玉米種子活力相關(guān)性狀的QTL定位及遺傳效應(yīng)分析.pdf

1、種子活力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著的重要作用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展對種子質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格，要求種子要有更高的播種品質(zhì)。在種子耐藏性方面，選擇高活力種子可以較好地抵抗各種貯藏逆境，有利于種質(zhì)資源的長期保存。本研究以豫82與沈137為親本構(gòu)建的201個(gè)重組自交系(RIL)為材料，在人工氣候室中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)、低溫發(fā)芽試驗(yàn)和人工加速老化發(fā)芽試驗(yàn)。用SSR分子標(biāo)記構(gòu)建了遺傳連鎖圖譜，采用復(fù)合區(qū)間作圖法(CIM)對玉米種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力

2、指數(shù)、苗長、幼苗干重以及根干重等活力相關(guān)性狀進(jìn)行了QTL定位以及效應(yīng)分析。同時(shí)，對不同溫度環(huán)境下和不同人工老化處理?xiàng)l件下種子活力相關(guān)性狀的QTL及其與環(huán)境互作進(jìn)行了上位性效應(yīng)分析，以期找到控制種子活力相關(guān)性狀的穩(wěn)定的主效基因或QTL，以便利用生物信息學(xué)的方法和定位結(jié)果對控制種子活力相關(guān)性狀的候選基因進(jìn)行預(yù)測，開發(fā)出與目標(biāo)性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記，從而為玉米種子活力相關(guān)性狀的基因克隆、分子標(biāo)記輔助選擇育種提供重要的參考依據(jù)。主要實(shí)驗(yàn)和研究結(jié)

3、果如下：
　　 1.選取能夠覆蓋玉米全基因組的654對SSR引物在親本間進(jìn)行多態(tài)性篩選，從而獲得了175對多態(tài)性好、帶型清晰的引物。構(gòu)建了一張含有171個(gè)標(biāo)記的玉米連鎖圖譜，覆蓋玉米10條染色體，第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10染色體長度分別是320.4、263.9、287.5、201.7、288、224.4、122.9、160.4、265.4和216cM，標(biāo)記數(shù)目分別是23、17、17、19、22、16、10、14、

4、17和16。圖譜總長度2350.6cM，標(biāo)記平均間距13.7cM。
　　 2.在適溫28℃和低溫18℃兩種溫度環(huán)境下分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)和低溫發(fā)芽試驗(yàn)，共定位到與種子活力相關(guān)的10個(gè)QTL，分布于第1、3、4、9和10等5條染色體上，各QTL的貢獻(xiàn)率介于5.6％～15.6％之間，其中第3染色體上控制活力指數(shù)的qV13具有最大貢獻(xiàn)率為15.6％。在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)(28℃)下，控制發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的qGI1和qVI1分別位于標(biāo)記區(qū)間

5、phi039-umc2029和umc2029-bnlg1268內(nèi)。在低溫發(fā)芽試驗(yàn)(18℃)下，檢測到同時(shí)控制發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)一個(gè)共同的QTL，即qGI10和qVI10，位于標(biāo)記區(qū)間umc1677-umc1993內(nèi)，在第10染色體上的159.1cM位置上。相對于其它性狀指標(biāo)，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)可以作為種子活力的有效指標(biāo)。
　　 3.在人工加速老化處理2天、4天和6天條件下，共檢測到與種子活力相關(guān)性狀的QTL30個(gè)，分布在第1、2

6、、3、4、5、8、9和10染色體上，貢獻(xiàn)率在6.3％～12.6％之間。在第10染色體上的157.1cM位置上，檢測到一個(gè)控制活力指數(shù)的穩(wěn)定QTL，即qVI10，位于標(biāo)記區(qū)間umc1648-umc1667內(nèi)，可以作為一個(gè)分子標(biāo)記應(yīng)用于分子標(biāo)記輔助選擇。在第10染色體上發(fā)現(xiàn)一個(gè)控制種子活力的重要染色體區(qū)段，位于10.04-10.06位點(diǎn)，標(biāo)記區(qū)間umc1272-umc1993內(nèi)。
　　 在老化處理2天條件下，控制發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活

7、力指數(shù)三個(gè)QTL，即qGET2、qGIT2和qVIT2均位于第2染色體上，位于相同的標(biāo)記區(qū)間umc1923-umc1637內(nèi)。在老化處理4天條件下，在第10染色體上，分別檢測到1個(gè)控制發(fā)芽率和1個(gè)控制活力指數(shù)的QTL，即qGPF10和gVIF10，位于相鄰的標(biāo)記區(qū)間內(nèi)。在老化處理6天下，控制發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的QTL均在第10染色體上被檢測到，qGPS10、qGIS10和qVIS10都位于標(biāo)記區(qū)間umc1648-umc1

8、667，位置相同，可能是一個(gè)QTL，表現(xiàn)出一因多效的作用。
　　 4.在不同溫度環(huán)境下，檢測到了4對影響種子活力性狀的AA上位性效應(yīng)，且均達(dá)到了極顯著水平。這4對QTL均表現(xiàn)為非加性效應(yīng)，但都共同表現(xiàn)為加加上位性效應(yīng)，表明上位性作用在不同溫度環(huán)境下對種子活力起著重要作用。在不同老化處理?xiàng)l件下，共檢測到11個(gè)與種子活力相關(guān)的QTL加性效應(yīng)及加性×環(huán)境(AE)互作效應(yīng)，2對與種子活力相關(guān)的AA上位性效應(yīng)，分別位于第1、3、4、8和1

9、0條染色體上，貢獻(xiàn)率在2.49％-7.21％之間，控制發(fā)芽勢的qGE1-3貢獻(xiàn)率最大。在第1染色體上的qGE1-3、qGR1-3、qGI1-3、qVI1-3均在標(biāo)記區(qū)間umc1568-bnlg1007內(nèi)，位置相同或相近，可能是一個(gè)基因或表現(xiàn)為緊密連鎖，增效基因均來自豫82。在第8染色體上umc1121-mmc0181標(biāo)記區(qū)間內(nèi)，同時(shí)檢測到控制發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的QTL，即qGE8-9、qGR8-9、qGI8-9和qVI8

10、-9，增效基因均來自沈137。
　　 5.在不同天數(shù)老化處理下，親本豫82和親本沈137在不同老化處理后，表現(xiàn)出不同的抗老化性，親本豫82在發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和苗長等種子活力相關(guān)性狀上均比親本沈137表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗老化性。利用RILs群體定位的結(jié)果表明，在老化處理初期，兩親本對種子活力相關(guān)性狀都有不同的增效作用。但是，隨著老化時(shí)間的延長，增效基因越來越多的來自活力較強(qiáng)的親本豫82。因此，在配制雜交組合時(shí)，利用豫8