宜机收玉米自交系双向单片段代换系群体构建与穗部性状QTL分析

摘要

玉米是我国第一大粮食作物，实现籽粒机械化收获对玉米生产效率的提高具有重要意义。然而，宜机收性状大多为复杂的数量性状，鉴定宜机收性状相关的基因，解析涉及的遗传机制，需要构建相应的分离群体作为研究基础。单片段代换系遗传背景相对单一，能够消除遗传背景的干扰，是数量性状研究的理想遗传材料，因此本研究利用宜机收优良自交系HCL645和我国广泛利用的骨干自交系郑58杂交、连续回交、并结合187对分子标记辅助选择，构建正、反两套单片段代换系群体，并利用部分纯合的单片段代换系对穗部性状进行QTL分析，主要研究结果如下:
　　1.HCL645背景的郑58单片段代换系群体(SSSLs z58)，在BC4F2、BC5F2、BC5F3代共获得115份纯合单片段代换系材料。代换片段的总长度为7725.63cM，单片段代换系长度为4.08-269.09cM，代换片段平均长度为67.18cM，非重复的染色体片段总长为4026.33cM，染色体覆盖度为52.22％，代换系背景回复率范围为98.13-99.73％。其中，位于第2染色体上的单片段代换系最多，达20份，第9染色体上的单片段代换系最少，仅4份。各染色体覆盖度范围为23.07-80.74％，覆盖度最高的是第5染色体，覆盖度最低的是第9染色体。
　　2.郑58背景的HCL645单片段代换系群体(SSSLs HCL645)，在BC4F1代获得65份杂合单片段代换系材料。代换片段总长为4184.31cM，单片段代换系长度范围为6.65-270.60cM，代换片段平均长度为64.37cM，非重复的染色体片段总长为3082.81cM，染色体覆盖度为35.96％，代换系背景回复率为98.13-99.73％;其中第2、5、8染色体都含有9份单片段代换系，第9染色体最少，仅为2份;各染色体覆盖度为3.14-78.6％，覆盖度最高的是第5染色体，覆盖度最低的是第7染色体。
　　3.利用99份SSSLsz58纯合单片段代换系，在永城、原阳两个试验点共检测到110个与穗轴硬度、穗长、穗粗、穗行数、行粒数相关的QTL。穗轴硬度共检测到27个QTL，分布于除第9染色体外的其余染色体上，QTL贡献率为6.71-27.64％，7个QTL在两个环境中同时被检测到;穗长检测到30个QTL，分布于除第9染色体外的其余染色体上，贡献率为2.31-26.76％，有5个QTL在两个环境中同时被检测到;穗粗检测到17个QTL，位于第2，3，4，5，7，8染色体上，QTL贡献率为4.87-18.66％，2个QTL在两个环境中同时被检测到;穗行数检测到18个QTL，分布于除第9、10染色体外的其余染色体上，QTL贡献率为1.31-10.2％，1个QTL在两个环境中同时被检测到;行粒数检测到19个QTL，位于除第1染色体外的其余染色体上，QTL贡献率为3.71-15.28％，3个QTL在两个环境中同时检测到。41个QTL是三个及以上性状共同检测到，其中umc2255-umc2049-umc2377-umc1886-bnlg1325(bin3.01-3.02)、bnlg2181-umc2356-umc1960-umc1724(bin8.06)两个QTL区段在五个性状中都存在，表明该位置存在一因多效性的基因位点。本研究构建的双向单片段代换系，为玉米机械化收获相关性状的研究提供了基础材料，为剖析其遗传规律奠定基础。

目录

声明

致谢

缩略语表

摘要

1 文献综述

1．1 玉米机械化收获的重要性

1．1．1 玉米机收的方式

1．1．2 机收玉米的生物学特性

1．2 数量性状定位原理

1．2．1 QTL常用分析方法

1．2．2 QTL作图群体

1．2．3 分子标记

1．3 单片段代换系

1．3．1 单片段代换系的构建

1．3．2 单片段代换系的应用

1．4 玉米机收性状研究进展

1．4．1 开花期研究进展

1．4．2 脱水速率研究进展

1．4．3 穗部性状研究进展

1．5 研究目的与意义

2 材料与方法

2．1 SSSLs的构建

2．1．1 材料

2．1．2 构建方法

2．1．3 分子标记辅助选择

2．1．4 代换片段长度及背景回复率计算方法

2．2 穗部性状QTL分析

3．1．1 亲本间多态性标记

3．1．2 单片段代换系的分布

3．1．3 单片段的覆盖度及长度

3．1．4 单片段代换系的图示分布

3．2 SSSLs HCL645群体构建

3．2．2 单片段的覆盖度及长度

3．2．3 单片段代换系的图示分布

3．3 穗部性状QTL分析

3．3．1 亲本和SSSLs群体表型分析

3．3．2 穗轴硬度QTL分析

3．3．3 穗长QTL分析

3．3．4 穗粗QTL分析

3．3．5 穗行数QTL分析

3．3．6 行粒数QTL分析

3．3．7 多性状共定位QTL

4 讨论

4．1 单片段代换系构建注意事项

4．2 单片段代换系的应用及展望

4．3 穗部性状QTL与前入研究比较

5 结论

参考文献