兩種密度條件下玉米葉型相關(guān)性狀的QTL定位與分析.pdf

1、玉米是我國(guó)重要的糧食作物，隨著對(duì)其需求的增加，如何在現(xiàn)有耕地面積的基礎(chǔ)上提高玉米的產(chǎn)量，是玉米育種的重要目標(biāo)。在高密度下選育耐密性的優(yōu)良玉米品種，是實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)的一個(gè)重要途徑。葉片是玉米進(jìn)行光合作用的重要器官，其空間形態(tài)影響著玉米光合作用的效率，決定了玉米的株型，因此，在高密度條件下研究玉米葉部性狀具有重要意義。本研究以緊湊型自交系豫82、半緊湊型自交系綜3分別和松散型自交系豫87-1衍生的兩套 RILs群體（Pop.1和Pop.2）為

2、材料，通過在4000株/畝和8000株/畝的密度下對(duì)玉米的葉部相關(guān)性狀進(jìn)行多個(gè)地點(diǎn)的表型鑒定，并利用構(gòu)建的SNP分子標(biāo)記遺傳圖譜，采用復(fù)合區(qū)間作圖法對(duì)葉部性狀進(jìn)行QTL定位及效應(yīng)分析；利用基于混合線性模型的復(fù)合區(qū)間作圖法，分析葉部性狀的上位性及與環(huán)境和密度的互作效應(yīng)，篩選在多個(gè)地點(diǎn)和兩密度條件下控制玉米葉部性狀的穩(wěn)定主效QTL；采用元分析方法對(duì)葉部性狀進(jìn)行“一致性”QTL分析。主要研究結(jié)果如下：
　　1.構(gòu)建了兩張分別包含1179

3、和1243個(gè)SNP標(biāo)記的遺傳連鎖圖譜，覆蓋玉米的10條染色體，圖譜總長(zhǎng)度分別為1884.8cM和1864.0cM，標(biāo)記平均間距分別為1.599cM和1.500cM。將兩張遺傳圖譜整合成一張包含有1890個(gè)SNP標(biāo)記、總長(zhǎng)為1928.396cM、平均間距為1.020 cM的整合圖譜。
　　2.對(duì)兩套R(shí)IL群體在兩個(gè)密度條件下分3個(gè)地點(diǎn)的葉部性狀進(jìn)行表型分析，結(jié)果表明，隨著種植密度的提高，3個(gè)親本的葉夾角、葉寬和葉面積降低，葉向值增大

4、，葉長(zhǎng)和高點(diǎn)長(zhǎng)豫82、綜3表現(xiàn)為增大，豫87-1表現(xiàn)為降低。RIL群體的均值隨種植密度的提高，兩群體均表現(xiàn)為葉寬、葉面積降低，葉向值增大，而葉夾角的均值，Pop.1表現(xiàn)為增大，Pop.2表現(xiàn)為降低，葉長(zhǎng)和高點(diǎn)長(zhǎng)的均值，Pop.1表現(xiàn)為降低，Pop.2表現(xiàn)為增大。兩群體的各個(gè)性狀在所有環(huán)境下均存在單向或雙向超親分離，并呈現(xiàn)出連續(xù)變異。
　　3.利用復(fù)合區(qū)間作圖法，對(duì)兩個(gè)RIL群體在三個(gè)地點(diǎn)環(huán)境和合并值進(jìn)行玉米葉部性狀的QTL定位，檢

5、測(cè)到控制葉夾角、高點(diǎn)長(zhǎng)、葉向值、葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積的QTL分別有46、31、47、36、47和34個(gè)，單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率在4.01％-44.40%之間；在3個(gè)地點(diǎn)環(huán)境和合并值中沒有定位到位于相同區(qū)間的QTL；在2個(gè)地點(diǎn)環(huán)境和合并值中定位到相同區(qū)間的QTL有9個(gè)，分別是4000株/畝條件下，控制高點(diǎn)長(zhǎng)的位于第4染色體上的QTLs、第3染色體上控制葉向值的QTLs、第3和第4（2個(gè)）染色體上控制葉長(zhǎng)的QTLs、第3染色體上控制葉寬的QTLs

6、，8000株/畝條件下，第4染色體上控制高點(diǎn)長(zhǎng)和葉長(zhǎng)的QTLs、第5染色體上控制葉向值的QTLs，這些QTL可能是環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的同一個(gè)QTL。各葉部性狀在一種環(huán)境和合并分析中定位到的位于同一標(biāo)記區(qū)間的QTL有23個(gè)。在兩套R(shí)IL群體中都檢測(cè)到多對(duì)上位性互作 QTL,且所解釋的表型變異占一定比例，表明上位性效應(yīng)在葉部性狀的遺傳中大量存在。大多數(shù)QTL及上位性與地點(diǎn)環(huán)境和密度間均無(wú)顯著的互作效應(yīng)。
　　4.對(duì)兩個(gè)群體在兩密度下定位到的

7、葉部性狀QTL進(jìn)行分析，結(jié)果表明，兩群體的葉部性狀，除Pop.2群體的高點(diǎn)長(zhǎng)外，均能檢測(cè)到位于同一區(qū)間的QTL有26個(gè)，其中貢獻(xiàn)率均大于10%的QTL有5個(gè)，分別為控制葉夾角的第3染色體上區(qū)間為PZE-103026528～PZE-103027544和 PZE-103022844～PZE-103025592的QTLs，控制高點(diǎn)長(zhǎng)的第4染色體上區(qū)間為PZE-104022145～PZB01619.2的QTLs，控制葉向值的第5染色體上區(qū)間為P

8、ZE-105123635～PZE-105128589的QTLs以及控制葉面積的第8染色體上區(qū)間為PZE-108073336～SYN20179和PZE-108075601-PZE-108074267的QTLs，這些QTLs對(duì)密度不敏感，針對(duì)這些區(qū)間可以進(jìn)一步研究，以發(fā)掘具有耐密性的葉部性狀基因；同時(shí)還檢測(cè)到了密度特異性的QTL有15個(gè)，其中貢獻(xiàn)率大于10%的QTL有5個(gè)，分別為4000株/畝條件下，第1染色體上控制葉夾角的QTLs，第3染

9、色體上控制葉向值的QTLs，第6染色體上控制葉長(zhǎng)的QTLs，8000株/畝條件下，第1染色體上控制葉夾角的QTLs，第8染色體上控制高點(diǎn)長(zhǎng)的QTLs，這些QTL對(duì)密度敏感，但地點(diǎn)環(huán)境穩(wěn)定性好，這些區(qū)間對(duì)于玉米的耐密性研究也同樣具有利用價(jià)值。
　　5.利用元分析方法對(duì)2套R(shí)IL群體的葉部性狀進(jìn)行一致性QTL分析，在4000株/畝和8000株/畝密度條件下均獲得8個(gè)mQTL，對(duì)比兩密度下的QTL，發(fā)現(xiàn)控制高點(diǎn)長(zhǎng)和葉長(zhǎng)的mlQTL4和m