与中胚轴长、胚芽鞘长(5cm时未达到显著相关)、苗长极显著负相关;初始出苗时间与中胚轴长、胚芽鞘长(5cm时未达到显著相关)、苗长达到极显著负相关;3cm播深时中胚轴长与胚芽鞘长、苗长无显著相关性,5cm播深时中胚轴长与胚芽鞘长达到显著负相关,与苗长无显著相关性;胚芽鞘长与苗长达到显著正相关。两种播深下的各性状相关性达到极显著相关。
2.逐步回归分析确定出苗时间与出苗整齐度和中胚轴长具有较强相关性,可以用这几个性状对出苗速率进行评价分析。建立了玉米自交系在3cm、5cm两种播深下的出苗率、出苗时间、出苗整齐度和幼苗形态建成中胚轴长度的分类评价体系。找到两种播深下出苗速率都快的材料6个,两种播深下出苗速率都慢的材料16个。利用各性状的数值范围对自交系群体进行分类评价。该评价在实际的育种和科研工作中有一定的使用价值。
3.玉米自交系出苗速率相关性状的SNP关联分析。利用均匀分布于玉米基因组的40,556个SNP标记对玉米自交系进行出苗时间、中胚轴和出苗整齐度的全基因组关联分析,找到-Log(p)值较高的SNP。研究结果:3cm播深时与出苗时间相关的8个SNP,主要位于1、4、9号染色体上;5cm播深时与出苗时间相关的3个SNP,主要位于2、5、4号染色体上;与出苗时间绝对差值相关的34个SNP,主要位于4、6、8号染色体上。3cm播深时与中胚轴相关的1个SNP,位于9号染色体上;5cm播深时与中胚轴相关的9个SNP,位于1、2、5、4、10号染色体上;与中胚轴长度绝对差值相关的2个SNP,位于3、10号染色体上。3cm播深时与出苗整齐度相关的29个SNP,位于1、2、3、4、5、7、9、10号染色体上;5cm播深时与出苗整齐度相关的28个SNP,位于1、2、3、4、8号染色体上。
4.对重要的SNP标记所关联的基因进行注释。2种播深下,出苗速率与显著的SNP标记连锁的基因主要与植物的生长发育、光反应、糖类代谢、植物抗逆过程的酶类相关。其中GRMZM2G181028基因也称为ZmPhyA2,决定种子萌发的光受体是PHYA,PHYA控制胚轴反应以及介导远红光信号下幼苗的去黄化;GRMZM2G055331连锁,预测其编码磷酸蔗糖合酶(SPS),SPS还参与植物的生长的产量的形成,并在植物的抗逆过程中起重要作用;GRMZM2G448834其预测编码与次级细胞壁相关糖基转移酶家族蛋白,可能参与中胚轴细胞伸长过程中细胞壁的松弛和重构有关。