發(fā)布時間：2020-11-20 12:09

　　 玉米是我國第一大糧食作物,用途廣泛,在保障國家糧食安全中起著重要作用。玉米產(chǎn)量主要由單位面積有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重三因素構(gòu)成。解析與產(chǎn)量因素相關(guān)農(nóng)藝性狀的遺傳基礎(chǔ),對玉米遺傳改良,促進(jìn)玉米高產(chǎn)育種有重要的意義。利用以玉米骨干自交系Mo17為受體親本,大芻草MT1(Zea mays ssp.mexicana)為供體親本構(gòu)建的高世代回交群體,對玉米第2染色體短臂上的穗行數(shù)主效QTL和雄穗分枝數(shù)主效QTL展開精細(xì)定位,為玉米穗行數(shù)和雄穗分枝數(shù)QTL的克隆和分子機(jī)理研究奠定了基礎(chǔ)。同時,利用實(shí)驗(yàn)室前期以玉米骨干自交系B73和糯玉米地方種四路糯自交系SICAU1212為親本構(gòu)建的RIL群體,對玉米植株8個葉位的葉夾角、葉寬和葉長性狀進(jìn)行QTL定位,為實(shí)現(xiàn)不同冠層水平上進(jìn)行玉米理想株型設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。同時主要結(jié)果如下:1.通過對Mo17×MT1的BC_3F_2代導(dǎo)入系群體的篩選,鑒定到一份穗行數(shù)與受體親本Mo17有顯著差異的導(dǎo)入系729。通過利用729自交衍生得到的BC_3F_3和BC_3F_(3:4)群體在第2染色體短臂檢測到兩個連鎖的穗行數(shù)QTL,分別命名為qKRN2.1和qKRN2.2,其中qKRN2.1定位在標(biāo)記M11和M13之間,染色體區(qū)間3 Mb,qKRN2.2定位在標(biāo)記M17和M18之間,染色體區(qū)間8 Mb,增效基因都來自于Mo17;通過構(gòu)建sub-NILs對穗行數(shù)QTL進(jìn)行效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn),qKRN2.1和qKRN2.2同時存在時能使Mo17穗行數(shù)降低約2.5行,qKRN2.1單獨(dú)存在時能使穗行數(shù)降低約1.0行,qKRN2.2單獨(dú)存在時能使穗行數(shù)降低約1.0行。同時構(gòu)建了針對qKRN2.1的BC_3F_5群體,從1800粒的群體中篩選到28個交換單株,通過子代測驗(yàn),將qKRN2.1縮小在標(biāo)記M23和M27之間的區(qū)間內(nèi),物理距離約為288 kb,該區(qū)間內(nèi)包含17個基因。2.利用導(dǎo)入系729自交衍生的BC_3F_(3:4)群體第2染色體短臂檢測到一個雄穗分枝數(shù)主效QTL,命名為qTBN2.1,位于在標(biāo)記M1和M2之間,染色體區(qū)間2 Mb,增效基因來自MT1。通過在群體中選擇含有qTBN2.1片段的單株連續(xù)回交Mo17兩次,并自交一次,得到BC_5F_2群體。利用238個BC_5F_(2:3)進(jìn)行QTL重定位,發(fā)現(xiàn)qTBN2.1位于這一區(qū)間的分子標(biāo)記InDel-1和InDel-9之間,LOD=45.9,PVE=64.0%,加性效應(yīng)值為-1.51;同時篩選2000個單株的BC_5F_2群體,獲得76個重組單株。通過在云南和四川兩個環(huán)境下的子代測驗(yàn),將qTBN2.1定位于標(biāo)記InDel-4和InDel-5之間,兩者的物理距離約為5.5 kb,只包含一個基因。3.通過利用B73×SICAU1212為親本構(gòu)建的RIL群體,采用單環(huán)境QTL定位和聯(lián)合環(huán)境定位兩種策略,對玉米植株雄穗下連續(xù)8個節(jié)位的葉夾角、葉長和葉寬性狀QTL定位,分別檢測到15、27和16個與葉夾角、葉寬和葉長相關(guān)的QTL。其中,單個QTL的PVE(%)變異幅度為0.39%到24.77%,單個QTL控制的對應(yīng)性狀節(jié)位數(shù)變異幅度為1到8。例如,在這些檢測到的QTL中,qLA2-1同時控制所有8個節(jié)位的葉夾角,而qLA2-2只控制雄穗下第一葉的葉夾角(1stLA),檢測到控制單個節(jié)位葉夾角的QTL數(shù)變化范圍為4(7thLA)到11(1stLA),能解釋的表型變異率變異幅度為15.69%(8thLA)到51.73%(1stLA)。
【學(xué)位單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S513
【部分圖文】：

