超甜玉米可溶性糖含量及产量因子QTL分析

论文摘要

超甜玉米是甜玉米的一种，具有甜、粘、嫩、香的特点，经济价值和营养价值较高，是一种菜果兼用的食品，俗称“水果之王”。随着人民生活水平的提高，对超甜玉米品质的要求也越来越高。如何在提高超甜玉米产量的同时，尽快改良可溶性糖含量、柔嫩性和果皮厚度等品质性状成了育种者集中关注的问题。虽然传统的遗传改良方法在超甜品种改良中起重要作用，但育种效率低，周期长。现代DNA标记技术的发展，为育种者提供了快速、准确改良品质性状的选择方法。本研究以吉林农业大学特用玉米研究所超甜玉米自交系吉557（sh2）和吉165（sh2）为亲本，组配含有208个F2群体，利用SSR分子标记，构建遗传图谱，采用Mapmaker／QTL软件进行籽粒可溶性糖含量及产量相关性状QTL的定位和效应分析，为进一步开展分子标记辅助选择和籽粒可溶性糖含量QTL的精细定位提供依据。主要研究结果如下：1．作图亲本间DNA标记多态性使用450对SSR引物对吉557和吉165作图亲本进行了多态性筛选，其中121对引物在双亲间具有多态性，共显性标记位点占引物总量的26.9％。亲本吉557和吉165间的DNA标记多态性较高，吉557与吉165杂交后代是比较理想的作图群体。2．作图亲本与F2：3家系的性状表现自交系吉557可溶性糖含量6.38％，穗长13.8cm，穗粗4.18cm，穗行数16.4，籽粒长度1.11cm，籽粒宽度0.62cm，百粒重12.3g；自交系吉165可溶性糖含量16.42％，穗长13.6cm，穗粗2.94cm，穗行数12.6，籽粒长度0.66cm，籽粒宽度0.57cm，百粒重6.2g。两亲本可溶性糖含量、穗粗、籽粒长度、籽粒宽度和百粒重性状差异较大。208个F2：3家系可溶性糖含量均值为11.37％，变幅4.46-17.81％；穗长均值为14.75cm，变幅6.5-26.5cm；穗粗均值为3.78cm，变幅2.12-4.68cm；穗行数均值为15.6，变幅8-22；籽粒长度均值为0.91cm，变幅0.61-1.22cm；籽粒宽度均值为0.64cm，变幅0.51-0.92cm；百粒重均值为10.05g，变幅为4.3-16.3。F2：3家系的7个性状均表现超双亲的超亲分离。3．超甜玉米遗传连锁图谱利用F2群体的121个SSR标记位点进行遗传连锁分析，构建的超甜玉米遗传连锁图包括10个连锁群和113个SSR标记位点，连锁群长度2.2-65.3cM，连锁群长度为1470.9cM，标记间的平均距离为13.02cM。该图与已经发表的玉米分子遗传图谱基本一致。其中25个标记（20.7％）表现为显著的偏分离（1：2：1）。4．超甜玉米可溶性糖含量及其它性状的QTL的效应与来源采用Mapmaker／QTL软件，发现11个影响超甜玉米籽粒可溶性糖含量的QTL；这些QTL所解释的可溶性糖含量的遗传变异幅度在3.5-20.3％，共解释总变异的63.7％；phi101049附近位点的ssc3能解释可溶性糖含量变异最大，为20.3％，是一个主效QTL。影响穗长的QTL有5个；这些QTL所解释的穗长的遗传变异幅度在7.5-21.3％，共解释总变异的33.9％；phi055附近位点的el1能解释穗长变异最大，为21.3％，是一个主效QTL。影响穗粗的QTL有4个；这些QTL所解释的穗粗的遗传变异幅度在6.8-15.4％，共解释总变异的45.3％。影响穗行数的QTL有3个；这些QTL所解释的穗行数的遗传变异幅度在4.7-14.8％，共解释总变异的25.2％。影响粒长的QTL有7个；这些QTL所解释的粒长的遗传变异幅度在7.3-22.2％，共解释总变异的47.6％；bnlg1953和phi059附近位点的kl2和kl6能解释粒长变异的21.5％和22.2％，是二个主效QTL。