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玉米籽粒灌浆速率及其相关性状的QTL分析

作　者: 张战辉
导　师: 刘宗华
学　校: 河南农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 玉米 灌浆速率 容重 穗部性状 籽粒性状 QTL分析
分类号: S513
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本研究以优良玉米杂交种农大108(许178×黄C)的一套RIL群体及其组配的IF2群体为基础材料,2009年和2010年分别于郑州、安阳进行种植,采用分期收获的办法对玉米籽粒灌浆速率及其相关性状进行了遗传分析,主要结论如下:(1)利用复合区间作图法,两年间四个试点六个时期IF2群体和RIL群体共检测到69个灌浆速率相关QTLs,其中RIL群体检测到35个QTL,IF2群体共检测到34个QTLs,10条染色体上均有分布,但第1、7染色体上最多,分别检测到9和13个QTLs。在69个QTL中,有23个是在不同环境、不同灌浆阶段或群体中被重复检测到,其中qGFR3b和qGFR7d各有3次被重复测到。单个QTL贡献率为5.184%～21.445%,贡献率大于10%的QTLs有45个,其中qGFR10a是2009年安阳试点RIL群体收获期Ⅰ定位到的贡献率最大QTL。(2)不同灌浆时期共检测到容重相关QTLs75个,其中RIL群体共检测到30个,IF2群体共检测到45个,10条染色体上均有分布,但第2、7染色体上最多,分别检测到12和15个QTLs。共有19个QTLs是在不同环境条件、籽粒不同发育时期或群体中被重复检测到,其中qTW7g被重复测到3次。单个QTL的贡献率5.170%～29.726%,贡献率大于10%的QTLs有37个,其中qTW5e是在2009年郑州试点RIL群体第5期检测到的贡献率最大的QTL位点。(3)共检测到玉米穗部性状相关QTLs113个,分布在玉米全组染色体上,其中穗长、穗粗、轴粗、穗行数、行粒数分别检测到25、21、22、30和15个QTLs,各性状在不同环境或群体中重复检测到的QTLs分别有12、0、9、13和2个。单个QTL贡献率穗长的变化在5.418%～14.715%之间;穗粗的为4.737%～15.198%;轴粗的为5.238%～33.702%;穗行数的为3.782%～29.498%,最大贡献率QTL位点为qER7a,位于umc1929-bnlg1808标记区间;行粒数的为5.589%～22.779%,qRG10b贡献率最大,位于umc1432-bnlg1716标记区间。(4)共检测到115个籽粒性状相关的QTLs,分布在玉米全组染色体上,其中粒长QTLs19个,粒宽34个,粒厚21个,籽粒体积18个,粒重23个。在与粒长相关的19个QTLs中,没有检测到相同QTL;在与粒宽相关34个QTLs中,有16个QTLs是在不同环境间的IF2群体中被重复检测到,单个QTL贡献率为5.507%～18.448%,11个QTLs大于10%,贡献率最大的QTL位点qGWI7e是在2009年郑州试点的RIL群体中检测到,位于umc1545-umc1401标记区间。RIL群体在不同环境条件下共检测到6个QTLs, IF2群体共检测到28个QTLs。在与粒厚相关的21个QTLs中,仅有qGT8在2009年许昌和安阳试点的IF2群体中重复检测到。单个QTL贡献率为4.920%～14.970%,有7个贡献率大于10%。最大贡献率QTL在2010年郑州点RIL群体中被检测到,即qGT2,位于umc1579-umc2088标记区间。RIL群体中检测到6个QTLs, IF2群体中检测到15个QTLs。在与籽粒体积相关的18个QTLs中,有7个QTLs在不同环境或群体中被重复检测到。单个QTL贡献率为6.420%～16.993%,qGV1b贡献率最大,是在2010年安阳试点IF2群体中检测到的。RIL群体共检测到5个QTL,IF2群体中共检测到13个QTLs。在23个与粒重相关QTLs中,有5个QTLs在不同环境和群体间被重复检测到。单个QTL贡献率为4.511%～21.311%,qGW7a在2010年郑州试点RIL群体中的贡献率最大,RIL群体共检测到5个QTLs,IF2群体中共检测到18个QTL。(5)通过对籽粒容重不同发育时期的动态变化研究的结果发现在玉米10条染色体上有20个位点同时检测到与容重和灌浆速率相关的QTLs。表明这些位点对籽粒灌浆有重要作用。(6)不同性状相关QTLs在染色体上分别呈现簇状分布现象。(7)在69个籽粒灌浆相关QTLs中,共筛选出多个时期稳定表达的QTLs 9个(不同时期或群体重复表达次数和为21),占到全部QTLs的30.43%。共筛选到10个贡献率较高的时期特异表达QTLs。19个籽粒灌浆主效QTLs分布在除第4染色体外的9条染色体上。通过QTL分析共检测到75个容重相关QTLs,其中有8个QTLs(不同时期或群体重复表达次数和为17)在多个时期或群体中稳定表达,占到全部籽粒容重相关QTLs的22.67%,筛选到贡献率高的时期特异表达QTLs 13个。全部主效QTLs分布在第1、2、3、5、6、7、8和9染色体上,其中在第5和7染色体上分别有4个主效QTLs。在113个穗部性状相关QTLs中筛选到14个多个环境稳定表达QTLs(重复表达次数和为37),占到全部穗部性状QTLs的32.743%,筛选到13个环境特异表达QTLs。全部主效QTLs分布在除第4染色体以外的9条染色体上。在检测到的115个籽粒性状相关QTLs中,共筛选到11个(重复表达次数和为27)环境间稳定表达QTLs,占到QTL总数的23.480%。各籽粒性状共筛选出4个贡献率高的环境特异表达QTLs。全部籽粒性状主效QTL分布在第1、2、6、7、8和9染色体。