圖 2-1 導(dǎo)入系 729 和 Mo17 的穗行數(shù)比較-1 The comparison of kernel row number between 729 and Mo17N 表示單株數(shù)，**表示達(dá)到極顯著差異水平認(rèn)導(dǎo)入系 729 含有 MT1 的導(dǎo)入片段位置和數(shù)目，從片段代換系所用的分子標(biāo)記中選擇分布于玉米基因標(biāo)記（見附錄 1）對導(dǎo)入系 729 進(jìn)行基因型鑒定。結(jié)片段導(dǎo)入，分別位于第 2、3、6、8 和 9 染色體（如兩個片段導(dǎo)入，Mo17 背景恢復(fù)率達(dá)到 90%。此外，是純合 MT1 基因型外，其他的都是雜合基因型，所交后代 BC3F3群體用于 QTL 定位分析。

圖 2-2 729 的全基因組導(dǎo)入片段Figure 2-2 The graphic genotype showing the introgression segments of 729黑色表示 Mo17 基因型，藍(lán)色表示 MT1 基因型，紅色表示雜合基因型。Black boxe in the graphical genotype represents the genomic segments from Mo17, blue boxrepresents genomic segments from MT1, red box means heterozygote2.2.2 qKRN2 的定位和遺傳效應(yīng)分析導(dǎo)入系 729 單株自交獲得 BC3F3分離群體，包含 122 個單株，隨后各個單株自交得到 BC3F3：4群體。利用鑒定基因型所得到的標(biāo)記信息，同時在第 2 染色體短臂新加密了 12 個標(biāo)記（見表 2-1），構(gòu)建了第二染色體短臂的局部連鎖圖譜。利用 BC3F3單株穗行數(shù)表型數(shù)據(jù)進(jìn)行 QTL 定位，在第二染色體短臂定位到1 個穗行數(shù) QTL，命名為 qKRN2，基因組其他雜合區(qū)域并沒檢測到穗行數(shù) QTL

圖 2-3 BC3F3和 BC3F3：4群體中穗行數(shù) QTL 定位Figure 2-3 QTL analysis in BC3F3and BC3F3：4population表 2-3 穗行數(shù) QTL 定位結(jié)果Table 2-3 Parameters of the KRN QTL identified in BC3F3and BC3F3：4population群體 QTL 定位區(qū)間 LOD PVE(%) 加性效應(yīng)A顯性效應(yīng)D顯性度D/ABC3F3 qKRN2 M16-M17 11.44 37.4 0.80 -0.23 -0.28BC3F3:4qKRN2.1 M11-M13 9.78 31.76 0.49 -0.10 -0.20qKRN2.2 M17-M18 9.64 34.05 0.52 0.1 0.19為進(jìn)一步對 qKRN2.1 和 qKRN2.2 位點(diǎn)進(jìn)行研究，，我們將 BC3F3群體中的不同類型的交換單株經(jīng)自交，同時借助分子標(biāo)記選擇，將這兩個位點(diǎn)分離，發(fā)展為不同類型的 sub-NILs，具體分為 4 種類型：1）同時包含 qKRN2.1 和 qKRN2.2；2）只包含 qKRN2.1；3）只包含 qKRN2.2；4）只包含已知基因 zfl2。2016 年 6月和 2017 年 1 月分別河南農(nóng)科院原陽基地和四川農(nóng)業(yè)大學(xué)西雙版納基地兩個環(huán)
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本文編號：2891395