利用兩個相關(guān)F-,2：3-群體研究玉米穗粒性狀QTL及粒重與籽粒品質(zhì)性狀遺傳關(guān)系.pdf

1、高油玉米是20世紀(jì)人工培育的一種高附加值玉米新類型，具有全面的優(yōu)良籽粒品質(zhì)和較高的綜合利用價值。由穗粒性狀所決定的籽粒產(chǎn)量仍然是目前制約高油玉米雜交種大面積推廣應(yīng)用的主要因素。以往利用IHO和BHO高油玉米種質(zhì)對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素進(jìn)行了QTL定位研究。本研究選用具有ASK種質(zhì)背景的高油玉米自交系GY220為父本，同時與兩個普通玉米自交系8984和8622雜交構(gòu)建了兩個分別具有284個和265個F2:3家系的作圖群體(P1R2:3，P2F2

2、:3)，在洛陽春播和許昌夏播兩種環(huán)境條件下進(jìn)行田間試驗(yàn)，利用SSR分子標(biāo)記構(gòu)建高密度遺傳圖譜，采用復(fù)合區(qū)間作圖法定位穗重、穗粒重、百粒重、穗長、行粒數(shù)、穗粗、穗行數(shù)和出籽率8個穗粒性狀QTL，利用多區(qū)間作圖法分析定位QrL間的上位效應(yīng)，并通過條件QTL分析和多性狀聯(lián)合分析的復(fù)合區(qū)間作圖方法探討主要穗粒性狀間及粒重與主要品質(zhì)性狀間的遺傳關(guān)系，進(jìn)一步揭示玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的分子遺傳基礎(chǔ)，同時為分子標(biāo)記輔助育種、QTL精細(xì)定位及克隆提供材料平臺

3、和理論依據(jù)。主要研究結(jié)論如下： 1.利用兩個相關(guān)群體P1F2:3和P2F2:3構(gòu)建的遺傳圖譜分別包含185個和173個SSR多態(tài)性分子標(biāo)記，其中83個標(biāo)記相同。圖譜總長度分別為2111.7 cM和2298.5 cM，相鄰標(biāo)記間平均距離為11.41 cM和13.29 cM。 2.兩個群體在兩種環(huán)境條件下及合并分析共檢測到與91個與8個穗粒性狀相關(guān)的QTL，PlF2:3和P2F2:3群體分別檢測到52個和39個QTL，單個Q

4、TL貢獻(xiàn)率分別為4.8％-17.0％和4.2％-48.4％。P1F2:3群體1個QTL幾在兩種環(huán)境條件下及合并分析同時檢測到，9個QTL在一種環(huán)境條件下及合并分析同時檢測到；P2F2:3群體5個QTL在一種環(huán)境條件下及合并分析同時檢測到。定位QTL間互作較少，除PlF2:3在洛陽點(diǎn)穗粗(umc2256～umc2118與umc2118～umcl746)、P2F2:3合并分析的出籽率(qKR2-4-1與bnlgll94～unlc1304)和

5、許昌點(diǎn)的百粒重(qxl00GW2.1.1與bnlgl792～umcl666)定位QTL存在較大的互作效應(yīng)外，其余互作的效應(yīng)值均較小。檢測到的百粒重主效QTL q1100GWl-3-1/q100GWl-3-2、qxl00GWl-6-1/q100GW1-6-1、qx100GW2-1-1，q100GW2-1-1、穗長QTL qlEL2-10-1/qEL2-10-1、穗行數(shù)QTL qxERNl-3-2/qERNl-3-2、qlERN2-5-2/

6、qERN2-5-1和出籽率QTLqlKRl-7-1/qxKRl-7-1，qKRl-7-1貢獻(xiàn)率較大且環(huán)境穩(wěn)定性較好，可以作為進(jìn)一步研究和實(shí)施分子標(biāo)記輔助選擇的主要目標(biāo)QTL。P1：F2:3群體在第3、7和10染色體上及P2F2:3群體在第1、5和7染色體上的相同標(biāo)記或置信區(qū)間檢測到的多個穗粒性狀QTL,，表現(xiàn)為熱點(diǎn)分布。部分顯性和超顯性對穗粒性狀的遺傳起主要作用。 3.兩個群體沒有在相同標(biāo)記區(qū)間檢測到控制同一性狀的共同QTL，但

7、在相鄰標(biāo)記區(qū)間檢測到控制百粒重、穗粗和穗行數(shù)的QTL。q100GW1-1-2(umc2237～phi039)和q1100GW2-1-1(umc2237～bnlgl643)及qxERNl-5-2(bnlgl879～ulncll62)和qIERN2-5一1(bnlgl879～umc1389)分別處在相同標(biāo)記umc2237和bnlg1879的下方，可能為分別控制百粒重和穗行數(shù)的同-QTL；qxEDl-1-1(umc2237～phi039)和q

8、ED2-1-1(umcl395～umc2237)與相同標(biāo)記umc2237連鎖。 4.兩個F2:3家系群體在兩種環(huán)境條件及合并分析的穗重、穗粒重與除出籽率外的其它穗粒性狀呈極顯著表型正相關(guān)，百粒重與行粒數(shù)呈極顯著的表型負(fù)相關(guān)，表明顯著提高高油玉米產(chǎn)量需均衡協(xié)調(diào)各穗粒性狀，尤其要協(xié)調(diào)百粒重和行粒數(shù)之間的關(guān)系。進(jìn)一步對百粒重、穗行數(shù)和行粒數(shù)間進(jìn)行多性狀分析表明，檢測到的百粒重主效QTL q100GW1-3-2和q100G3W2-1-1

9、在聯(lián)合分析時也被檢測到，且位于第1、3、5、6、7、8染色體上控制百粒重與行粒數(shù)和穗行數(shù)的QTL可能存在緊密連鎖或一因多效。 5.兩群體百粒重與油分含量除P1F2:3在許昌點(diǎn)表型相關(guān)不顯著外，其余均呈顯著或極顯著的表型負(fù)相關(guān)。對百粒重與油分和淀粉含量的多性狀分析結(jié)果表明，位于第1、3、5、6、7、8、10染色體上控制百粒重和油分或淀粉含量的QTL可能存在一因多效或緊密連鎖。剔除油分和淀粉含量對百粒重的影響，對百粒重進(jìn)行條件QTL