普通玉米籽粒品质性状近红外测定方法及遗传规律的研究

摘要

品质性状的遗传机制和快速测定方法的研究，是玉米品质遗传改良的基础。本试验(1)以82份玉米杂交组合为材料，研究应用近红外反射光谱测定玉米完整籽粒品质性状的实际效果。(2)采用包括胚乳-细胞质-母体效应的三倍体种子遗传模型及统计分析方法，分析以13个亲本、按NCⅡ不完全双列杂交设计的42个F1、F2杂交组合，研究普通玉米籽粒品质性状的遗传效应、在杂交后代的表现、亲子关系及其与产量的关系等。结果表明： 1.不同光谱数据预处理方法，影响建立定量分析模型的质量。本试验根据偏最小二乘(PartialLeastSquare，PLS)分析法，维护校正了近红外反射光谱测定完整籽粒的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪和赖氨酸含量的定量分析模型，并对模型进行外部验证。光谱预处理结果表明，粗蛋白、粗淀粉、赖氨酸和粗脂肪分别以矢量归一化、一阶导数+多元散射校正、COE和一阶导数+多元散射校正光谱预处理效果较好，模型的交叉验证决定系数分别为88.39％、63.55％、40.39％和55.29％，交叉验证均方差0.312、1.12、0.0228和0.466。利用50个玉米杂交后代材料对上述4个模型的实际预测效果进行评价。外部验证结果表明校正后粗脂肪和赖氨酸含量预测值与化学值的相关系数比较小，在0.60左右；而粗蛋白含量和粗淀粉含量预测值与化学值的相关系数超过或接近0.9，可以代替常规化学分析方法。 2.品质测定结果表明，13份自交系的粗蛋白含量平均值为10.50％，变幅为9.08％～12.50％；粗淀粉含量平均值70.96％，变幅67.83％～74.10％；平均粗脂肪含量为4.29％，变化幅度为4.13％～4.54％；赖氨酸平均含量为0.35％，变幅0.31％～0.40％，变异系数为7.00％。 3.品质性状在F2中表现复杂，因性状不同而存在较大差异。其中粗蛋白含量的平均中亲优势、超高亲优势和超低亲优势均为负值，说明F2代粗蛋白含量主要表现超低亲遗传，其优势主要为负向杂种优势。F2代粗淀粉含量的平均中亲优势和超低亲优势均为正值，说明粗淀粉含量主要表现为中亲优势，粗淀粉含量主要表现正向杂种优势。粗脂肪含量和赖氨酸含量的平均中亲优势、超高亲优势和超低亲优势均为负值，说明F2代粗脂肪含量和赖氨酸含量主要表现超低亲遗传，其优势主要为负向杂种优势。 4.杂种F2的4种品质性状与母本均呈现极显著正相关，与中亲值的相关达显著或极显著水平，这说明通过正确选择双亲及其组合方式对提高玉米籽粒品质性状含量具有重要作用。3个品质性状与单株粒重、百粒重之间存在较弱的正或负的相关，在一定程度上，可以兼顾品质与产量的共同提高。 5.遗传模型分析结果表明，粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪和赖氨酸含量都不同程度地受控于种子、母体和细胞质效应，不同性状的遗传机制不同。 在粗蛋白含量的总遗传方差中，母体遗传方差分量(VAm+VDm)、种子直接遗传方差分量(VA+VD)和细胞质遗传方差分量分别占53.49％、23.99％和22.52％，表明母体植株、胚乳直接效应和细胞质效应同时控制粗蛋白的遗传，粗蛋白含量的遗传主要受控于母体效应。在基因的主效应中，加性效应大于显性效应的作用。粗蛋白含量存在显著的负向母体优势。 在粗淀粉含量的总遗传方差中，母体遗传方差分量(VAm+VDm)和种子直接遗传方差分量(VA+VD)分别占41.02％和37.27％，细胞质遗传方差分量占21.72％，表明粗淀粉含量的母体遗传效应和种子直接遗传效应相当，细胞质效应相对较小。以基因的加性(母体加性和直接加性)作用为主。存在显著的正向母体杂种优势。 在粗脂肪含量的遗传中，母体遗传方差分量(VAm+VDm)和种子直接遗传方差分量(VA+VD)分别占39.60％和8.67％，说明在粗脂肪含量的遗传中，母体效应的重要性要大于种子直接效应。细胞质方差在粗脂肪含量的总遗传方差中占51.73％，因此，细胞质效应对粗脂肪含量的影响也是相当重要的。在基因的主效应中，加性方差和显性方差效应几乎同等重要。存在不显著的正向杂种优势。 对于赖氨酸含量来说，母体遗传方差分量(VAm+VDm)占总遗传方差的49.26％，和细胞质遗传方差分量(49.25％)的效应几乎相同，而种子直接遗传方差对赖氨酸含量的贡献为1.49％，相对较小，说明在赖氨酸含量的遗传中，母体效应和细胞质效应要大于种子直接效应。在赖氨酸含量的遗传主效应中，以加性效应为主，显性效应所占比重相对较小。

目录

河南农业大学学位论文独创性声明、使用授权及知识产权归属承诺书

致谢

摘要

1文献综述

2前言

3近红外反射光谱测定玉米完整籽粒品质性状的研究

4普通玉米籽粒品质性状在杂交后代的表现

5普通玉米籽粒品质性状的遗传效应分析

6结论与讨论

参考文献

附表