基于Bin map高密度连锁图谱定位玉米容重及相关性状的QTL

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shabaoge
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玉米是我国重要的食品、饲料和化工等产品的原材料。我国玉米产业目前基本能满足现代玉米工业及饲料加工业的需要,但是其发展存在两个瓶颈,一是单产提升缓慢,二是商品品质较差,严重影响了国际市场的竞争力。玉米容重是一个重要的产量性状,也是玉米商品及加工品质的重要指标,同时也是作物超高产育种的重要目标性状。多年以来,关于玉米品质的研究多集中在营养和加工品质上,而对商品品质尤其是容重的研究较少;对容重这个复杂性状的遗传基础研究不够深入,导致我国玉米容重改良进展缓慢,严重影响了国际市场的竞争力。因此,以玉米容重为研究对象,根据基于下一代测序技术的高密度连锁图谱Bin map,鉴定出决定玉米容重及其相关性状的主效QTL,并对其遗传机理和生物学功能进行研究,从而解析容重这个复杂性状的遗传基础,对加快玉米容重的遗传改良、改进我国玉米品质和提高国际市场的竞争力等具有十分重要的意义,为提升产量和品质的分子辅助育种提供一定的理论基础。在本研究中,使用爱荷华州立大学提供的IBM Syn10DH群体作为实验材料(亲本为Mo17和B73),并于2013年在四川绵阳及黑龙江哈尔滨分别进行2个重复的表型鉴定,同时结合本课题组前期获得的IBM Syn10DH群体基因型数据构建Binmap遗传连锁图谱,采用QTL cartographer软件的复合区间作图法(CIM)对玉米容重及其相关性状(百粒重、籽粒水分含量、粒长、粒宽、粒厚)进行QTL定位,发掘控制玉米容重及其相关性状的主效QTL,试图阐明玉米容重的构成因子和遗传机制,旨在为玉米容重分子标记辅助选择及相关基因图位克隆打下坚实的基础,结果如下:1.对125份IBM Syn10DH群体材料两点4重复的容重、百粒重、籽粒水分含量、粒长、粒宽和粒厚等6个性状的表型数据进行统计分析。正态分布检验结果表明:各性状在2点联合分析下均呈正态分布;相关分析结果表明:容重和百粒重在两个地点和两点联合分析中达到极显著正相关,证明容重的产量性状属性,其他性状之间的相关关系受环境影响显著。2. 在课题组前期构建的280份材料的IBM Syn10DH群体bin map遗传图谱的基础上,重新构建经过筛选的125份该群体的bin map遗传连锁图谱,该图谱包含6277个binmarker,总覆盖玉米基因组为4558.4 cM,染色体长度范围为277.37 cM-722.64cM,相邻binmarker标记间最大距离14.90 cM,最小间距为0.01 cM, 平均遗传距离为0.73 cM的遗传连锁图谱。利用R软件包’wgaim’绘制遗传图谱。3.利用QTL Cartographer Unix version 1.17f软件,采用复合区间作图法对容重及其相关性状进行QTL定位,共检测到159个玉米容重及其相关性状的QTL,分布在玉米第1到第10染色体上。其中,与玉米容重性状相关的QTL有40个,可解释表型变异的贡献率范围为4.37%-16.8%;籽粒水分含量性状的QTL 42个,可解释表型变异的贡献率范围为3.79%-16.44%;籽粒百粒重性状的QTL 39个,可解释表型变异的贡献率变幅为4.06%-15.1%;粒长性状QTL 10个,可解释表型变异的贡献率变幅为6.86%-10.28%,粒宽性状QTL 16个,可解释表型变异的贡献率变幅为5.36%-12.97%;粒厚性状QTL 10个,可解释表型变异的贡献率变幅为6.21%-12.95%。4. 在检测到的QTL中,容重Qtw5-1,Qtw3-7,Qtw7-1,百粒重Qhkw8-2,Qhkw10-2,粒长Qk12-1,粒宽QkwS-1,粒厚Qktl-1与前人研究结果的区段重合,且定位精度更高;绵阳,哈尔滨2点环境下共检测出稳定表达的QTL7个,其中百粒重QTL1个,Qhkw3-5位于3号染色体的304.17-315.77cM区段,解释的表型贡献率分别为7.64%,加性效应-0.7192;鉴定出籽粒含水量QTL1个Qwc9..4,位于9号染色体的364.38-381.54cM区间上,加性效应-0.3156,解释的表型贡献率6.43%;鉴定出粒长QTL2个,Qk15-1位于5号染色体上的28.66-45.52cM区间,加性效应为-0.2736,解释的表型贡献率分别为0.0783,另外一个粒长的QTL位点Qk19-3位于9号染色体上的85.56-94.79cM区间内,加性效应0.3217,贡献率8.74%;粒宽QTL2个,Qkw1-3在1号染色体上的106.27-112.57cM区间,加性效应值为0.3358,解释表型贡献值分别为10.37%,1,另一个粒宽QTLQkw5-3在5号染色体上的11.57-17.35cM区间内,加性效应值-0.2753,解释表型贡献值7.21%;粒厚QTL1个,Qkt1-3位于1号染色体上的422.48-441.53cM区间,加性效应为-2.4956,解释表型贡献值8.64%。
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