玉米茎杆抗倒相关性状的遗传效应分析

【作者】 郭晋杰； 武丽芬； 关红辉； 赵永锋； 贾晓艳； 祝丽英； 黄亚群； 陈景堂；

【机构】 河北农业大学农学院/国家玉米改良中心河北分中心/河北省作物种质资源实验室；

【摘要】 【研究背景】玉米是世界上主要的粮食作物和饲料,一直以来玉米茎秆倒伏是影响玉米高产及限制机械化收获的主要因素。茎秆强度是评价玉米倒伏的重要指标,同时纤维品质性状对茎秆的机械强度起着主要的支持作用,因此研究玉米茎秆强度和纤维品质性状的遗传基础,对玉米抗倒伏育种工作具有重要的现实意义;【材料与方法】本研究结合关联分析和连锁分析两种方法,对两年两点的茎秆强度性状、纤维品质性状及其他抗倒伏相关性状进行表型测定,利用Genotyping By Sequence(GBS)方法进行基因型分析获得高通量的SNP标记,然后结合表型数据对抗倒伏性状进行QTL定位分析;【结果与分析】利用80684个高通量SNP标记对自然群体2年的所有性状的表型数据进行全基因组关联分析。利用BLUP值进行定位分析后,结果显示,茎秆穿刺强度、茎秆弯折强度、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、可溶性糖含量、第三节间长、第三节间粗、第四节间长和第四节间粗分别共检测到9个、52个、26个、19个、21个、17个、60个、35个、75个和51个关联位点,其中,共检测到29个位点与多个环境的共位点重复。单个位点可解释的表型变异范围为7%~30%。12个候选基因,对增强茎秆强度有重要作用或者参与纤维素和木质素的生物合成过程。利用7278个bin标记构建图谱总长度为2568.99cM,标记间平均遗传距离为0.35cM的高密度遗传图谱,对RIL群体两年所有表型性状进行连锁分析。利用BLUP值进行定位分析后,结果显示,茎秆穿刺强度、茎秆弯折强度、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、可溶性糖含量、第三节间长、第三节间粗、第四节间长和第四节间粗分别共检测到共检测到16个与单个环境重复的QTL位点。单个QTL可解释的表型变异范围为1.39%~24.14%。通过比较两种方法的定位结果,发现共定位到11个分别控制茎秆穿刺强度、弯折强度、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、第三节间粗、第四节间长和第四节间粗的一致性0TL位点。这些一致性QTL位点为环境稳效QTL位点,具有更高的研究价值;【结论】本研究筛选出了茎秆强度和纤维素含量在不同密度条件下均表现优良的自交系,同时结合连锁分析和关联分析两种方法进行定位分析,定位到了控制茎秆强度及纤维品质性状的一致性QTL位点,这为今后的抗倒耐密育种工作提供了有价值的理论指导。更多还原