影响粒宽的QTL有4个；这些QTL所解释的粒宽的遗传变异幅度在5.9-17.8％，共解释总变异的48.5％。影响百粒重的QTL有5个；这些QTL所解释的百粒重的遗传变异幅度在4.6-24.2％，共解释总变异的63.6％；bnlg2077附近位点的100kw1能解释百粒重变异的24.2％，可能是一个主效QTL。umc2049位点附近区域同时检测到控制穗粗和粒长的QTL，phi093位点附近区域同时检测到控制粒长和百粒重的QTL。5．超甜玉米可溶性糖含量及其它产量相关性状QTL作用方式在可溶性糖含量QTL中，表现加性效应QTL有2个，占总数的18.2％，部分显性效应为3个，占27.3％，显性效应QTL有3个，为总数的27.3％，超显性效应QTL有3个，为总数的27.3％，表明加性效应、显性效应、部分显性效应和加性效应在超甜玉米籽粒可溶性糖含量的遗传中均起着重要作用。在产量相关性状QTL中，表现加性效应QTL有5个，占总数的17.8％，部分显性效应为13个，占46.4％，显性效应QTL有9个，为总数的32.1％，超显性效应QTL有1个，为总数的3.6％，表明显性效应和部分显性效应在超甜玉米产量相关性状的遗传中起重要作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 植物遗传标记技术的发展
• 1.2 植物遗传连锁图谱构建
• 1.3 QTL分析、标记辅助选择和基因克隆
• 1.4 作物功能基因组研究
• 1.5 生物信息学在作物基因组中的应用
• 1.6 比较基因组学在作物遗传研究中的应用
• 1.7 玉米分子标记研究及应用进展
• 1.8 超甜玉米遗传育种及分子育种研究进展
• 1.9 本研究的内容及目的意义
• 第二章 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 田间试验
• 2.3 性状考查
• 2.4 性状统计分析
• 2.5 可溶性糖含量测定
• 2群体基因型分子标记检测'>2.6 F₂群体基因型分子标记检测
• 2单株总DNA提取及纯化'>2.6.1 F₂单株总DNA提取及纯化
• 2.6.2 SSR标记分析
• 2.7 分子标记数据收集及统计分析
• 2.7.1 建立数据库及构建SSR连锁图谱
• 2.7.2 QTL检测
• 2.7.3 QTL命名方法
• 第三章 结果与分析
• 3.1 群体性状表现
• 3.1.1 籽粒可溶性糖含量及产量构成因子分析
• 3.1.2 可溶性糖含量和产量因子表型值分布
• 3.1.3 性状相关分析
• 3.2 SSR标记连锁图谱构建
• 2单株标记型鉴定'>3.2.1 亲本间SSR引物筛选及F₂单株标记型鉴定
• 3.2.2 偏分离统计分析
• 3.2.3 分子标记连锁遗传图谱构建
• 3.3 QTL分析
• 3.3.1 籽粒可溶性糖含量QTL定位及基因效应分析
• 3.3.2 产量构成因子QTL定位及基因效应分析
• 3.3.3 籽粒可溶性糖含量QTL与其它性状QTL的比较
• 第四章 讨论
• 4.1 作图群体的选择
• 4.2 遗传连锁图谱
• 4.3 超甜玉米可溶性糖含量的QTL分析
• 4.4 分子标记的偏分离统计及其对QTL定位的影响
• 4.5 超甜玉米籽粒可溶性糖含量遗传规律
• 4.6 超甜玉米可溶性糖含量的分子标记辅助选择（MAS）
• 4.7 下一步研究策略
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介