全文目录


致谢  4-7摘要  7-91 文献综述  9-23  1.1 QTL 分析原理、方法及其应用  9-14    1.1.1 数量性状概述及影响因素  9    1.1.2 QTL 分析方法与遗传群体  9-12      1.1.2.1 QTL 分析方法  9-11      1.1.2.2 主要QTL 作图群体  11-12    1.1.3 动态性状的QTL 分析  12-13    1.1.4 基于基因组学的QTL 分析新方法  13-14    1.1.5 QTL 分析与分子标记辅助育种  14  1.2 玉米籽粒灌浆研究进展  14-19    1.2.1 玉米籽粒灌浆生理学与关键酶活性研究进展  14-17      1.2.1.1 灌浆速率的生理学研究进展  14-15      1.2.1.2 调控灌浆速率关键酶活性研究进展  15-17    1.2.2 灌浆速率遗传与环境和栽培技术的研究进展  17-19      1.2.2.1 灌浆速率与遗传背景  17-18      1.2.2.2 灌浆速率与基因表达  18      1.2.2.3 灌浆速率的QTL 分析  18-19      1.2.2.4 灌浆速率与环境和栽培技术  19  1.3 玉米籽粒容重及籽粒大小研究进展  19-21    1.3.1 玉米籽粒容重研究进展  19-20    1.3.2 籽粒大小的研究进展  20-21  1.4 玉米穗部性状研究进展  21-22  1.5 本研究的目的意义  22-232 材料与方法  23-24  2.1 试验材料  23    2.1.1 RIL 群体的构建  23    2.1.2 IF2 群体的构建  23  2.2 田间表型鉴定  23-243 结果与分析  24-82  3.1 玉米灌浆速率表型分析  24-30    3.1.1 灌浆期不同阶段灌浆速率的表型变化  24-27    3.1.2 玉米籽粒灌浆速率的相关分析  27-30  3.2 玉米籽粒容重表型分析  30-35    3.2.1 玉米籽粒容重灌浆期的变化  30-33      3.2.1.1 不同群体年际间籽粒容重差异分析  32-33      3.2.1.2 不同群体地点间籽粒容重差异分析  33    3.2.2 玉米籽粒容重的相关分析  33-35  3.3 玉米穗部性状的表型分析  35-42    3.3.1 玉米穗部性状的田间表现  35-40      3.3.1.1 不同群体年际间穗部性状差异分析  39      3.3.1.2 不同群体地点间穗部性状差异分析  39-40    3.3.2 玉米穗部性状的相关性分析  40-42  3.4 玉米籽粒性状的表型分析  42-48    3.4.1 玉米籽粒性状的表型描述及分析  42-45      3.4.1.1 不同群体年际间籽粒性状差异分析  44-45      3.4.1.2 不同群体地点间籽粒性状差异分析  45    3.4.2 玉米籽粒性状相关性分析  45-48  3.5 玉米籽粒灌浆速率及其相关性状QTL 分析  48-82    3.5.1 玉米籽粒灌浆速率条件QTL 分析  48-51    3.5.2 玉米籽粒容重QTL 分析  51-56    3.5.3 玉米穗部性状QTL 分析  56-64      3.5.3.1 玉米穗轴粗QTL 分析  56-57      3.5.3.2 玉米穗长QTL 分析  57-59      3.5.3.3 玉米穗粗QTL 分析  59      3.5.3.4 玉米穗行数QTL 分析  59-62      3.5.3.5 玉米行粒数QTL 分析  62-64    3.5.4 玉米籽粒性状QTL 分析  64-72      3.5.4.1 玉米粒长QTL 分析  64-65      3.5.4.2 玉米粒宽QTL 分析  65-66      3.5.4.3 玉米粒厚QTL 分析  66-68      3.5.4.4 玉米籽粒体积QTL 分析  68-69      3.5.4.5 玉米粒重QTL 分析  69-72    3.5.5 主效QTLs 定位与分析  72-82      3.5.5.1 玉米籽粒灌浆速率主效QTLs 定位  72-74      3.5.5.2 玉米籽粒容重主效QTLs 定位  74-76      3.5.5.3 玉米穗部性状主效QTLs 定位  76-79      3.5.5.4 玉米籽粒性状主效QTLs 定位  79-824 结论与讨论  82-87  4.1 结论  82-85    4.1.1 不同时期籽粒灌浆速率变化趋势  82    4.1.2 不同时期籽粒容重田间表现  82    4.1.3 不同试点和年际间玉米穗部性状表现  82    4.1.4 不同环境和年份间玉米籽粒性状表现  82-83    4.1.5 QTLs 定位结果  83-85    4.1.6 主效QTLs 定位结果  85  4.2 讨论  85-87    4.2.1 灌浆期积温不同处理方法的尝试  85-86    4.2.2 本研究存在的问题  86    4.2.3 进一步研究计划  86-87参考文献  87-95ABSTRACT  95-96

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 玉米（玉蜀黍）
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