不同种植密度处理下玉米重要农艺性状的数量遗传研究

摘要

玉米（Zea mays L.）是世界第一大粮食作物，也是重要的饲料、经济兼用作物。玉米的产量关乎着全球粮食安全问题。近年来培育耐密品种，增加种植密度成为确保玉米高产、稳产的重要育种策略。研究不同种植密度下的玉米农艺性状的遗传机制，可以为玉米高密度育种提供理论依据，对提高玉米产量具有重大意义。本试验以郑58与HD568创建的重组自交系群体为材料，在不同环境、不同种植密度下测量玉米株高、穗位高、茎粗、穗上位叶夹角、雄穗分枝数等重要农艺性状，利用前人已构建完成的分布均匀、覆盖全基因组的SNP分子标记连锁图谱，结合多年多点试验数据，发掘对密度变化表现迟钝或者敏感的主效及微效稳定表达的 QTL。研究结果如下：
　　1、种植密度的变化对重要农艺性状的表型影响显著；两亲本间各性状表型差异较大，RIL群体家系表现出中亲现象。联合方差分析结果表明，环境、密度、家系以及不同因素间的互作对重要农艺性状均具有显著影响。不同密度下各性状遗传力差别不大，群体遗传力较高。
　　2、采用完备区间作图法对三季单环境以及BLUP下的重要农艺性状进行了QTL定位分析，茎秆性状中发现了22个对密度表现迟钝的稳定QTL标记区间，4个对密度表现敏感的稳定QTL标记区间，共计98个稳定QTL；在迟钝型QTL中，第5染色体标记区间SNP1469-SNP1476和第7染色体标记区间SNP2105-SNP2109、SNP2095-SNP2111中共发现了3个稳定表达的株高主效QTL；第1染色体区间SNP0045-SNP0047、SNP0255-SNP0259中发现了2个稳定表达的穗位高主效QTL，其中标记区间SNP0045-SNP0047的QTL被前人重复检测到；茎粗中发现了3个稳定表达的主效QTL，分别对应1、8、9染色体的标记区间SNP0097-SNP0099、SNP2612-SNP2616、SNP0097-SNP0099。
　　3、通过对穗上位叶面积进行遗传模型分析，发现穗上位叶面积遗传符合2对抑制性主基因和多基因控制的加性互作遗传模型，受到主效基因和微效多基因控制，但同时也会受环境影响。同时确定了穗上位叶部性状中18个对密度表现迟钝的稳定QTL标记区间，10个对密度表现敏感的稳定QTL标记区间，共计113个稳定QTL。其中在穗上位叶长中，第1染色体确定了1个稳定表达的密度敏感型主效QTL，在第6染色体确定了1个密度迟钝型主效QTL；穗上位叶宽在第6、9染色体共确定了2个密度迟钝型的稳定主效QTL；穗上位叶夹角在第1、2、7染色体中共确定了3个密度迟钝型主效QTL。
　　4、雄穗相关性状中共发现了11个密度迟钝型稳定QTL标记区间，4个密度敏感型稳定QTL标记区间，共计57个稳定QTL。其中雄穗最高位分枝至主轴顶端长度中发现1个密度迟钝型稳定主效QTL，位于第4染色体标记区间为SNP0969-SNP0975；雄穗一级分枝数中分别发现了1个密度敏感型和密度迟钝型主效稳定QTL，分别位于第2、6染色体标记区间为SNP0648-SNP0655和SNP1938-SNP1939。

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第一章 引言

1.1 数量性状的遗传特点

1.2 QTL定位的方法简介

1.3 不同种植密度对玉米重要农艺性状的影响

1.4 玉米重要农艺性状的研究进展

1.5 本试验研究的目的及意义

第二章 亲本及RIL群体重要农艺性状的表型分析

2.1 材料与方法

2.2 主要茎秆性状的结果与分析

2.3 穗上位叶部性状的结果与分析

2.4 主要雄穗相关性状的结果与分析

2.5 讨论

第三章 玉米重要农艺性状的QTL定位分析

3.1 材料与方法

3.2 不同环境下QTL定位结果与分析

3.3 BLUP预测值QTL定位结果与分析

3.4玉米重要农艺性状的上位性互作分析

3.5 讨论

第四章 全文结论

4.1 重要农艺性状表型分析

4.2 重要农艺性状QTL定位分析

参考文献

附录

致谢

作者简历