利用玉米骨干系進(jìn)行產(chǎn)量及相關(guān)性狀的QTL分析.pdf

1、玉米重要性狀QTL定位是分子標(biāo)記輔助選擇的前提條件,對(duì)于提高育種效率有重要意義。本研究以當(dāng)前大面積推廣的一個(gè)優(yōu)良玉米雜交種鄭單958的兩個(gè)親本(鄭58x昌7-2)構(gòu)建含有225個(gè)家系的F2:3群體為基礎(chǔ)材料,構(gòu)建了SSR分子標(biāo)記遺傳連鎖圖譜,并對(duì)產(chǎn)量和相關(guān)性狀進(jìn)行了QTL作圖。在5個(gè)環(huán)境條件下(2007年在鄭州、濟(jì)源、西昌,2008年在鄭州、濟(jì)源)進(jìn)行田間試驗(yàn),利用復(fù)合區(qū)間作圖法對(duì)穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、軸粗、單穗重、穗粒重、百粒重

2、9個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀和抽雄期、吐絲期、散粉期3個(gè)生育期性狀進(jìn)行QTL定位和效應(yīng)分析；利用基于混合線性模型的復(fù)合區(qū)間作圖法,分析產(chǎn)量相關(guān)性狀和生育期性狀的上位性及與環(huán)境互作效應(yīng)。主要結(jié)論如下:
　　 1.以225個(gè)F2單株為作圖群體,利用180個(gè)多態(tài)性SSR標(biāo)記,構(gòu)建了覆蓋玉米全基因組的分子標(biāo)記遺傳連鎖圖譜,覆蓋玉米10條染色體,圖譜總長(zhǎng)度1978.7cM,平均間距為11.0cM。同IBM群體連鎖圖譜相比,共同SSR標(biāo)記在連鎖圖譜位置

3、和順序基本一致。在P<0.05和P<0.01水平上觀察到22個(gè)(12.22％)分子標(biāo)記發(fā)生了偏分離。個(gè)體基因型組成來(lái)源于母本鄭58的純合染色體片段在8.98％-33.78％之間,平均23.47％；基因型組成中來(lái)源于父本昌7-2的純合染色體片段在10.67％-34.67％之間,平均23.53％。雙親的雜合片段在20.00％-57.78％,平均為47.71％。整個(gè)群體中,雙親染色體同源片段的基本分離符合1:2:1的理論比例,該F2:3群體是

4、一個(gè)隨機(jī)群體,為下一步QTL定位奠定基礎(chǔ)。
　　 2.在5個(gè)環(huán)境條件下,對(duì)親本和225個(gè)F2:3家系群體的9個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀和3個(gè)生育期性狀進(jìn)行調(diào)查。對(duì)親本自交系及F2:3群體的考察性狀表型分析,親本自交系在穗粗、穗行數(shù)、軸粗和出籽率性狀的均值昌7-2明顯大于鄭58；而穗長(zhǎng)上鄭58要明顯大于昌7-2；在行粒數(shù)上昌7-2和鄭58差異不大；F1表現(xiàn)明顯的超親優(yōu)勢(shì)；F2:3群體各個(gè)性狀在所有環(huán)境下均表現(xiàn)不同程度的雙向超親分離,呈連續(xù)性正

5、態(tài)分布。相關(guān)性分析表明:產(chǎn)量相關(guān)性狀間和生育期性狀間均存在顯著或極顯著相關(guān)性；同時(shí)進(jìn)行方差分析:所有性狀在家系間、環(huán)境間、家系和環(huán)境互作均呈現(xiàn)顯著或極顯著的差異。
　　 3.5個(gè)環(huán)境條件下及聯(lián)合分析共檢測(cè)到111個(gè)與9個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀的QTL,單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率為3.39％-31.15％,14個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率大于1O％,其中穗長(zhǎng)QTLqEL3-1和qEL4、穗粗QTLqED3、穗行數(shù)QTLqRN3、行粒數(shù)QTLqKR5、軸粗QTL

6、qCD5-1和百粒重QTLqHKW1-1在5種環(huán)境條件下及合并分析均被檢測(cè)到,表型貢獻(xiàn)率較大且環(huán)境穩(wěn)定性好,可以作為進(jìn)一步精細(xì)定位和分子標(biāo)記輔助選擇的主要目標(biāo)OTL。此外,還發(fā)現(xiàn)在第1染色體umc1703-umc1590、第3染色體bnlg1325-umc2369和bnlg420-umc1209、第5染色體的umc1800-umc2304和第6染色體的umc1257-phi031標(biāo)記區(qū)間檢測(cè)到多個(gè)產(chǎn)量及構(gòu)成因子的QTL,表現(xiàn)為QTL的關(guān)

7、鍵區(qū)段分布。部分顯性和加性是產(chǎn)量相關(guān)性狀的主要遺傳基礎(chǔ)。
　　 4.對(duì)9個(gè)產(chǎn)量及其構(gòu)成因子分別進(jìn)行上位性及與環(huán)境互作分析,沒(méi)有檢測(cè)到影響軸粗的上位性QTL,共檢測(cè)到20對(duì)上位性QTL,存在加性×加性、加性×顯性、顯性×顯性效應(yīng)的互作,貢獻(xiàn)率為0.04％-2.41％。說(shuō)明上位性效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量及相關(guān)性狀的形成也有一定作用。其中穗粒重的2對(duì)上位性QTL和出籽率的2對(duì)上位性QTL均與環(huán)境互作效應(yīng)顯著,貢獻(xiàn)率0.33％-0.91％。大多數(shù)上位

8、性QTL在單個(gè)位點(diǎn)主效應(yīng)不顯著,本身對(duì)性狀表達(dá)沒(méi)有效應(yīng),但通過(guò)位點(diǎn)間的互作影響性狀的表現(xiàn)。
　　 5.5個(gè)環(huán)境條件下及合并分析共檢測(cè)到52個(gè)與3個(gè)生育期性狀相關(guān)的QTL,單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率為4.28％-19.59％,其中17個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率大于10％,其中抽雄期QTLqTE5-2、散粉期QTLqAN1-2和吐絲期QTLqSE3-1在4種環(huán)境條件及合并分析下均被檢測(cè)到,表型貢獻(xiàn)率較大且環(huán)境穩(wěn)定性好,這些主效QTL可以直接用于分子標(biāo)

9、記輔助選擇。在第1染色體1.05-1.07區(qū)域(qTE1-1、qTE1-2、qAN1-2、qAN1-3、qAN1-4、qSE1-2、qSE1-3)、第3染色體3.05-3.06區(qū)域(qTE3-1、qAN3-1、qSE3-1)、第5染色體5.08區(qū)域(qTE5-1、qAN5-6、qSE5-2),發(fā)現(xiàn)影響生育期性狀的多效性QTL,區(qū)域,抽雄期、散粉期、吐絲期每一個(gè)性狀的變異都會(huì)對(duì)生育期產(chǎn)生影響。
　　 6.對(duì)3個(gè)生育期性狀進(jìn)行上位性