玉米籽粒品質(zhì)性狀QTL定位及其遺傳相關(guān)研究.pdf

1、高油玉米具有全面的優(yōu)良籽粒品質(zhì)和較高利用價(jià)值，是優(yōu)質(zhì)玉米領(lǐng)域發(fā)展較快的一種類(lèi)型。前人主要針對(duì)IHO、IHP和BHO種質(zhì)背景，利用單一遺傳背景和測(cè)交群體對(duì)玉米籽粒品質(zhì)性狀開(kāi)展了QTL定位研究。本研究選用與IHO和BHO具有不同種質(zhì)背景的高油玉米自交系GY220，同時(shí)與兩個(gè)普通玉米自交系8984和8622雜交構(gòu)建的兩組284個(gè)(P1)和265個(gè)(P2)F2和F2:3家系群體，利用SSR分子標(biāo)記構(gòu)建高密度遺傳圖譜，通過(guò)同時(shí)進(jìn)行兩種不同環(huán)境條件

2、下的田間試驗(yàn)，采用復(fù)合區(qū)間作圖法定位籽粒油分、蛋白質(zhì)、淀粉含量3個(gè)籽粒品質(zhì)性狀OTL，采用多區(qū)間作圖法分析定位OTL間的上位效應(yīng)，并采用條件QTL分析和多性狀聯(lián)合分析的復(fù)合區(qū)間作圖方法探討各籽粒品質(zhì)性狀間及其與主要產(chǎn)量性狀間的分子遺傳關(guān)系，篩選具有不同遺傳背景和環(huán)境穩(wěn)定表達(dá)的有效分子標(biāo)記，為玉米籽粒品質(zhì)性狀的分子遺傳剖析、分子標(biāo)記輔助育種、QTL精細(xì)定位及克隆奠定基礎(chǔ)。主要試驗(yàn)和結(jié)論如下： 1.用665對(duì)SSR引物分別對(duì)兩個(gè)組合

3、普通玉米自交系8984×GY220(P1)和普通玉米自交系8622×GY220(P2)的親本自交系進(jìn)行多態(tài)性檢測(cè)，分別篩選出212對(duì)和205對(duì)多態(tài)性標(biāo)記.兩組親本間多態(tài)性標(biāo)記存在較大差異，僅有104對(duì)相同，占49.1％和50.7％。去除嚴(yán)重偏分離的標(biāo)記，用Mapmaker3.0b作圖軟件構(gòu)建兩張分別包含185個(gè)和173個(gè)多態(tài)性標(biāo)記的玉米遺傳連鎖圖譜，圖譜總長(zhǎng)度分別為2111.7cM和2298.5cM，相鄰標(biāo)記間平均距離為11.41cM和

4、13.29cM. 2.兩組F2和F2:3家系群體在兩種環(huán)境條件下共檢測(cè)到53個(gè)籽粒品質(zhì)性狀相關(guān)QTL，P1F2和P1F2:3家系群體檢測(cè)到10個(gè)和22個(gè)QTL，P2F2和F2F2:3家系群體檢測(cè)到6個(gè)和19個(gè)QTL，兩組群體沒(méi)有定位到位于相同標(biāo)記區(qū)間的OTL。 3.籽粒油分含量共檢測(cè)到22個(gè)QTL，18個(gè)與以往利用不同材料的相關(guān)研究具有相同或相似的染色體bin位點(diǎn)，2個(gè)籽粒油分含量QTL(qzOIL1-10-1、qzOI

5、L1-4-1)與胚乳突變體基因accB(乙酰CoA)、bt2(脆質(zhì)胚乳2)具有相同的染色體bin位點(diǎn)。其中P1F2和P1F2.3家系群體檢測(cè)到5個(gè)和7相關(guān)OTL，P2F2和P2F20家系群體檢測(cè)到3個(gè)和9個(gè)相關(guān)OTL，位于第1、3、4、5、6、7、8和10染色體上.其中2個(gè)QTL在來(lái)自同一組合的F2和F2:3家系群體均檢測(cè)到，F(xiàn)2:3家系群體在兩種環(huán)境條件下未檢測(cè)到共同OTL，5個(gè)QTL.在F2:3家系群體一個(gè)環(huán)境和兩環(huán)境平均都檢測(cè)到。

