玉米散粉期的基因定位與全基因組選擇研究.pdf

1、玉米(Zea.mays.L)作為我國總產(chǎn)量最高的糧食作物，其產(chǎn)量和品質(zhì)的提高是保障我國糧食安全的重大舉措。全基因組選擇(Genomic Selection，GS)首先利用訓(xùn)練群體估計分子標(biāo)記效應(yīng)，然后利用覆蓋基因組的分子標(biāo)記來計算預(yù)測群體的重要農(nóng)藝性狀的基因組估計育種值，從而實(shí)現(xiàn)對育種材料的篩選，因而GS在玉米的商業(yè)化育種中具有廣闊的應(yīng)用前景。本研究利用骨干自交系PH4CV為父本，鄭58為母本，構(gòu)建481份BC1F3遺傳家系。通過201

2、6和2017年北京順義和新疆昌吉的散粉期表型鑒定和玉米55K芯片基因型鑒定，進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析和GS分析，主要研究結(jié)果如下:
　　1.利用兩年兩點(diǎn)散粉期最佳線性無偏估計值(Best Linear Unbiased Estimation，BLUE)和基因型數(shù)據(jù)進(jìn)行遺傳方差分解，發(fā)現(xiàn)在散粉期遺傳變異中，加性方差占據(jù)77.6％，加加互作方差占14.3％，顯顯互作方差占5.6％，不存在加顯互作方差，說明在該群體中散粉期性狀主要受到基因加

3、性效應(yīng)影響，非加性效應(yīng)并不明顯。同時，利用GWAS方法對數(shù)量性狀位點(diǎn)(Quantitative Trait Locus，QTL)進(jìn)行定位，在第2和第9號染色體發(fā)現(xiàn)顯著關(guān)聯(lián)的單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)。選擇關(guān)聯(lián)分析結(jié)果中-log10(P)大于3.5的標(biāo)記作為自變量進(jìn)行多元線性回歸分析，發(fā)現(xiàn)顯著關(guān)聯(lián)的標(biāo)記Chr2_56238969、Chr9154782803分別解釋7.5％和5.1％的表型變異，分別位于第2號染色體54.2-59.6Mb和第9號染色

4、體150.5-154.8Mb的區(qū)間內(nèi)，這兩個區(qū)間可能存在和散粉期表型顯著關(guān)聯(lián)的基因。
　　2.根據(jù)遺傳方差分解結(jié)果，當(dāng)利用包含加性效應(yīng)的AM，包含加顯效應(yīng)ADM，包含加性上位性效應(yīng)AEM和加顯上位性效應(yīng)的ADEM模型來評價GS的預(yù)測準(zhǔn)確性時，發(fā)現(xiàn)散粉期性狀預(yù)測準(zhǔn)確性(Prediction Accuracy,PA)分別為0.749，0.753，0.749和0.748。當(dāng)把QTL定位分析中挖掘的兩個顯著關(guān)聯(lián)標(biāo)記作為固定效應(yīng)時，以上四個

5、模型的PA分別為0.762，0.763，0.762和0.760。通過雙因素方差分析，發(fā)現(xiàn)四個模型之間不存在顯著差異，但對于每個模型，把顯著標(biāo)記作為固定效應(yīng)可以極顯著提高預(yù)測準(zhǔn)確性。對16BJ，16XJ，17BJ，17XJ中的每個環(huán)境進(jìn)行單獨(dú)分析，利用AM模型的PA分別為0.512，0.634，0.699和0.705。把顯著關(guān)聯(lián)標(biāo)記作為固定效應(yīng)后，PA分別為0.526，0.642，0.715和0.714。在多環(huán)境預(yù)測時，基因型和環(huán)境互作模