氮胁迫条件下玉米籽粒和秸秆品质及N、P、K含量的QTL分析

论文摘要

本研究以玉米杂交种农大108及其F2:3和F2:4家系为材料,研究了施氮和不施氮两种处理对玉米籽粒和秸秆品质以及N、P、K含量的影响,并对有关基因进行了QTL分析,本研究主要结论如下:1)构建了包含194个SSR标记,覆盖玉米10条染色体的遗传连锁图谱,图谱总长度2100.9cM,平均间距为10.82cM。2)利用近红外反射光谱(NIRS)定量分析模型测定了F2:5家系的蛋白质、淀粉、油分和赖氨酸等4个籽粒品质性状以及F2:4群体的酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)、粗蛋白(CP)和粗脂肪(CF)等4个秸秆品质性状含量。利用鲍士旦介绍的植物常量元素的测定方法测定玉米籽粒和秸秆中的氮、磷、钾含量。3)利用复合区间作图法共定位了11个籽粒品质相关性状的QTL,其中在缺氮条件下检测到7个QTL,施氮条件下共检测到4个QTL,分布在1, 3, 7,9染色体上。其中,与蛋白质含量相关的QTL 2个,在7,9染色体上,单个QTL贡献率为9.50%~14.60%;与淀粉含量有关的2个QTL分别位于3,9染色体上,单个QTL贡献率为8.77%~9.90%;与油分含量有关的3个QTL位于第3染色体上,单个QTL贡献率为9.82%~17.66%;与赖氨酸含量有关的4个QTL分别位于1, 3, 7,9染色体上,单个QTL贡献率在8.05%~10.25%之间;部分显性、超显性、加性对籽粒品质的遗传均起着主要的作用。4)共检测出19个有关秸秆品质性状的QTL,在缺氮条件下两个地点共检测到5个,施氮条件下共检测到14个。其中,NDF的3个QTL,单个QTL贡献率为9.53%~12.79%;ADF的4个QTL,单个QTL贡献率为8.55%~14.05%;CF检测到4个QTL,单个QTL贡献率为10.03%~12.66%之间;CP检测到7个QTL,单个QTL贡献率为10.26%~15.04%之间;加性和部分显性对秸秆品质的遗传均起着主要的作用。5)共检测出22个有关籽粒中N、P、K含量的QTL,在缺氮条件下两地点共检测到10个,施氮条件下共检测到12个。其中,与N含量有关的8个QTL,单个QTL贡献率为7.80%~14.91%;与P含量有关的7个QTL,单个QTL贡献率为8.12%~13.03%;与K含量有关的7个QTL,单个QTL贡献率为8.85%~12.36%之间;部分显性和超显性是控制玉米籽粒中N、P、K含量基因的主要作用形式。6)共检测出25个有关秸秆中N、P、K含量的QTL,在缺氮条件下两地点共检测到12个,施氮条件下共检测到13个。其中,与N含量有关的9个QTL,单个QTL贡献率为7.30%~31.09%;与P含量有关的7个QTL,单个QTL贡献率为7.57%~16.65%;与K含量有关的9个QTL,单个QTL贡献率为7.23%~32.82%之间;超显性是控制玉米秸秆中N、P、K含量基因的主要作用形式。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 作物氮利用效率研究的意义
• 1.1.1 氮肥的增产作用
• 1.1.2 玉米的经济地位与氮肥需求
• 1.1.3 不合理施用氮肥所产生的负效应
• 1.1.3.1 氮肥的利用效率在降低
• 1.1.3.2 污染严重
• 1.1.3.3 农业生产成本增加
• 1.1.4 氮效率研究的生物学意义
• 1.2 玉米氮素高效利用的研究状况
• 1.2.1 氮高效利用的含义
• 1.2.2 国内外研究进展
• 1.2.3 玉米氮高效的基因型改良
• 1.2.4 次级指标的选择
• 1.3 数量性状研究进展
• 1.3.1 遗传标记的发展
• 1.3.2 遗传连锁图谱的构建
• 1.3.3 数量性状基因定位
• 1.3.4 分子标记辅助选择
• 1.4 主要农作物QTL 定位研究概况
• 1.5 氮肥对玉米品质的影响
• 1.6 近红外光谱（NIRS）在玉米品质研究中的应用
• 1.6.1 近红外光谱分析技术的原理
• 1.6.2 近红外光谱（NIRS）在玉米品质研究中的应用
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 材料
• 3.2 田间试验设计
• 3.3 供试土壤
• 3.4 目标性状的测定
• 3.5 遗传连锁图谱的构建
• 3.5.1 遗传连锁图的构建方法
• 3.5.2 QTL 定位及效应分析方法
• 4 结果与分析
• 4.1 亲本间多态性分析和遗传图谱的构建
• 4.2 玉米籽粒和秸秆品质性状及秸秆产量的遗传分析
• 4.2.1 玉米籽粒主要品质性状的表现
• 4.2.2 玉米秸秆主要品质性状的表现
• 4.2.3 玉米秸秆产量的表现
• 4.2.4 玉米籽粒主要品质性状之间的相关分析
• 4.2.5 玉米秸秆主要品质性状的相关分析
• 4.2.6 玉米籽粒和秸秆品质性状及秸秆产量的QTL 分析
• 4.2.6.1 玉米籽粒主要品质性状的QTL 分析
• 4.2.6.2 玉米秸秆主要品质性状的QTL 分析
• 4.2.6.3 玉米秸秆产量的QTL 分析
• 4.2.7 QTL 分布规律
• 4.3 玉米中N、P、K 含量的遗传分析
• 4.3.1 籽粒中N、P、K 含量的平均表现
• 4.3.2 秸秆中N、P、K 含量的平均表现
• 4.3.3 玉米籽粒中N、P、K 含量的QTL 分析
• 4.3.4 玉米秸秆中N、P、K 含量的QTL 分析
• 5 结语与讨论
• 5.1 研究结果
• 5.2 讨论
• 5.3 存在问题及解决办法
• 5.4 下一步研究计划
• 参考文献
• ABSTRACT
• 附录