爆裂玉米主基因-多基因遗传体系及遗传多样性研究

摘要

本试验通过爆裂玉米遗传差异较大的二个纯系亲本组合B01(P<,1>)×B02(P<,2>)6个家系世代(P<,1>、P<,2>、F<,1>、B<,1:2>、B<,2:2>、F<,2:3>)，采用重复内分组随机设计，研究爆裂玉米主要数量性状的主基因-多基因遗传体系及选用45份不同来源的爆裂玉米自交系用SSR分子标记方法对遗传多样性进行分析，为掌握爆裂玉米数量性状遗传规律，提高爆裂玉米遗传育种效率，提供理论依据。所获得主要结果如下： 1．爆花率性状遗传体系由2对主基因+多基因所组成。两对主基因存在加性、显性效应，但差异较大。同时两对主基因间存在加×加、加×显和显×显等互作效应。爆花率除受主基因控制外，也受多基因控制。多基因效应主要为加性和显性、上位性效应。B<,1:2>、B<,2:2>、F<,2:3>家系分离世代主基因遗传率(H<'2><,mg>(％))分别为74.99％、78.35％、62.33％；多基因遗传率(h<'2><,p8>(％))分别为3.12％、3.52％、6.12％．可见三个家系世代的表型变异的60％多由主基因决定。环境效应对爆花率也有一定的影响。 2．膨胀倍数性状遗传体系由一对主基因和多基因所组成。主基因存在加性效应，无显性效应。多基因存在加性、显性效应两者均为负值。B<,1:2>、B<,2:2>、F<,2:3>家系分离世代主基因遗传率(h<'2><,mg>(％))均较小，B<,2:2>家系世代多基因遗传率为89.16％，所以，多基因对膨胀倍数性状表型变异起主要作用。 3．膨胀体积性状遗传体系由多基因所组成。多基因存在加性、显性、上位性效应，多基因遗传率在10.49％-65.52％．环境效应对膨胀体积表型变异有较大的影响。 4．淀粉含量和蛋白质含量性状遗传体系由一对主基因+多基因所组成。淀粉含量主基因存在加性效应，无显性效应存在。主基因的加性效应d=-10.0643，为负值，表明主基因存在时，淀粉含量降低，多基因存在加性、显性效应，但显性效应为负值。B<,2:2>、F<,2:3>世代主基因遗传率分别为80.96％、82.55％较高，多基因遗传率为2.91％、3.27％。淀粉含量表型变异主要由主基因决定的；蛋白质含量主基因存在完全显性效应。显性效应为负值；多基因存在加性、显性效应，显性效应大于加性效应，B<,1:2>、F<,2:3>世代主基因遗传率分别为50.16％、52.80％，即表型变异的50％多由主基因决定的。环境对蛋白质含量表型变异有一定的影响。 5．百粒重、单穗重、行粒数、株高性状遗传体系均由一对主基因和多基因所组成(D-2)。主基因存在加性效应，无显性效应存在。百粒重、株高性状主基因加性效应为正值，多基因存在加性、显性效应均为正值，因此2个性状存在杂种优势。百粒重F<,2:3>家系世代主基因遗传率为70.33％，多基因遗传率为12.81％；株高F<,2:3>家系世代主基因遗传率为53.87％，多基因遗传率为38.54％，百粒重、株高的表型变异主要由主基因决定的。单穗重、行粒数性状主基因加性效应为负值，单穗重多基因加性、显性效应均为正值；行粒数多基因加性效应为负值，显性效应为正值，显性效应大于加性效应。单穗重B<,2:2>世代主基因遗传率为62.11％，多基因遗传率为32.48％，单穗重表型变异主要由主基因决定的，环境变异影响较小；行粒数B<,2:2>世代主基因遗传率为48.31％，多基因遗传率为22.19％，环境效应对行粒数影响较大。 6．穗长、穗位高、雄穗分枝数性状遗传体系由多基因所组成。多基因存在加性、显性、上位性。多基因遗传率较大，穗长、穗位高、雄穗分枝数F<,2:3>群体多基因遗传率分别为88.52％、78.12％、 84.82％。 7．秃尖长、雄穗长度、叶绿素含量性状遗传体系由一对主基因+多基因所组成。秃尖长主基因存在加性、显性，加性效应为负值，显性效应为正值，而且加性效应大于显性效应，多基因存在加性、显性，加性效应为正值，显性效应为负值。显性度h/d为-0.1058，表明有秃尖对无秃尖为显性。B<,2:2>世代主基因遗传率为69.05％，多基因遗传率为27.29％，环境效应对秃尖长影响较小；雄穗长度主基因存在完全显性，显性效应为负值。多基因存在加性、显性。显性效应大于加性效应。B<,2:2>主基因遗传率为58.88％，多基因遗传率为33.96％．雄穗长度的表型变异主基因起重要作用，环境影响较小；叶绿素含量主基因存在加性、显性，加性效应为负值，显性效应为正值，而且显性效应大于加性效应，显性度为-2.0688．多基因存在加性、显性、上位性。B<,2:2>世代主基因遗传率为55.28％，多基因遗传率为26.36％．叶绿素含量表型变异主要由主基因决定的。环境效应也有一定的影响。 8.选用的80对SSR引物在45份爆裂玉米自交系间共检测出334个等位基因变异，每对引物检测出2-9个等位基因，平均为4.2个，多态性信息量变化范围为0.10-0.83，平均为0.53。 9．将45份爆裂玉米自交系划分为5类群，第Ⅰ类群包括B01、B36、B45、B17、B10、B28、B39、B38等8个自交系；第Ⅱ类群包括B02、B41、B14、B43、B07、B13、B40、B03、B20、B22、B33、B35、B16、B25、B04、B15、B23、B37、B21、B42、B11、B24、B05、B30、B32、B19、B44、B08、B27、B12、B26、B29、B31等33个自交系；第Ⅲ类群包括B09自交系；第Ⅳ类群包括B34自交系；第Ⅴ类群包括B06、B18等2个自交系． 10．在一定范围内，亲本自交系间遗传距离越大，杂种优势越强，因此在育种实践中，应该把自交系分子遗传距离作为重要参考。从本试验看几乎所有强优势组合均为不同类群自交系间杂交种，但也并非类群间自交系所组配的组合一定是强优势组合。因此，利用分子标记的遗传距离不足以有效预测供试爆裂玉米自交系间的杂种优势。 11．爆裂玉米小区产量、一般配合力效应与分子标记遗传距离呈显著正相关关系，F<,1>爆花率、膨胀倍数与分子标记遗传距离之间无显著的相关关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1爆裂玉米遗传育种研究概述

