玉米耐旱QTL定位和遺傳分析.pdf

1、玉米是重要的糧食、飼料和工業(yè)原料作物。在我國(guó)它是第二大作物，每年種植面積約2400萬公頃，總產(chǎn)量約1.15億噸，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。 干旱是玉米各生長(zhǎng)發(fā)育期經(jīng)常遇到的非生物逆境，也是當(dāng)今世界玉米生產(chǎn)面臨的首要問題。中國(guó)玉米主要分布在北方旱作區(qū)和南方山地，許多玉米產(chǎn)區(qū)缺少可靠的灌溉條件，每年因干旱造成玉米減產(chǎn)10％-15％左右，重者達(dá)20％-30％。干旱已成為我國(guó)玉米生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素。選育優(yōu)良

2、的耐旱玉米雜交種是當(dāng)前玉米遺傳育種的重要目標(biāo)之一。 玉米耐旱性是受多基因控制的數(shù)量性狀，采用傳統(tǒng)的育種方法進(jìn)行玉米耐旱育種效率較低。本研究以我國(guó)推廣面積最大，并具有廣泛生態(tài)適應(yīng)性和較強(qiáng)耐旱性的優(yōu)良玉米自交系X178和美國(guó)玉米帶堅(jiān)桿綜合種類型優(yōu)良自交系B73為試材，配制F2作圖群體，在干旱脅迫與非脅迫條件下，于山西臨汾和海南三亞兩地，調(diào)查F3家系田間抗旱相關(guān)性狀的表型，對(duì)開花期、產(chǎn)量以及株高和穗位高與耐旱性相關(guān)的QTL進(jìn)行了定位和

3、遺傳分析，討論了不同遺傳背景的作圖群體所定位玉米耐旱QTL的一致性和QTL之間的互作對(duì)耐旱性的影響。旨在定位玉米成株期與耐旱性有關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)(QTL)，分析它們的遺傳效應(yīng)，為玉米耐旱性狀的分子標(biāo)記輔助選擇提供遺傳學(xué)理論依據(jù)和分子標(biāo)記。獲得的主要結(jié)果如下： 1.利用121對(duì)SSR引物構(gòu)建了覆蓋玉米基因組1379.5cM的分子標(biāo)記連鎖圖，平均圖距11.4cM，最小圖距1.3cM，最大圖距35.7cM。其中第1染色體有15個(gè)標(biāo)記，

4、第2染色體13個(gè)，第3染色體13個(gè)，第4染色體14個(gè)，第5染色體9個(gè)，第6染色體12個(gè)，第7染色體11個(gè)，第8染色體14個(gè)，第9染色體13個(gè)，第10染色體7個(gè)。基于分子標(biāo)記排列順序和間距的比較，本實(shí)驗(yàn)構(gòu)建的連鎖圖譜與目前國(guó)際上發(fā)表的高密度的SSR圖譜非常一致。 2.多態(tài)性引物中有12.4％的引物在F2群體中出現(xiàn)偏分離。找到了一些偏分離的熱點(diǎn)區(qū)域，進(jìn)一步討論了偏分離對(duì)確定QTL的位置和效應(yīng)的影響。 3.正常灌溉條件下檢測(cè)到

5、散粉期QTL6個(gè)，共解釋46.0％的性狀變異，單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率為3.2％-22.5％；吐絲期QTL6個(gè)，可解釋49.1％的性狀變異，單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率為3.4％-25.9％；ASIQTL4個(gè)，可解釋34.1％的性狀變異，單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率為5.6％-11.2％；與產(chǎn)量有關(guān)的QTL3個(gè)，可解釋29.0％的表型變異；百粒重QTL5個(gè)，可解釋30.5％的表型變異；穗粒數(shù)QTL，有4個(gè)，可解釋24.2％的表型變異；穗粒重QTL3個(gè)，可解釋18

6、.2％的表型變異；穗重QTL3個(gè)，可解釋20.8％的表型變異；結(jié)穗率QTL5個(gè)，可解釋53.7％的表型變異；穗軸重QTL1個(gè)，解釋7.2％的表型變異；15個(gè)株高QTL和11個(gè)穗位QTL。 4.干旱條件下檢測(cè)到散粉期QTL9個(gè)，可解釋70.9％的性狀變異，單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率為3.0％-26.9％；吐絲期的QTL6個(gè)，可解釋57.3％的性狀變異，單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率為2.9％-31.7％；ASIQTL6個(gè)QTL，可解釋50.9％的性狀

7、變異，單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率為4.8％-11.8％；產(chǎn)量QTL1個(gè)，可解釋13.8％的表型變異；百粒重QTL5個(gè)，可解釋28.1％的表型變異；穗粒數(shù)QTL2個(gè)，可解釋15.7％的表型變異；穗粒重QTL1個(gè)，可解釋5.2％的表型變異；穗重QTL4個(gè)，可解釋21.1％的表型變異；結(jié)穗率QTL2個(gè)，可解釋38.5％的表型變異；穗軸重QTL6個(gè)，可解釋37.8％的表型變異；16個(gè)株高QTL和10個(gè)穗位高QTL。 5.比較干旱脅迫與非脅迫條件

8、下定位結(jié)果，共找到38個(gè)QTL與玉米的耐旱性有關(guān)。這些QTL包括6個(gè)散粉期QTL、2個(gè)吐絲期QTL、4個(gè)ASIQTL、1個(gè)產(chǎn)量QTL、4個(gè)百粒重QTL、1個(gè)穗粒數(shù)QTL、5個(gè)穗軸重QTL、1個(gè)穗粒重QTL、3個(gè)穗重QTL、1個(gè)結(jié)穗率QTL、5個(gè)株高QTL和6個(gè)穗位高QTL。 6.雙向方差分析結(jié)果表明上位性對(duì)株高有顯著影響。在正常水分條件下，臨汾和三亞分別檢測(cè)到有17對(duì)和38對(duì)互作位點(diǎn)對(duì)株高有顯著影響。脅迫條件下，在臨汾和三亞分別