6、單個(gè)QTL貢獻(xiàn)率為5.0％～26.5％，12個(gè)OTL的貢獻(xiàn)率大于10％，其中有11個(gè)QTL在以往研究中均被檢測(cè)到，同時(shí)也具有較大的貢獻(xiàn)率。具有環(huán)境穩(wěn)定性和不同研究一致性的OTL qlOIL2-8-1和qzOIL2-6-1適宜作為進(jìn)一步研究和實(shí)施MAS的主要目標(biāo)。油分含量OTL位點(diǎn)的增效基因除一個(gè)來(lái)自普通玉米親本自交系8622外，其余21個(gè)均來(lái)自高油親本GY220，充分顯示針對(duì)籽粒油分含量長(zhǎng)期選擇對(duì)相關(guān)基因的高度聚集效果. 4.籽

7、粒蛋白質(zhì)含量共檢測(cè)到12個(gè)OTL，9個(gè)與以往利用不同材料的相關(guān)研究具有相同或相似的染色體bin位點(diǎn)，qpPRO1-3-1與胚乳突變體基因sh2(皺縮2)具有相同的染色體bin位點(diǎn)。其中P1F2和P1F2:3家系群體檢測(cè)到3個(gè)和6個(gè)相關(guān)OTL，P2F2和P2F2:3家系群體檢測(cè)到0個(gè)和3個(gè)相關(guān)OTL，位于第1、3、5、6、8、9和10染色體上。F2和F2:3家系群體及F2:3家系群體在兩種環(huán)境條件下均朱檢測(cè)到共同OTL，2個(gè)OTL在F2:

8、3家系群體一個(gè)環(huán)境和兩環(huán)境平均都被檢測(cè)到.單個(gè)OTL貢獻(xiàn)率為3.9％～17.5％，其中6個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率大于10％，有4個(gè)OTL在以往研究中均被檢測(cè)到，同時(shí)也具有較火貢獻(xiàn)率。qxPRO1-8-1和qxPRO1-8-2具有環(huán)境穩(wěn)定性和不同研究一致性，適宜作為進(jìn)一步研究和實(shí)施MAS的主要目標(biāo)QTL。5個(gè)蛋白質(zhì)含量的增效基因來(lái)自于高油親本GY220，5個(gè)和2個(gè)分別米自普通親本8984和8622. 5.籽粒淀粉含量共檢測(cè)到19個(gè)OTL，

9、14個(gè)與以往利用不同材料的相關(guān)研究具有相同或相似的染色體bin位點(diǎn)，qpSTAl-5-2與胚乳突變體基因ael(直鏈淀粉擴(kuò)充者)具有相同的染色體bin位點(diǎn)。其中P1F2和P1F2:3家系群體檢測(cè)到2個(gè)和9相關(guān)OTL，P2F2和P2F2:3家系群體檢測(cè)到3個(gè)和7個(gè)相關(guān)QTL，位于第2、4、5、6、8和10染色體上。其中2個(gè)OTL在來(lái)自同一組合的F2和F2:3家系群體均檢測(cè)到，1個(gè)QTL在F2:3家系群體兩種環(huán)境條件下均檢測(cè)到，2個(gè)QTL在

10、F2:3家系群體一個(gè)環(huán)境和兩環(huán)境平均都檢測(cè)到。單個(gè)QTL貢獻(xiàn)率為2.9％～14.0％，其中6個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率大于10％，有5個(gè)QTL在以往研究中均被檢測(cè)到，同時(shí)也具有較大的貢獻(xiàn)率.qzSTA2-6-1具有環(huán)境穩(wěn)定性和不同研究一致性，適宜作為進(jìn)一步研究和實(shí)施MAS的主要目標(biāo)QTL.分別有10個(gè)和8個(gè)淀粉含量QTL的增效基因來(lái)自普通親本8984和8622，僅一個(gè)增效基因來(lái)自高油親本GY220。 6.籽粒油分、蛋白質(zhì)和淀粉含量表現(xiàn)為加

11、性、部分顯性、完全顯性和超顯性的OTL數(shù)目為12個(gè)、25個(gè)、7個(gè)和9個(gè)，部分顯性和加性對(duì)玉米籽粒品質(zhì)性狀的遺傳起著主要作用。定位Q11L間的互作效應(yīng)較小. 7.條件QTL分析表明,百粒重、穗粒重對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量QTL的表達(dá)影響最大，對(duì)籽粒油分、淀粉含量QTL的表達(dá)也有較大影響，籽粒蛋白質(zhì)和淀粉含量對(duì)油分含量QTL的表達(dá)均有較大的影響.與籽粒油分、蛋白質(zhì)和淀粉含量相關(guān)的3個(gè)、0個(gè)和2個(gè)QTL基本不受其它性狀的影響，可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)QT