1.2植物数量性状遗传分析方法研究概况

1.3本研究目的、意义和设计思路

1.3.1研究目的、意义

1.3.2本研究设计思路

第2章材料和方法

2.1试验材料和试验设计

2.1.1试验材料

2.1.2试验设计

2.2试验数据分析方法

2.2.1二个亲本杂交组合6个家系世代分离分析方法

2.2.2 SAR数据统计分析

2.2.3双列杂交设计统计分析法

第3章爆裂玉米品质性状遗传体系分析

3.1淀粉含量遗传体系分析

3.1.1 6个家系世代淀粉含量的次数分布

3.1.2淀粉含量的主基因+多基因混合遗传型

3.1.3淀粉含量性状遗传参数估计

3.2爆花率遗传体系分析

3.2.1 6个家系世代爆花率次数分布

3.2.2爆花率性状的主基因+多基因遗传模型

3.2.3爆花率性状的遗传参数估计

3.3膨胀倍数遗传体系分析

3.3.1 6个家系世代膨胀倍数次数分布

3.3.2膨胀倍数性状的主基因+多基因遗传模型

3.3.3爆裂玉米膨胀倍数性状的遗传参数

3.4膨胀体积遗传体系分析

3.4.1 6个家系世代膨胀体积次数分布

3.4.2爆裂玉米膨胀体积性状的遗传模型

3.4.3爆裂玉米膨胀体积性状的遗传参数估计

3.5蛋白质含量的遗传体系分析

3.5.1 P1×P2组合6个家系世代蛋白质含量的次数分布

3.5.2蛋白质含量主基因-多基因模型

3.5.3爆裂玉米蛋白质含量遗传参数估计

第4章爆裂玉米农艺性状遗传体系分析

4.1穗长、百粒重、单穗重、行粒数性状遗传体系分析

4.1.1穗长、百粒重、单穗重、行粒数主基因-多基因遗传模型的判定

4.1.2遗传参数的估算及遗传效应的分析

4.2株高、穗位高、秃尖长遗传体系分析

4.2.1株高、穗位高、秃尖长主基因-多基因遗传模型的判定

4.2.2最优最适遗传模型的遗传参数估计及遗传效应分析

4.3雄穗长度、雄穗分枝数遗传体系分析

4.3.1雄穗长度、雄穗分枝数遗传模型的确定

4.3.2遗传参数估计和遗传效应分析

4.4叶绿素含量遗传体系分析

4.4.1 P1× P2组合6个家系世代叶绿素含量的次数分布

4.4.2爆裂玉米叶绿素含量遗传模型确定

4.4.3叶绿素含量遗传参数估计

第5章利用SSR标记分析45份爆裂玉米自交系遗传多样性

5.1自交系遗传变异分析

5.1.1 SSR引物扩增结果

5.1.2供试自交系遗传距离和聚类分析

5.2田间双列杂交结果与SSR遗传距离关系分析

5.2.1田间试验结果分析

5.2.2杂交种产量与遗传距离的关系

5.2.3产量SCA与遗传距离的关系

5.2.4爆裂玉米的爆花率、膨胀倍数的SCA与遗传距离的关系

5.2.5产量超亲优势、平均优势与遗传距离的关系

第6章讨论和结论

6.1爆裂玉米数量性状遗传体系研究结果

6.1.1两个纯系亲本六个家系世代爆裂玉米品质性状遗传体系分析

6.1.2两个纯系亲本六个家系世代爆裂玉米农艺性状遗传体系分析

6.2利用SSR标记对爆裂玉米遗传多样性研究结果

6.2.1 SSR分子标记结果

6.2.2聚类分析结果

6.2.3分子遗传距离与杂种优势的关系

参考文献

致谢

博士在读期间发表主要论文及科研