玉米葉片水分利用效率及其相關(guān)性狀的QTL定位與分析.pdf

1、玉米(Zea Mays L．)是重要的糧、經(jīng)、飼作物，玉米的產(chǎn)量關(guān)系到我國(guó)乃至世界的糧食安全問(wèn)題。但是，由于全球水資源的日益短缺，干旱已經(jīng)嚴(yán)重地限制了玉米產(chǎn)量的穩(wěn)定和提高。因此，提高玉米的抗旱節(jié)水能力勢(shì)在必行。隨著科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的不斷深八，通過(guò)選擇和培育高水分利用效率玉米品種來(lái)提高玉米自身抗旱節(jié)水能力顯得尤為重要，同時(shí)也成為了一種可能。近年來(lái)，分子標(biāo)記技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用，使得玉米高密度遺傳圖譜不斷的被完善；分子生物統(tǒng)計(jì)方法的不斷更

2、新并與分子標(biāo)記技術(shù)相結(jié)合，使得玉米大量數(shù)量性狀基因位點(diǎn)得以定位，這些為玉米高水分利用效率進(jìn)行分子遺傳研究及分子標(biāo)記輔助育種奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　 本試驗(yàn)以23個(gè)玉米自交系為材料，測(cè)定并分析其葉片水分利用效率(water useefficiency of leaf，LWUE)，從中篩選出LWUE三差異較大的2個(gè)自交系，以其作為親本構(gòu)建遺傳群體。利用SSR和ISSR分子標(biāo)記對(duì)雜交后代F2單株進(jìn)行分子標(biāo)記分析，構(gòu)建飽和的玉米遺傳圖譜

3、。同時(shí)，將F2群體套袋自交獲得F2：3家系，在正常灌水(W)和中度水分脅迫(WS)下進(jìn)行田間鑒定。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，采用Map QTL 4．0軟件的區(qū)間作圖法對(duì)影響玉米LWUE的QTL進(jìn)行初步定位與分析。同時(shí)，本試驗(yàn)還對(duì)玉米形態(tài)學(xué)、生理生化學(xué)及產(chǎn)量因子等共26個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，分析玉米葉片LWUE與各指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系，篩選出與玉米LWUE關(guān)系較為密切的性狀指標(biāo)，并對(duì)影響這些指標(biāo)的QTL進(jìn)行初步的定位與分析。主要結(jié)果如下：
　　 1．本

4、試驗(yàn)經(jīng)過(guò)對(duì)不同水分條件下的23個(gè)玉米自交系LWUE的測(cè)定及分析，選擇自交系444為高LWUE的親本，自交系Mo17為低LWUE的親本，以它們?yōu)橛H本雜交產(chǎn)生F1代，F(xiàn)1代套袋自交獲得190個(gè)F2單株，以F2代為作圖群體構(gòu)建玉米遺傳圖譜，F(xiàn)2代套袋自交得到190個(gè)F2:3代家系種子，以F2:3代家系群體作為QTL定位分析群體，進(jìn)行玉米葉片水分利用效率及其相關(guān)性狀的QTL定位與分析。
　　 2．本試驗(yàn)經(jīng)過(guò)相關(guān)分析，篩選出與玉米LWUE

5、具有顯著或極顯著相關(guān)的指標(biāo)14個(gè)：生理指標(biāo)4個(gè)，分別為Pn、Tr、Gs和Ci：葉綠素口熒光參數(shù)3個(gè)，分別為Fo、Fv/Fm和Fv/Fo；農(nóng)藝性狀3個(gè)，分別為EH、TBN和ASI；產(chǎn)量形成因子4個(gè)，分別為EKW、ERN、EKN和BTL.這些性狀的選擇為育種工作者選育高水分利用效率玉米品種提供了形態(tài)學(xué)以及生理學(xué)水平的理論基礎(chǔ)。
　　 3．構(gòu)建了由181個(gè)分子標(biāo)記(144個(gè)SSR標(biāo)記和37個(gè)ISSR標(biāo)記)組成的玉米飽和的分子遺傳圖譜。

6、圖譜全長(zhǎng)1442．0 Cm，標(biāo)記間平均遺傳距離為8．0 Cm，標(biāo)記間最小遺傳距離為1 Cm，標(biāo)記間最大遺傳距離為32．0cM。
　　 4．在構(gòu)建了玉米遺傳連鎖圖譜的基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)以F2:3代家系作為遺傳分析群體，采用Map OTL 4．0軟件，使用區(qū)間作圖法，對(duì)正常灌水和中度水分脅迫下的玉米LWUE及相關(guān)性狀進(jìn)行初步的QTL定位及效應(yīng)分析。共檢測(cè)到60個(gè)QTLs，分布于玉米10條染色體上，其中第1條染色體最多有9個(gè)QTLs，第2

7、、5和10條染色體有6個(gè)QTLs，第3和8染色體有8個(gè)QTLs，第4條染色體有7個(gè)QTLs，第6條染色體有4個(gè)QTLs，第7和9染色體最少有3個(gè)QTLs，LOD值范圍為2．8-5．65，單個(gè)OTL的貢獻(xiàn)率為6．9-34．2％。
　　 5．在正常灌水條件下，控制玉米LWUE的QTLs2個(gè)，分別位于第1和4染色體上;控制玉米Pn的QTLs3個(gè)，分別位于第1和第4(2)條染色體上;控制玉米Tr的QTLs3個(gè)，分別位于第1、4和7染色體

8、；控制玉米Gs的QTLs3個(gè)，分別位于第1、2和4染色體上；控制玉米Ci的QTLs2個(gè)，分別位于第5和第9染色體上；控制玉米Fo的QTLs1個(gè)，位于第5條染色體上；控制玉米Fv／Fm的QTLs1個(gè)，位于第6條染色體上；控制玉米Fv／Fo的OTLs1個(gè)，位于第8染色體上；控制玉米EH的QTLs3個(gè)，分別位于第1、4和10染色體上；控制玉米TBN的QTLs3個(gè)，分別位于第2、5和7染色體上；控制玉米ASI的OTLs2個(gè)，分別位于第8和9染色

9、體上；控制玉米EKW的QTLs3個(gè)，分別位于第5、7和8染色體上：控制玉米ERN的QTLs1個(gè)，位于第6條染色體，控制玉米EKN的OTLs3個(gè)，分別位于第1、2和10染色體上；控制玉米BTL的OTLs2個(gè)，分別位于第2和8染色體上。
　　 6．在中度水分脅迫條件下，控制玉米LWUE的QTLs3個(gè)，分別位于2、3和4染色體上；控制玉米Pn的QTLs2個(gè)，分別為于第6和第8染色體上；控制玉米Tr的QTLs1個(gè)，位于第1條染色體上：控

10、制玉米Gs的QTLs1個(gè)，位于第10條染色體上；控制玉米Ci的QTLs1個(gè)，位于第10條染色體上；控制玉米Fo的QTLs2個(gè)，分別位于第3和8染色體上：控制玉米Fv／Fm的QTLs2個(gè)，分別位于第1和3染色體上；控制玉米Fv／Fo的OTLs2個(gè)，分別位于第1和3染色體上；控制玉米EH的QTLs1個(gè)，位于第8條染色體上；控制玉米TBN的QTLs2個(gè)，分別位于第5和10染色體上：控制玉米ASI的OTLs3個(gè)，分別位于第2、3和9染色體上：控