玉米（Zea mays L.）磷效率及相关性状QTL定位

摘要

磷作为植物生长发育的必需元素之一，是植物体内重要功能物质如核酸、ATP和磷脂等的重要组成部分，对作物生长发育具有重要的调控作用。在有限的耕地上提高玉米的产量，需加大肥料的投入，在提高产量的同时，肥料利用率的提高也是我们面临的迫切任务。人类赖以生存的食物中磷起着不可替代的作用，但磷素不足己成为限制目前世界农业产量的重要因素。仅靠“高投入”途径，只能引起资源枯竭，成本增加，经济效益下降，环境污染加重，因此，缺磷以成为作物增产的限制因子之一。由于土壤对磷的强烈化学固定作用，一方面植物可吸收利用的十壤有效磷缺乏。另一方面土壤中又有大量植物不能利用的储备态磷。 对玉米磷高效基因进行定位，为磷高效玉米基因型的遗传改良、磷高效玉米种质资源的鉴别以及基因工程的应用提供有效途径，为分子标记辅助选育磷高效玉米新品种打下基础。 玉米遗传连锁图谱构建对33个玉米基因型磷效率的表型性状进行系统聚类分析，同时以33个玉米基因型的AFLP分析的遗传相似系数进行聚类分析，两个系统聚类图进行比较后发现，玉米基因型磷效率的亲缘关系远近与玉米基因型的来源以及地理分布关系不大。综合以上表型性状和AFLP的遗传相似性分析，筛选出高磷效率玉米基因型082，低磷效率玉米基因型掖107。本实验选定082和掖107作为磷效率QTL定位的试验材料。 调控不同性状的QTL分布在染色体同一区域与“一因多效”，在本研究中，同样也出现了影响不同性状的QTLs位于分布在染色体同一区域，有两种原因：同一个QTL，能影响不同性状的表现，即“一因多效”：不同的QTLs，但紧密连锁，即控制不同性状的QTLs在染色体上成簇分布。无论是单个QTL的“一因多效”还是不同QTLs间的紧密连锁，QTL区域的连锁与共分离表现在性状上表现出一定程度的相关，即数量性状的表型相关可能源于其QTL位点的相关，这类性状与QTL相关的对应关系具有重要的生理学意义。研究还发现了若干个磷效率及其相关根系性状QTLs成簇分布区域。 不同地点、不同P水平和不同生育期，检测到的QTL数量和位点均有变化不同地点、不同P水平和不同生育期，检测到的QTL的数量和位点均有较大的变化。不同作图方法检测到的QTL在数量和位置上都有较大的不同。说明选择合适的QTL检测方法非常重要，本试验用复合区间作图分析方法检测到8个主效QTL,比较而言，可以认为复合区间作图分析方法优于多区间作图分析方法。

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第一章文献综述

1.1高效利用磷素的形态学研究进展

1.2高效利用磷素的生理学研究进展

1.3.磷高效基因型的特征特性

1.4玉米分子育种研究进展

1.5玉米DNA分子标记及其研究进展

1.6 QTL定位研究的现状和进展

第二章引言

2.1研究背景和意义

2.2研究内容

2.3试验技术路线

第三章材料与方法

3.1试验材料和田间试验

3.2主要设备

3.3玉米基因组DNA提取

3.4 AFLP标记分析

3.5 SSR标记分析

3.6性状统计分析

3.7玉米遗传连锁图的构建

3.8玉米磷效率相关性状的QTL分析

第四章结果与分析

4.1玉米磷效率材料的筛选

4.2玉米遗传连锁图谱构建

4.3复合区间作图

4.4多区间作图分析

第五章讨论

5.1玉米遗传连锁图谱密度

5.2不同地点检测到的QTL比较

5.3不同磷水平下检测到的QTL比较

5.4不同生育期检测到的QTL比较

5.5不同作图方法检测到的QTL比较

5.6等位基因座的增效性与减效性

5.7调控不同性状的QTL分布在染色体同一区域与“一因多效”

5.8玉米磷效率QTL定位的展望

第六章结论

6.1构建玉米分子遗传连锁图

6.2复合区间作图分析检测QTL

6.3多区间作图分析检测QTL

6.4稳定的主效QTL的可能应用

参考文献

在学期间发表论文情况

致谢