全基因组关联解析玉米穗发芽的遗传基础

【作者】 邢文慧； 陈绪清； 王飞； 田玉焕； 詹晶晶； 陶勇生； 汤继华；

【机构】 河北农业大学农学院国家玉米改良中心河北分中心教育部作物种质资源国家重点实验室； 北京农业生物技术研究中心北京农林科学院； 河南农业大学农学院小麦和玉米作物科学国家重点实验室；

【摘要】 【研究背景】穗发芽(PHS)是种子收获前在田间母本果穗上发芽的现象,它是一种重要的生理病害,广泛存在于多种作物中,如小麦、玉米,水稻等。其不仅严重影响籽粒产量与品质,而且影响种子发芽率与种子品质。在中国西南地区,玉米成熟期间易遇高温多雨气候,容易导致玉米杂交品种及自交系发生大规模穗发芽现象,使玉米产量减少30%,且PHS问题在世界许多地区普遍存在。由于我国玉米逐步采用高密种植方式,这使穗发芽现象进一步加剧。近年来利用玉米突变体对玉米穗发芽进行遗传分析及分子生物学分析的方法较为普遍,但利用自然群体对玉米穗发芽进行数量性状位点定位的研究较为少见;【材料方法】本研究利用556809个SNP标记(SNP)于两环境下对200份玉米自交系材料穗发芽表型进行了全基因组关联分析。而后我们将PHS表型值又进行了最佳线性无偏估计校正,利用SNP基因型及两环境下BLUP表型值对PHS再次进行全基因组关联分析;【结果与分析】结果表明,初次关联分析共获得25个与PHS表型显著关联的SNP位点。在这些SNP位点中,有7个SNP与已报道的PHS基因(nced3,nced5,Y1,y9,VP5,VP15)相关,6个表型变异大于10%的SNP位点与已报道的拟南芥或水稻中的PHS相关性状的脱落酸代谢途径相关。利用SNP基因型及两环境下BLUP表型值对PHS进行全基因组关联分析共获得15个SNP位点,其中10个SNP位点与ABA途径及水解酶活性相关,另有2个SNP位点在两次关联分析中于同一地点共定位(保定);【结论】全基因组关联分析及单倍型分析获得了一些独立基因或参与玉米PHS的自然变异的等位基因,这些可应用于玉米自交系及其它作物抗PHS的分子育种。更多还原