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利用玉米骨干系进行产量及相关性状的QTL分析

作　者: 马金亮
导　师: 吴建宇
学　校: 河南农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 玉米 产量性状 微卫星标记 数量性状基因座位 上位性
分类号: S513
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


玉米重要性状QTL定位是分子标记辅助选择的前提条件,对于提高育种效率有重要意义。本研究以当前大面积推广的一个优良玉米杂交种郑单958的两个亲本（郑58×昌7-2）构建含有225个家系的F2:3群体为基础材料,构建了SSR分子标记遗传连锁图谱,并对产量和相关性状进行了QTL作图。在5个环境条件下（2007年在郑州、济源、西昌,2008年在郑州、济源）进行田间试验,利用复合区间作图法对穗长、穗粗、穗行数、行粒数、轴粗、单穗重、穗粒重、百粒重9个产量相关性状和抽雄期、吐丝期、散粉期3个生育期性状进行QTL定位和效应分析;利用基于混合线性模型的复合区间作图法,分析产量相关性状和生育期性状的上位性及与环境互作效应。主要结论如下:1.以225个F2单株为作图群体,利用180个多态性SSR标记,构建了覆盖玉米全基因组的分子标记遗传连锁图谱,覆盖玉米10条染色体,图谱总长度1 978.7 cM,平均间距为11.0 cM。同IBM群体连锁图谱相比,共同SSR标记在连锁图谱位置和顺序基本一致。在P<0.05和P<0.01水平上观察到22个（12.22%）分子标记发生了偏分离。个体基因型组成来源于母本郑58的纯合染色体片段在8.98%-33.78%之间,平均23.47%;基因型组成中来源于父本昌7-2的纯合染色体片段在10.67%-34.67%之间,平均23.53%。双亲的杂合片段在20.00%-57.78%,平均为47.71%。整个群体中,双亲染色体同源片段的基本分离符合1:2:1的理论比例,该F2:3群体是一个随机群体,为下一步QTL定位奠定基础。2.在5个环境条件下,对亲本和225个F2:3家系群体的9个产量相关性状和3个生育期性状进行调查。对亲本自交系及F2:3群体的考察性状表型分析,亲本自交系在穗粗、穗行数、轴粗和出籽率性状的均值昌7-2明显大于郑58;而穗长上郑58要明显大于昌7-2;在行粒数上昌7-2和郑58差异不大;F1表现明显的超亲优势;F2:3群体各个性状在所有环境下均表现不同程度的双向超亲分离,呈连续性正态分布。相关性分析表明:产量相关性状间和生育期性状间均存在显著或极显著相关性;同时进行方差分析:所有性状在家系间、环境间、家系和环境互作均呈现显著或极显著的差异。3. 5个环境条件下及联合分析共检测到111个与9个产量相关性状的QTL,单个QTL的贡献率为3.39%-31.15%,14个QTL的贡献率大于10%,其中穗长QTL qEL3-1和qEL4、穗粗QTL qED3、穗行数QTL qRN3、行粒数QTL qKR5、轴粗QTL qCD5-1和百粒重QTL qHKW1-1在5种环境条件下及合并分析均被检测到,表型贡献率较大且环境稳定性好,可以作为进一步精细定位和分子标记辅助选择的主要目标QTL。此外,还发现在第1染色体umc1703-umc1590、第3染色体bnlg1325-umc2369和bnlg420-umc1209、第5染色体的umc1800-umc2304和第6染色体的umc1257-phi031标记区间检测到多个产量及构成因子的QTL,表现为QTL的关键区段分布。部分显性和加性是产量相关性状的主要遗传基础。4.对9个产量及其构成因子分别进行上位性及与环境互作分析,没有检测到影响轴粗的上位性QTL,共检测到20对上位性QTL,存在加性×加性、加性×显性、显性×显性效应的互作,贡献率为0.04%-2.41%。说明上位性效应对产量及相关性状的形成也有一定作用。其中穗粒重的2对上位性QTL和出籽率的2对上位性QTL均与环境互作效应显著,贡献率0.33%-0.91%。大多数上位性QTL在单个位点主效应不显著,本身对性状表达没有效应,但通过位点间的互作影响性状的表现。5. 5个环境条件下及合并分析共检测到52个与3个生育期性状相关的QTL,单个QTL的贡献率为4.28%-19.59%,其中17个QTL的贡献率大于10%,其中抽雄期QTL qTE5-2、散粉期QTL qAN1-2和吐丝期QTL qSE3-1在4种环境条件及合并分析下均被检测到,表型贡献率较大且环境稳定性好,这些主效QTL可以直接用于分子标记辅助选择。在第1染色体1.05-1.07区域（qTE1-1、qTE1-2、qAN1-2、qAN1-3、qAN1-4、qSE1-2、qSE1-3）、第3染色体3.05-3.06区域（qTE3-1、qAN3-1、qSE3-1）、第5染色体5.08区域（qTE5-1、qAN5-6、qSE5-2）,发现影响生育期性状的多效性QTL区域,抽雄期、散粉期、吐丝期每一个性状的变异都会对生育期产生影响。6.对3个生育期性状进行上位性及与环境互作分析,没有检测到影响散粉期的上位性QTL,其它2个性状共检测到4对上位性QTL,存在加性×加性、加性×显性、显性×显性效应的互作,贡献率为0.02%-0.13%。

