基于高密度遗传图谱的多环境玉米穗长QTL定位.pdf
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1、 山 东 农 业 科 学():./.收稿日期:基金项目:山东省自然科学基金项目()国家自然科学基金项目()作者简介:马晓杰()男硕士研究生主要从事玉米分子育种研究:.通信作者:苏成付()男博士副教授主要从事作物遗传育种研究:.基于高密度遗传图谱的多环境玉米穗长 定位马晓杰赵延明王军燕周苗苗彭欣潘乃菲高惠敏刘宸铭苏成付(青岛农业大学农学院山东 青岛)摘要:玉米是重要的粮食和饲料作物穗长是影响玉米产量的重要性状之一 本研究以穗长差异显著的玉米自交系 及 为试验材料配制杂交组合构建包含 个单株的 群体基于前期研究中利用 群体构建的高密度遗传连锁图谱结合、和 年在海南省三亚市盘县玉米育种试验站种植调查
2、的、和 三环境玉米穗长表型数据利用.的复合区间作图法()进行全基因组扫描发掘控制玉米穗长性状的主效 位点 结果表明共检测到 个控制玉米穗长性状的 位点、和 分别位于第、染色体上 值范围.解释表型变异.其中 和 在三个环境中重复被检测到 在 和 两个环境中被检测到 在 和 两个环境中被检测到而 只在 环境中被检测到 位点在三环境下解释的表型贡献率均大于 值超过 位于第 染色体 本研究所得结果既可为玉米穗长性状改良提供理论参考同时也可为研究玉米穗长性状遗传分子机理提供重要依据关键词:玉米穗长 定位多环境遗传图谱中图分类号:.文献标识号:文章编号:()().().()()()().玉米是重要的粮食和
3、饲料作物也是一种生物质能源材料在人们生产生活中占据重要地位 果穗是玉米的主要收获器官穗长是影响玉米籽粒产量的重要性状之一 等早期研究表明玉米自交系产量与穗长性状显著正相关梁晓玲等基于 个玉米杂交种、李泉木等基于 个杂交组合的研究结果也证明穗长性状与产量间存在正相关关系 因此定位玉米穗长的 具有重要意义不仅有助于理解玉米穗长性状的遗传基础和分子调控机制而且可为挖掘玉米产量潜力奠定基础前人已对玉米穗长性状开展了一些 定位研究但因穗长是复杂的数量性状不同试验材料在不同环境下的研究结果不同 王帮太等以 和综 为试验材料构建染色体单片段代换系()并基于两种环境下的表型数据定位到 个穗长 位点解释表型贡献
4、率.胡利宗等基于 与 组合的 回交群体定位到 个控制穗长的 解释表型变异.等基于 和 杂交组合的、和 群体在 个环境下鉴定出 个控制玉米穗长的 解释表型变异.等基于玉米自交系 与 组合获得包含 个家系的 群体定位到 个控制玉米穗长的 解释表型变异.汤继华等以综 与 为材料配制杂交组合利用 群体在两种环境中鉴定到 个穗长解释表型变异.利用玉米自交系 与 杂交获得的 和群体分别定位到 个和 个与穗长相关的 等利用/组合衍生的 群体定位到 个穗长 代国丽等利用/组合的 群体鉴定到 个玉米穗长 谢惠玲等利用黄/许 组合获得的重组自交系定位到 个穗长 霍冬敖利用玉米自交系 分别与 和 组配 分离群体以及
5、 群体鉴定到 个玉米穗长 解释表型变异.李庭锋基于吉/掖 组合的重组自交系群体定位到 个玉米穗长 解释表型贡献率.王辉等以郑 和 为亲本构建 群体在不同种植密度下进行 定位研究检测到 个穗长 分别位于、号染 色 体 可 解 释 表 型 变 异.等以郑/昌 组合的 群体、/进行四元杂交获得的四交群体为材料结合 分子标记在两环境下共检测到 个穗长 李卫华等以昌的单片段代换系为材料共检测到 个穗部性状 其中控制穗长性状的 有 个单个 可解释.的表型变异且发现了前人研究中同样被检测到的 个玉米穗长 和 个穗粗 稳定表达位点 等以、构建两套 家系群体共检测到 个穗长 可解释.的表型变异在 号染色体发现一
6、个一因多效位点.同时调控穗长及行粒数性状 等以廊黄 和昌 两组亲本构建的两组 家系为材料检测到 个穗长单个 可解释.的表型变异应用同样的试验材料在不同环境下利用复合区间作图法()及基于混合线性模型的复合区间作图法()相结合定位到 个调控穗长的 等构建了 个家系的 群体结合高密度遗传图谱定位到 个与穗长相关的 并在 号染色体上定位到成簇穗长()、穗粗()和穗轴粗()被重叠定位 个 分别解释 山 东 农 业 科 学 第 卷.、.和.的表型变异在穗长基因克隆上张人予克隆了玉米穗长基因 通过/技术进行基因敲除和超表达、结合转录组技术验证了该基因 等克隆了一个调控行粒数 研究结果表明该 主效基因同时影响
7、玉米穗长与行粒数性状 等运用全基因组关联分析()技术定位了一个未知蛋白编码基因通过基因敲除及过表达分析 验证了 基因对玉米花序分生组织()、行粒数()和穗长()具有正调控作用进一步分析发现该基因可能通过参与糖和生长素信号途径进而调控玉米 的发育影响行粒数和穗长最终增加玉米的产量通过多环境 定位研究可以发现控制穗长的稳定 位点既为进一步精细定位、克隆相关主效候选基因并深入研究其调控机制奠定基础也为玉米基因组学研究提供重要的试验材料和数据支持有助于进一步深入解析玉米穗长遗传调控机制 虽然目前已有大量研究者利用不同作图群体检测了数百个穗长 但多为初定位未经多环境验证其稳定性很难进一步克隆利用 本研究
8、以穗长性状差异显著的玉米自交系为亲本通过配制杂交组合获得 代分离群体基于 代群体构建高密度遗传图谱结合多环境穗长表型数据采用.中的复合区间作图法对目标性状 进行定位旨在对玉米穗长性状进行遗传剖析研究穗长的遗传机制提供新的玉米穗长 位点为高产玉米新品种选育提供理论参考加速玉米育种进程 材料与方法.分离群体构建及表型调查 年夏以穗长差异显著的玉米自交系 和 为试验材料配制杂交组合获得 代杂交种子自交 得到 代种子 年冬在海南省三亚市的盘县玉米育种试验站种植由 株单株组成的 分离群体并自交得到 家系 年和 年将 家系按穗行的方式种植于盘县玉米育种试验站采用完全随机试验设计单行区每个家系一行每行 株行
9、距和株距分别为.和.田间管理及水肥施用与当地大田玉米相同 待果穗成熟收获晒干后用直尺测量穗基部到穗顶端的长度即穗长家系穗长通过测量株行中间正常 个果穗的平均值获得 表型数据录入 表中保存频数分布图及方差分析由 .完成.遗传连锁图谱构建及 定位在玉米抽雄吐丝前对两个亲本以及 采取单株取样 剪取大小合适的叶片分别装入带有标记的离心管中置于液氮罐后转至冰箱 保存待用 提取、基因组测序、分型及高密度遗传连锁图谱构建的具体方法见前期研究 应用 .的复合区间作图法()的向前回归模型进行穗长表型数据的全基因组扫描步长 为避免遗传信息遗漏 值设置为.加性或显性效应值为正表明 的增加效应来自母本 加性或显性效应
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