玉米穗行數(shù)多個QTL的定位與遺傳解析.pdf

1、穗行數(shù)是玉米產(chǎn)量的重要組成因素，廣義遺傳力較高，解析其遺傳基礎(chǔ)對玉米育種具有重要的理論意義和參考價值。因此，本研究以果穗僅有4行的四路糯選系和多穗行優(yōu)異自交系農(nóng)531（18-22行）構(gòu)建的F2:3群體初定位結(jié)果為基礎(chǔ)，選取5個主效QTL為靶標(biāo)，以農(nóng)531為輪回親本，通過多代回交構(gòu)建目標(biāo)區(qū)段的高代回交群體及次級分離群體，進(jìn)行精細(xì)定位及遺傳基礎(chǔ)解析。主要研究結(jié)果如下：
　　1、以僅有4行的四路糯選系和農(nóng)531構(gòu)建的F2:3家系初定位結(jié)

2、果為基礎(chǔ)，選取5個在多環(huán)境下穩(wěn)定表達(dá)的一致性主效QTL qKRN2.04、qKRN4.09、qKRN5.04、qKRN8.05、qKRN9.03為目標(biāo)區(qū)段，以農(nóng)531為輪回親本構(gòu)建高代回交群體BC3F2和BC4F2，發(fā)現(xiàn)在回交群體中含導(dǎo)入片段的基因型個體穗行數(shù)顯著降低，表明5個 QTL具有明顯效應(yīng)；在此基礎(chǔ)上在區(qū)段內(nèi)部加密標(biāo)記，將qKRN2.04從15Mb縮小至約5.3Mb區(qū)間內(nèi)，qKRN4.09從17Mb縮小至約1.3Mb的區(qū)間內(nèi)，

3、qKRN5.04從69Mb縮小至3.7Mb區(qū)間內(nèi)，qKRN8.05從3Mb縮小至1.0Mb區(qū)間內(nèi)，qKRN9.03從64Mb縮小至17Mb的區(qū)間內(nèi)，為進(jìn)一步精細(xì)定位奠定了基礎(chǔ)。其中，qKRN5.04在兩個環(huán)境下定位結(jié)果較穩(wěn)定（兩個區(qū)間為臨近位置 umc1060-N5M2和 N5M2-N5M5），可解釋的表型變異為6.44％-21.76%，因此將其確定為精細(xì)定位和圖位克隆的關(guān)鍵區(qū)段。
　　2、在5個主效位點(diǎn)縮小的基礎(chǔ)上，利用504個

4、BC3F3單株，并結(jié)合BC3F3:4家系的驗(yàn)證結(jié)果，對5個主效位點(diǎn)兩兩互作進(jìn)行方差分析多重比較，結(jié)果顯示，在三個環(huán)境下均呈現(xiàn)顯著性差異的互作組合形式有：qKRN2.04-qKRN4.09、 qKRN2.04-qKRN9.03、qKRN4.09-qKRN5.04、qKRN4.09-qKRN9.03、qKRN8.05-qKRN9.03。與此同時利用單株和家系結(jié)果對5個不同的主效位點(diǎn)，進(jìn)行不同個數(shù)位點(diǎn)組合的互作分析，結(jié)果顯示，僅1組兩個位點(diǎn)互

5、作組合qKRN2.04-qKRN5.04在三個環(huán)境下均能穩(wěn)定檢測到；有2組三個位點(diǎn)互作組合 qKRN2.04-qKRN5.04-qKRN8.05和qKRN2.04-qKRN5.04-qKRN9.03在三個環(huán)境下能被穩(wěn)定檢測到；有1組四個位點(diǎn)互作組合qKRN2.04-qKRN5.04-qKRN8.05-qKRN9.03在三個環(huán)境下被穩(wěn)定檢測到；有2組四個位點(diǎn)互作組合qKRN2.04-qKRN4.09-qKRN5.04-qKRN8.0和qK

6、RN2.04-qKRN4.09-qKRN8.05-qKRN9.03在兩個環(huán)境下被穩(wěn)定檢測到；有1組五個位點(diǎn)互作組合qKRN2.04-qKRN4.09-qKRN5.04-qKRN8.05-qKRN9.03在三個環(huán)境下被穩(wěn)定檢測到。通過分析不同主效位點(diǎn)之間互作效應(yīng)，推測穗行數(shù)的最終形成可能受復(fù)雜互作網(wǎng)絡(luò)模式的調(diào)控。
　　3、通過穗行數(shù)主效 QTLqKRN5.04試驗(yàn)群體的多環(huán)境表型鑒定和群體基因型鑒定，利用完備區(qū)間作圖法(ICIM)分

7、別進(jìn)行單環(huán)境和聯(lián)合環(huán)境定位分析。結(jié)果表明，借助高代回交群體可將穗行數(shù)主效位點(diǎn)qKRN5.04定位至136.3-140.0Mb的區(qū)間之內(nèi)。遺傳效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，該位點(diǎn)在不同境條件下最大可解釋的表型變異為21.8%，效應(yīng)值為0.8-1.8行；采用聯(lián)合環(huán)境QTL定位分析，最大可解釋24.0%的穗行數(shù)表型變異。通過大規(guī)模次級分離群體重組事件比較分析，將其進(jìn)一步定位到~300kb區(qū)間內(nèi)。借助生物信息學(xué)分析，在該區(qū)間內(nèi)有3個候選基因，分別為：GRMZM