玉米自交系抗倒伏性状的关联分析

摘要

玉米倒伏是影响生物产量、限制种植密度及降低农业生产效率的重要因素之一，有针对性的筛选和培育抗倒伏品种是提高玉米抗倒伏能力最经济、有效的途径。本研究目的在于筛选玉米抗倒伏种质资源及挖掘与抗倒伏相关性状显著关联的分子标记，为分子标记辅助育种提供参考。试验以来源不同的290份玉米自交系为材料，于2012和2013年进行抗倒伏相关性状调查，同时利用201对SSR标记对供试自交系进行遗传多样性、群体结构和SSR位点间的连锁不平衡分析，采用全基因组关联分析(GWAS)的策略，进行抗倒伏性状的关联分析。主要研究结果如下:　　1.通过连续2年的田间茎秆抗推力鉴定，在290份供试自交系中共筛选到PH6WC、掖8112、武109等32份极强抗倒伏自交系。抗倒伏性状的相关分析表明，茎秆抗推力与基部第3节间粗度呈极显著正相关，与基部第4节间粗度呈显著正相关，与穗位高呈显著负相关。　　2.利用均匀分布于玉米10条染色体的201对SSR引物对290份自交系进行遗传多样性分析，共检测到1，556个等位变异，平均等位变异数为7.7个/位点。平均基因多样性为0.6978，变化范围从0.2930到0.9218;平均PIC值为0.6545，变化范围从0.6676到0.7230。表明供试材料具有相对丰富的遗传变异和较高水平的基因多样性，适用于全基因组范围内SSR标记与性状的关联分析。　　3.290份玉米自交系划分为5个类群，结合系谱信息这5个类群分别为Lancaster、Reid、塘四平头(TSPT)、旅大红骨(LRC)和P群。相比较其他4个类群，LRC群表现出相对较高的遗传多样性。　　4.连锁不平衡(LD)分析结果显示，无论是共线还是非共线成对标记间，均存在一定程度的LD。在全基因组范围内，40.6％的SSR标记间存在显著的LD(p＜0.01)，而在相同染色体上，存在显著LD的位点占38.1％～80.1％。　　5.在-Log10(P)＞2.5水平下，2012年和2013年分别检测到27和13个与抗倒伏性状关联的SSR标记，其中两年检测到3个相同的关联位点，分别位于4、5和6号染色体，其中umc1462与基部第4节间长显著关联，解释的表型贡献率为5.0％(2012)和7.2％(2013); bnlg589与基部第4节间粗显著关联，解释的表型贡献率为9.5％(2012)和14.3％(2013);mmc0241与株高显著关联，解释的表型贡献率为13.5％(2012)和10.2％(2013)。两年表型数据均值共检测到24个与抗倒伏性状关联的位点。

目录

声明

摘要

本文所用缩略词及中文对照

1 引言

1．1 研究背景

1．2 作物抗倒伏研究进展

1．2．1 抗倒伏相关性状研究

1．2．2 抗倒伏相关性状QTL分析

1．3 玉米种质遗传多样性研究

1．4 关联分析

1．4．1 关联分析的定义及特点

1．4．2 关联分析的基础-连锁不平衡(linkage disequilibrium，LD)

1．4．3 关联分析的基本方法

1．4．5 影响关联分析的因素

1．4．6 关联分析在玉米遗传学研究中的应用

1．5 本研究的目的和意义

1．6 技术路线

2 材料和方法

2．1 试验材料

2．1．1 研究材料

2．1．2 所用酶和试剂

2．2 试验方法

2．2．1 田间种植

2．2．2 玉米基因组DNA的提取、纯化和检测

2．2．3 SSR基因型分析

2．2．4 数据的处理与分析

3 结果与分析

3．1 表型性状分析

3．1．1 表型性状的多样性分析

3．1．2 表型性状的相关分析

3．1．3 不同自交系茎秆抗推力聚类分析

3．2 基于SSR标记的基因型分析

3．2．1 遗传多样性分析

3．2．2 基于遗传距离的聚类分析

3．2．3 基于模型聚类的群体结构分析

3．2．4 群体间遗传差异分析

3．2．5 各类群内遗传多样性评估

3．2．6 各自交系间亲缘关系估算

3．2．7 连锁不平衡(LD)分析

3．3 玉米抗倒伏相关农艺性状的关联分析

3．3．1 单年表型性状与基因型的关联分析

3．3．2 两年性状均值与基因型的关联分析

3．3．3 玉米株高关联标记mmc0241功能等位基因挖掘

4 讨论

4．1 玉米自交系抗倒性鉴定

4．2 玉米自交系遗传多样性评价

4．3 玉米自交系群体结构分析

4．4 抗倒伏相关性状的关联分析

4．4．1 SSR位点间的连锁不平衡及影响因素

4．4．2 关联分析结果与前人的比较

4．4．3 关联分析中群体结构分析的必要性

4．4．4 关联分析统计模型比较

4．5 下一步的工作设想

5 结论

参考文献

附录

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