玉米单倍体育种及苗期耐渍性研究

摘要

玉米单倍体育种具有很多常规育种方法所无法比拟的优点，也是玉米育种家一直关注的热点问题。本研究以Stock 6的系列诱导系为材料，进行了单倍体育种的部分试验，旨在寻找单倍体最好的加倍方法和加倍浓度、调查单倍体的加倍频率和选择的准确率等，为单倍体在育种中的利用及高频诱导系的选育提供指导。 涝渍是热带、亚热带地区玉米主要的逆境胁迫之一，也是我国南方地区影响玉米最终产量的主要逆境因子之一。本研究对玉米苗期耐渍材料筛选、鉴定的指标及淹水处理敏感时期、淹水最佳持续时间等进行了研究，并利用筛选得到的耐渍自交系HZ32和敏感自交系K12制备F<,2>群体，对苗期耐渍QTL进行定位。取得了以下主要结果： 1、通过2003和2004年两年的试验结果发现，母本基因型对单倍体诱导频率有显著影响，环境对单倍体诱导频率影响不大。单倍体鉴定的准确率不高，平均为21.2％。通过标记频率的检验发现TZi9中含有抑制R-nj显色的基因。 2、2003年，对两个组合F<,1>诱导后代单倍体进行了植株吐丝和散粉率的调查。发现仅有13.7％的单倍体具有少量可育花粉。两个试验组合的平均吐丝率为39.6％。吐丝率大于散粉率说明加倍问题出在雄穗而不是雌穗。 3、根据叶片枯黄程度将供试品系初步分为5个耐渍等级。HZ32、交51、599等耐渍性最强；K12、Mo17、Tzi9等对淹水最敏感。耐渍性强与耐渍性敏感的品系之间在表型上差异非常明显。“叶片的枯黄程度”可以作为耐渍性初步筛选的重要形态指标。 4、三次重复实验证明，随着淹水时间的变化，植株总干重耐渍系数表现出了显著的变化。处理时间与总干重耐渍系数之间呈显著的负线性相关，线性方程是：y=-0.03323x+0.96197(P<0.0001)。比较表型筛选的结果及耐渍系数筛选的结果，确定耐渍系数作为耐渍性强弱鉴定指标。通过耐渍系数确定了淹水最佳持续时间为6天。以植株总干重及株高的耐渍系数为指标确定V2为淹水处理的最佳时期。 5、对六个品系的POD活性和MDA含量进行测定。结合耐渍系数及表型对材料筛选的结果，分析发现POD活性和MDA含量可作为耐渍材料筛选的一个辅助指标。 6、在淹水前1天、淹水后2、4、6、8、10d，分别测定了HZ32和K12根部和叶片中MDA含量和SOD、APX、GR、CAT、POD活性变化。CAT是叶片中最重要的H<,2>O<,2>清除酶，而APX在根部扮演重要的角色。涝渍条件下，各种抗氧化酶活性对HZ32的保护作用显著强于K12。MDA含量对K12的损伤大于HZ32。 7、应用复合区间作图法，对5个耐渍相关性状进行了QTL定位。共检测到的59个QTL，位点分别位于1、2、3、4、6、7、9、10染色体上。其中对照条件下检测到14个QTL，涝渍条件下检测到25个QTL；另外，由耐渍系数(WTC)检测到20个QTL。所检测到的单个QTL解释3.9％-37.3％的表型变异。 8、QTL富集区域。EXP.1和：EXP.2中所有检测到的59个QTL，共形成11个QTL富集区域。QTL最密集的区域位于第九染色体上umc1519-umc1231标记间。其它重要的QTL富集区域分别位于第三、第四和第七染色体上，这些富集区域里面的QTL至少被两个以上性状检测到。这个结果说明这些区域中的QTL可能具有相同的遗传机制。 9、上位互作QTL位点检测。两个实验中，对照条件下总共检测到8个上位互作位点。其中三对为主效QTL与主效QTL互作，其余5个为主效QTL与无显著效应基因座互作。单个上位互作位点解释4.62％到11.81％的表型变异。在涝渍条件下，检测到10个上位互作QTL位点。单个上位互作QTL的贡献率为7.6％-33.4％。其中两个互作位点为主效QTL与主效QTL，互作，其余8个为主效QTL与无显著效应基因座互作。同样有10对上位性QTL被目标性状的耐渍系数检测到。单个上位互作QTL位点的贡献率为5.98-25.49％。其中四对表现为主效QTL与主效OTL互作，其它6个表现为主效QTL与无显著效应基因座互作。 10、影响耐渍性状的QTL的效应有加性、部分显性、显性和超显性。在所检测到的59个QTL中，表现加性效应的QTL有6个，占10‰表现部分显性效应的QTL有15个，占25.4％；表现显性效应的QTLs有12个，占20.3％；表现超显性效应的QTLs有26个，占44％。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：Abbreviation

声明

第一章Stock6在玉米育种中的应用

1文献综述

1.1玉米的重要性

1.2植物单倍体育种概况

1.3植物单倍体产生的途径

1.4植物单倍体鉴定方法

1.5植物单倍体加倍的方法

1.6植物单倍体加倍过程中存在的一些问题及展望

1.7 玉米单倍体研究进展

2试验材料和方法

2.1单倍体诱导系

2.2母本基因型

2.3染色体加倍研究

2.4统计分析

3结果与分析

3.1单倍体的诱导频率

3.2标记频率及单倍体诱导频率调查

3.3单倍体鉴定准确率的调查

3.4单倍体加倍结果调查

4讨论

参考文献

第二章玉米苗期耐渍材料的筛选鉴定及耐渍基因定位

1文献综述

1.1植物抗逆性物质基础和基本机理

1.2植物抗逆性研究热点：

1.3植物在淹水逆境下的生理指标

1.4作物耐渍性的研究进展及展望

1.5分子标记及QTL定位

1.6 QTL定位方法

1.7分子遗传连锁图谱的发展

1.8作物作图、定位群体研究进展

1.9本研究立论依据及目的、意义

2玉米苗期耐渍材料的筛选鉴定

2.1实验材料与方法

2.2结果与分析

2.3讨论

3玉米苗期耐渍基因定位研究

3.1实验材料与方法

3.2结果与分析

3.3讨论

参考文献

附录

致谢

在读期间发表的论文