几个玉米耐旱数量性状（QTLs）的定位与分析

论文摘要

干旱是影响玉米生产的最主要非生物胁迫因素,解决这一问题的有效策略是选育并推广耐旱性品种。但是,耐旱性是复杂的数量性状且需要特殊的环境才能被鉴定,因此传统育种方法进行耐旱性遗传改良的效率不高。随着分子标记的应用与发展,可以作为一种有效辅助手段,提高传统育种效率,为玉米耐旱性育种带来新的途径。本研究利用SSR标记构建基于组合D5（耐旱）×7924（敏感）的分子标记连锁图谱,并对该组合的180个F5:6家系在灌溉与干旱胁迫两种环境下进行耐旱性鉴定,分析控制玉米耐旱相关性状QTL位点与遗传效应,探索玉米耐旱性的分子遗传机制,为玉米耐旱性的遗传改良提供理论和参考。取得了以下结果:1.在灌溉与干旱胁迫两种环境下,对180个F5:6家系的5个耐旱相关性状（单株产量、雌雄开花间隔、株高、穗高、结穗率）进行了鉴定与统计分析。结果表明:在两种环境下,各性状的平均数在家系间存在显著差异:除雌雄开花间隔（ASI）与产量呈显著的负相关以外,多数性状与产量呈显著的正相关;在干旱胁迫环境下,除ASI以外,其余各性状的变异系数比灌溉增加。与产量相关系数较大的ASI、结穗率等性状,可作为耐旱性鉴定的重要次级性状。2.利用120个共显性的SSR标记构建了覆盖玉米全基因组的分子标记连锁图谱。图谱的总长度为1790.3cM,平均间距为14.9cM。基于分子标记排列顺序与位点比较,该连锁图谱与玉米基因组数据库所公布的玉米整合图谱有较高的一致性,可以用于进一步的QTL定位研究。3.以复合区间作图法（LOD >3.0）,对两种环境下的5个耐旱相关性状进行QTL检测。总计检测到28个QTL位点,其中灌溉环境下15个、干旱胁迫环境下13个。每个性状所检测到的QTL数目在2-4个之间,单个QTL所能解释的表型变异在5.39-15.64%之间。株高、穗位高及结穗率性状的部分QTL位点在两种环境下有一定的重复性。4.发现耐旱相关性状的QTL在染色体上有成簇分布的特点:初步找出了耐旱性QTL存在的重点区域。这些区域主要集中在第1连锁群上的标记bnlg1866 （bin1.03）临近区域,第4连锁群上的标记umc1896 （bin4.05）与标记区间bnlg1621 （bin4.06）,第5连锁群上标记区间umc1416（bin5.01）,第9连锁群上标记区间umc2121 （bin9.04）临近区域。5.与国外相关研究的结果比较表明,本研究所检测的耐旱相关性状QTL在第1连锁群上的分布频率相对偏高,可能与母本D5的特殊遗传背景有关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 前言
• 1.1 植物抗旱性的研究
• 1.1.1 植物抗旱性机理研究
• 1.1.2 植物生理生化与抗旱性
• 1.1.3 抗旱性鉴定方法
• 1.2 分子遗传图谱的构建
• 1.2.1 亲本选配
• 1.2.2 遗传标记的种类
• 1.3 玉米的 QTL 分析
• 1.3.1 QTL 定位群体
• 1.3.1.1 作图群体类型及其特点
• 1.3.2 QTL 定位方法
• 1.3.3 影响 QTL 定位精确度的因素
• 1.3.4 玉米相关性状 QTL 定位研究进展
• 1.3.4.1 在抗性方面的研究应用
• 1.3.4.2 主要经济性状的研究应用
• 1.4 作物分子育种的研究进展
• 1.4.1 MAS 在作物质量性状选择方面的应用
• 1.4.2 基于作物 QTL 的分子标记辅助选择
• 1.5 本研究的目的意义
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.1.1 亲本选择
• 2 分离群体创建'>2.1.2 F₂分离群体创建
• 2.2 田间试验设计与管理
• 5 家系耐旱性鉴定'>2.3 F₅家系耐旱性鉴定
• 2.3.1 性状调查
• 2.3.2 统计分析
• 2.4 单株的 SSR 标记型鉴定
• 2 单株 DNA 提取'>2.4.1 F₂ 单株 DNA 提取
• 2.4.2 SSR 标记分析
• 2.4.3 扩增产物的检测
• 2.4.4 基因型记录
• 2.5 SSR 连锁图谱的构建
• 2.5.1 建立数据库
• 2.5.2 构建 SSR 连锁图谱
• 2.6 QTL 检测
• 3 结果与分析
• 3.1 SSR 标记连锁图谱构建
• 3.1.1 亲本间 SSR 多态性引物的筛选
• 2 单株的 SSR 标记型鉴定'>3.1.2 F₂ 单株的 SSR 标记型鉴定
• 5 作图群体标记连锁图谱构建'>3.2 F₅作图群体标记连锁图谱构建
• 3.3 表型分析
• 3.3.1 田间数据采集
• 3.3.1.1 耐旱相关性状的调查
• 3.3.1.2 耐旱相关性状的描述性统计
• 5:6家系农艺性状的相关分析'>3.3.2 F_5:6家系农艺性状的相关分析
• 3.4 耐旱相关性状的 QTL 检测
• 3.4.1 产量性状的 QTL 检测
• 3.4.2 株高性状的 QTL 检测
• 3.4.3 穗位高性状的 QTL 检测
• 3.4.4 ASI 性状的 QTL 检测
• 3.4.5 结穗率性状的 QTL 检测
• 4 讨论
• 4.1 玉米耐旱性鉴定的田间管理与鉴定指标
• 4.1.1 关于水分胁迫处理与耐旱性鉴定
• 4.1.1.1 水分胁迫时间与生育期的关系
• 4.1.1.2 干旱胁迫强度对耐旱性鉴定的影响
• 4.1.2 相关性状在耐旱性鉴定中的作用
• 4.2 分子标记连锁图谱构建
• 4.2.1 作图群体的类型
• 4.2.2 标记偏分离的原因
• 4.2.3 连锁图谱的标记密度
• 4.3 耐旱性 QTL 在不同作图群体中的一致性
• 4.3.1 通用耐旱 QTL
• 4.3.2 本研究结果与同类研究的比较
• 4.4 耐旱性分子标记辅助改良
• 4.5 下一步的研究计划
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文情况