全文目录


致谢  4-8
摘要  8-10
文献综述  10-20
  1.1 玉米遗传改良对玉米产量的贡献  10
  1.2 产量及相关性状的QTL 分析方法  10-12
    1.2.1 QTL 定位原理及步骤  11
    1.2.2 QTL 定位作图群体  11-12
  1.3 玉米产量及相关性状研究进展  12-16
    1.3.1 产量相关性状的经典遗传学研究  13
    1.3.2 产量相关性状的QTL 定位研究  13-15
    1.3.3 生育期性状QTL 定位研究  15
    1.3.4 QTL 上位性及与环境互作  15-16
  1.4 QTL 的精细定位及克隆研究进展  16-18
    1.4.1 QTL 的精细定位  16
    1.4.2 作物QTL 克隆及其功能研究  16-18
  1.5 分子标记辅助选择在作物遗传育种上的应用及效果  18
  1.6 本研究的意义、内容和技术路线  18-20
第一章 郑58×昌7-2 遗传连锁图谱构建  20-26
  引言  20
  1.1 材料与方法  20-21
    1.1.1 试验材料  20
    1.1.2 SSR 分子标记分析  20-21
    1.1.3 遗传图谱的构建  21
    1.1.4 标记的偏分离统计  21
  1.2 结果与分析  21-23
    1.2.1 F2 群体基因型分析  21-22
    1.2.2 标记偏分离分析  22-23
    1.2.3 SSR 分子遗传连锁图谱  23
  1.3 结论与讨论  23-26
    1.3.1 研究群体和遗传连锁图谱  23-24
    1.3.2 标记偏分离  24-26
第二章 郑单958 产量相关性状遗传基础剖析  26-53
  引言  26
  2.1 材料与方法  26-27
    2.1.1 供试材料  26
    2.1.2 田间试验  26-27
    2.1.3 产量相关性状调查方法  27
  2.2 数据处理与分析方法  27-28
    2.2.1 性状表现及遗传力计算方法  27
    2.2.2 QTL 定位及效应分析  27-28
    2.2.3 上位性及QTL×环境互作分析  28
  2.3 结果与分析  28-46
    2.3.1 亲本和F_(2:3) 群体产量性状及其构成因子的表现  28-32
    2.3.2 产量性状及其构成因子的基因型与环境互作  32-33
    2.3.3 产量性状及其构成因子的相关性分析  33-35
    2.3.4 产量性状及其构成因子的QTL 定位及效应分析  35-44
    2.3.5 产量性状及其构成因子的上位性QTL 分析  44-46
  2.4 讨论  46-53
    2.4.1 郑单958 双亲产量性状的互补性与高产育种策略  46-48
    2.4.2 与其它F_(2:3) 群体产量相关性状QTL 比较  48-49
    2.4.3 产量相关性状QTL 的关键区段及性状的遗传基础  49
    2.4.4 产量相关性状上位性QTL 及与环境互作的QTL  49-50
    2.4.5 产量相关性状的QTL 在育种中的应用  50-53
第三章 玉米生育期性状QTL 定位  53-64
  引言  53
  3.1 材料与方法  53
    3.1.2 供试材料  53
    3.1.3 田间试验和性状调查  53
  3.2 数据分析方法  53-54
    3.2.1 性状表现及遗传力计算  53
    3.2.2 QTL 定位及效应分析  53-54
    3.2.3 上位性及QTL×环境互作分析  54
  3.3 结果与分析  54-61
    3.3.1 亲本和F_(2:3) 群体生育期相关性状的表现  54
    3.3.2 生育期性状的基因型与环境互作  54-56
    3.3.3 生育期性状的相关性分析  56-57
    3.3.4 生育期性状的QTL 定位及效应分析  57-61
    3.3.5 生育期性状上位性 QTL 及效应分  61
  3.4 讨论  61-64
    3.4.1 影响玉米生育期性状的QTL  61-62
    3.4.2 生育期性状上位性QTL 及与环境互作QTL  62-63
    3.4.3 生育期性状QTL 在分子标记辅助育种中的应用  63-64
参考文献  64-75
附录  75-78
英文摘要  78-79

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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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