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玉米丝裂病遗传效应分析及其QTL定位

魏昕

   玉米丝裂病的发生严重影响了种子的发芽率及出苗率,由于病粒感染真菌后又大大影响了商品玉米的品质。四川农业大学玉米研究所选育的“高配合力、大穗、多抗、广适玉米自交系08-641”已组配了近20个经国家、省审定的玉米新品种,已成为西南、特别是四川玉米育种的骨干自交系,但正是由于玉米丝裂病对该自交系的危害,使得在我国西北地区配制的以该自交系为亲本的新杂交种的丝裂病发病率高达30~40%,严重影响了杂交一代种的发芽率,这在一定程度上影响了该自交系在西南地区玉米育种和生产上应用。本研究为探讨其遗传规律并为做进一步深入的研究打下基础,对玉米的这个性状进行了遗传研究。利用植物数量遗传学的方法对普通玉米自交系R08与975-12杂交组合的P_1、P_2、F_1、F_(2:3)、B_(1:2)和B_(2:2)六个世代群体的种子丝裂病进行了研究,同时利用R08与Es40组合和R08与99s2052-3-2-1组合的F_2群体和F_(2:4)家系采用复合区间作图法对玉米丝裂病QTL进行了检测。主要研究结果如下: 1、R08×975-12组合种子玉米丝裂病的遗传符合1对加性主基因+加性-显性多基因模型。在F_(2:3)、B_(1:2)和B_(2:2)3个家系世代,主基因方差分别为201.4525,31.9877和31.9877;多基因方差依次为11.0397和81.1362。主基因加性效应值为11.3116;多基因加性效应值为-4.4719,显性效应值为10.8496。主基因遗传率在F_(2:3)和B_(1:2)两个分离家系群体中为81.31%和21.56%,多基因遗传率为4.46%与54.68%。其中,主基因遗传率在F_(2:3)世代中最大,为81.31%。 2.R08×Es40组合中,利用115对SSR标记构建了覆盖玉米全基因组的分子标记遗传连锁图谱,该图谱覆盖玉米10条染色体,遗传图谱总长2178.6cM,平均间距18.9cM,标记偏分离分析结果表明,有19对标记(0.05水平)存在偏分离,标记偏分离比例为16.5%,能满足QTLs初级定位的要求。各连锁群上的SSR引物相对顺序大多数与玉米基因组数据库中提供的SSR染色体节点(bin)位置一致。 采用复合区间作图法进行QTL定位及遗传效应分析,共检测到12个QTLs,分别位于1、2、4、5、7染色体上,分别命名为qSC-1-1、qSC-1-2、qSC-1-3、qSC-2-1、qSC-2-2、qSC-3-1、qSC-4-1、qSC-4-2、qSC-4-3、qSC-5-1、qSC-7-1、qSC-7-2。其位置分别为130.81、272.41、292.81、81.01、100.01、20.01、140.41、158.91、180.91,临近的连锁标记分别为bnlg1564、umc1144、umc2189、umc1004、umc1003、bnlg2047、mmc0371、mmc0371、umc2280、umc1815、phi328175、phi328175。 其中在第1和第3染色体上分别检测到了一个主效QTL qSC-1-1和qSC-3-1,贡献率分别为36.91%和37.95%,其余的10个QTL贡献率在从4.22%到18.61%不等。基因作用方式分析表明,所检测到的12个QTL中,qSC-1-1、qSC-3-1、qSC-7-1为显性,qSC-1-2、qSC-1-3、qSC-2-2为加性,qSC-7-2为超显性,其余为部分显性。 3.R08×99s2052-3-2-1组合中,利用86对SSR标记构建了覆盖玉米全基因组的分子标记遗传连锁图谱,该图谱覆盖玉米10条染色体,遗传图谱总长1706.1cM,平均间距19.8cM,标记偏分离分析结果表明,有12对标记(0.05水平)存在偏分离,标记偏分离比例为13.95%,能满足QTLs初级定位的要求。各连锁群上的SSR引物相对顺序大多数与玉米基因组数据库中提供的SSR染色体节点(bin)位置基本一致。 采用复合区间作图法进行QTL定位及遗传效应分析,共检测到4个QTLs,分别位于2、3、5、6染色体上,分别命名为qSC-2-1、qSC-3-1、qSC-5-1、qSC-6-1。其位置分别为296.31、24.01、114.41、48.51,临近的连锁标记分别为umc1080、bnlg1754、umc1019、umc1006。 其中在第3和第5染色体上分别检测到了一个主效QTL qSC-3-1和qSC-5-1,贡献率分别为39.42%和43.11%,其余的2个QTL贡献率分别为5.04%和7.29%。基因作用方式分析表明,所检测到的4个QTL中,qSC-3-1、qSC-5-1为显性,qSC-2-1、qSC-6-1为部分显性。 4.在两个具有不同遗传背景的组合中均在第3条染色体相近位置上检测到了一主效QTL位点,位置分别为20.01cM与24.01cM,贡献率均大于30%,且加性效应与显性效应的值和方向都基本一致,这极可能说明在第3染色体上的确有真实存在有一个控制丝裂病性状的主效QTL;另外,在两个组合第2和第5染色体上也都检测到了QTL位点。 5.通过对不同的组合的研究,不管是数量遗传的方法还是QTL的分析方法均表明丝裂病是由主基因加多基因控制的一种遗传性病害,可以互相印证和补充。……   
[关键词]:玉米;丝裂病;QTL;数量性状;主基因+多基因;遗传分析
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:四川农业大学2007年