玉米抗倒伏性狀的表型鑒定及QTL初步分析.pdf

1、作物倒伏是由種植方式或外界環(huán)境因素引發(fā)的植株莖稈從自然直立狀態(tài)到無(wú)法直立生長(zhǎng)的現(xiàn)象。玉米抗倒伏是玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵性狀，近年來(lái)，玉米倒伏現(xiàn)象成為制約我國(guó)玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、機(jī)械化收獲的關(guān)鍵因素。玉米倒伏性狀是復(fù)雜的數(shù)量遺傳性狀，目前對(duì)此性狀的表型評(píng)價(jià)及遺傳研究存在諸多困難。依靠單一性狀研究玉米倒伏表型具有局限性，因此多個(gè)性狀結(jié)合可有效研究玉米倒伏遺傳機(jī)理。本研究以倒伏與抗倒伏自交系為材料，通過(guò)對(duì)其莖稈表皮穿刺強(qiáng)度測(cè)定、莖稈表皮解剖結(jié)構(gòu)觀察以及莖稈

2、木質(zhì)纖維素組分含量測(cè)定，對(duì)倒伏生物學(xué)性狀進(jìn)行表型評(píng)價(jià)；通過(guò)構(gòu)建倒伏遺傳分離群體，利用分子生物學(xué)方法對(duì)倒伏遺傳機(jī)理進(jìn)行初步分析，對(duì)控制玉米倒伏的 QTL進(jìn)行初步定位，以期為玉米的抗倒伏育種提供指導(dǎo)，為玉米抗倒伏 QTL的精細(xì)作圖及圖位克隆奠定基礎(chǔ)。本研究獲得的主要結(jié)果如下：
　　1.通過(guò)對(duì)玉米骨干自交系田間倒伏性狀調(diào)查，選擇8個(gè)倒伏玉米自交系，3個(gè)抗倒伏玉米自交系和1個(gè)脆桿自交系作為研究材料，倒伏自交系表現(xiàn)為遇大風(fēng)等惡劣天氣，無(wú)法直

3、立生長(zhǎng)，脆桿自交系地上部分表現(xiàn)為脆性，遇大風(fēng)易折斷；
　　2.通過(guò)測(cè)定莖稈表皮穿刺強(qiáng)度對(duì)研究材料進(jìn)行莖稈機(jī)械強(qiáng)度評(píng)價(jià)，結(jié)果表明倒伏自交系較正常自交系莖稈機(jī)械強(qiáng)度低，脆桿材料表現(xiàn)為機(jī)械強(qiáng)度最低，說(shuō)明莖稈機(jī)械強(qiáng)度低的材料其抗倒伏能力弱；
　　3.選取玉米莖稈地上部第三節(jié)間為材料，利用徒手切片法觀察玉米莖稈橫切面解剖結(jié)構(gòu)，間苯三酚染色，抗倒伏自交系表皮及維管束周?chē)M織細(xì)胞被間苯三酚染為紅色，說(shuō)明木質(zhì)素沉積多；倒伏自交系表現(xiàn)為染色反

4、應(yīng)慢，表皮厚壁組織細(xì)胞及維管束鞘細(xì)胞著色淺，木質(zhì)素沉積少；
　　4.利用掃描電鏡觀察玉米莖稈表皮下及維管束周?chē)癖诮M織細(xì)胞結(jié)構(gòu)及細(xì)胞壁厚度，結(jié)果表明倒伏自交系表皮厚壁組織及維管束鞘組織細(xì)胞壁加厚不明顯，細(xì)胞壁??；抗倒伏自交系相應(yīng)組織細(xì)胞壁加厚；
　　5.利用HPLC方法、UV法與灼燒法結(jié)合測(cè)定玉米莖稈木質(zhì)纖維素含量，結(jié)果表明倒伏自交系莖稈纖維素含量較正常自交系沒(méi)有顯著變化，但其木質(zhì)素含量較低，脆桿自交系較正常自交系纖維素含量

5、降低，半纖維素含量升高，說(shuō)明莖稈木質(zhì)素、纖維素含量與植株倒伏能力相關(guān)，其中木質(zhì)素含量可作為植株倒伏性狀的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行研究；
　　6.利用倒伏材料20790與抗倒伏材料LH277構(gòu)建F2群體，對(duì)F2群體進(jìn)行表型分析，利用SSR標(biāo)記進(jìn)行遺傳作圖，借助軟件，對(duì)控制玉米倒伏性狀的QTL進(jìn)行初定位，找到25個(gè)與玉米抗倒伏相關(guān)的QTL，倒伏QTL分別位于玉米第1、第2、第4、第5、第7和第9號(hào)染色體，貢獻(xiàn)率為5.5％-52.5%不等；

6、　　綜上結(jié)果表明倒伏材料莖稈表皮穿刺強(qiáng)度低、木質(zhì)素沉積少、表皮及維管束組織細(xì)胞壁薄，玉米倒伏性狀與其莖稈機(jī)械強(qiáng)度、莖稈解剖結(jié)構(gòu)、木質(zhì)纖維素含量相關(guān)；各表型均可作為植株倒伏性狀的評(píng)價(jià)指標(biāo)，但多個(gè)表型結(jié)合評(píng)價(jià)玉米倒伏性狀將增加倒伏性狀鑒定的科學(xué)性與準(zhǔn)確性；倒伏相關(guān)基因位點(diǎn)分布廣泛，主效QTL挖掘難度大，與脆桿性狀的單基因控制遺傳機(jī)理不同，倒伏遺傳機(jī)理較為復(fù)雜，本研究結(jié)果將為玉米倒伏QTL的進(jìn)一步精細(xì)定位與克隆奠定基礎(chǔ)，研究所用SSR標(biāo)記將為