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)和較高利用價值，是優(yōu)質(zhì)玉米領(lǐng)域發(fā)展較快的一種類型。前人主要針對IHO、IHP和BHO種質(zhì)背景，利用單一遺傳背景和測交群體對玉米籽粒品質(zhì)性狀開展了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，同時與兩個普通玉米自交系8984和8622雜交構(gòu)建的兩組284個(P1)和265個(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，通過同時進行兩種不同環(huán)境條件

2、下的田間試驗，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精細定位及克隆奠定基礎(chǔ)。主要試驗和結(jié)論如下： 1.用665對SSR引物分別對兩個組合

3、普通玉米自交系8984×GY220(P1)和普通玉米自交系8622×GY220(P2)的親本自交系進行多態(tài)性檢測，分別篩選出212對和205對多態(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個和173個多態(tài)性標(biāo)記的玉米遺傳連鎖圖譜，圖譜總長度分別為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)境條件下共檢測到53個籽粒品質(zhì)性狀相關(guān)QTL，P1F2和P1F2:3家系群體檢測到10個和22個QTL，P2F2和F2F2:3家系群體檢測到6個和19個QTL，兩組群體沒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到22個QTL，18個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，2個籽粒油分含量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。其中P1F2和P1F2.3家系群體檢測到5個和7相關(guān)OTL，P2F2和P2F20家系群體檢測到3個和9個相關(guān)OTL，位于第1、3、4、5、6、7、8和10染色體上.其中2個QTL在來自同一組合的F2和F2:3家系群體均檢測到，F(xiàn)2:3家系群體在兩種環(huán)境條件下未檢測到共同OTL，5個QTL.在F2:3家系群體一個環(huán)境和兩環(huán)境平均都檢測到。

6、單個QTL貢獻率為5.0％～26.5％，12個OTL的貢獻率大于10％，其中有11個QTL在以往研究中均被檢測到，同時也具有較大的貢獻率。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適宜作為進一步研究和實施MAS的主要目標(biāo)。油分含量OTL位點的增效基因除一個來自普通玉米親本自交系8622外，其余21個均來自高油親本GY220，充分顯示針對籽粒油分含量長期選擇對相關(guān)基因的高度聚集效果. 4.籽

7、粒蛋白質(zhì)含量共檢測到12個OTL，9個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，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。其中P1F2和P1F2:3家系群體檢測到3個和6個相關(guān)OTL，P2F2和P2F2:3家系群體檢測到0個和3個相關(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)境條件下均朱檢測到共同OTL，2個OTL在F2:

8、3家系群體一個環(huán)境和兩環(huán)境平均都被檢測到.單個OTL貢獻率為3.9％～17.5％，其中6個QTL的貢獻率大于10％，有4個OTL在以往研究中均被檢測到，同時也具有較火貢獻率。qxPRO1-8-1和qxPRO1-8-2具有環(huán)境穩(wěn)定性和不同研究一致性，適宜作為進一步研究和實施MAS的主要目標(biāo)QTL。5個蛋白質(zhì)含量的增效基因來自于高油親本GY220，5個和2個分別米自普通親本8984和8622. 5.籽粒淀粉含量共檢測到19個OTL，

9、14個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，qpSTAl-5-2與胚乳突變體基因ael(直鏈淀粉擴充者)具有相同的染色體bin位點。其中P1F2和P1F2:3家系群體檢測到2個和9相關(guān)OTL，P2F2和P2F2:3家系群體檢測到3個和7個相關(guān)QTL，位于第2、4、5、6、8和10染色體上。其中2個OTL在來自同一組合的F2和F2:3家系群體均檢測到，1個QTL在F2:3家系群體兩種環(huán)境條件下均檢測到，2個QTL在

10、F2:3家系群體一個環(huán)境和兩環(huán)境平均都檢測到。單個QTL貢獻率為2.9％～14.0％，其中6個QTL的貢獻率大于10％，有5個QTL在以往研究中均被檢測到，同時也具有較大的貢獻率.qzSTA2-6-1具有環(huán)境穩(wěn)定性和不同研究一致性，適宜作為進一步研究和實施MAS的主要目標(biāo)QTL.分別有10個和8個淀粉含量QTL的增效基因來自普通親本8984和8622，僅一個增效基因來自高油親本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、25個、7個和9個，部分顯性和加性對玉米籽粒品質(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、穗粒重對籽粒蛋白質(zhì)含量QTL的表達影響最大，對籽粒油分、淀粉含量QTL的表達也有較大影響，籽粒蛋白質(zhì)和淀粉含量對油分含量QTL的表達均有較大的影響.與籽粒油分、蛋白質(zhì)和淀粉含量相關(guān)的3個、0個和2個QTL基本不受其它性狀的影響，可以實現(xiàn)單個QT