玉米染色体单片段导入系构建与苗期耐冷性QTL定位

【摘要】与传统作图群体相比,染色体单片段导入系(singlesegmentintrogressionlines,SSILs)消除了大部分遗传背景的干扰,导入片段中的QTL可看作单个孟德尔因子,是精细定位复杂数量性状的良好材料。玉米低温冷害是我国北方玉米产区的主要气象灾害,也是许多国家和地区普遍性的灾害,严重限制了玉米产量水平的提高。因此,深入开展玉米耐冷性研究,通过遗传改良培育耐冷玉米品种,是我国玉米遗传改良的重要研究目标之一。本研究利用从墨西哥引进的抗旱、耐低氮能力强的材料CML343为供体亲本,以我国骨干玉米自交系黄早四(HZ4)为受体亲本构建一套背景清晰、覆盖全基因组的染色体单片段导入系(SSILs),并对其进行初步评价,为开展玉米抗逆性的研究奠定基础。同时,利用此对亲本(即CML343与黄早四)构建得到的高代回交自交系群体(BC2RIL)对玉米苗期耐冷性的遗传基础进行了研究。主要结果如下：1、利用在双亲间具有明显多态性的201对SSR标记对BC2RIL群体基因型检测后,从中选取了26个背景相对清晰且基本能够覆盖玉米全基因组的系用于染色体单片段导入系的构建。这26个系所含导入片段能够覆盖黄早四全基因组的96.56%,约7218.61cM。平均每个系含24个导入片段,最长片段为475.20cM,最短片段为5.25cM。2、经3代回交与1代自交后,我们将这26个系发展成67个背景回复率高的染色体导入系群体BC6F2。基于201对SSR标记分析的结果,单片段导入系有9个,双片段导入系有17个,三片段导入系有12个,有64个导入系所含导入片段大约在12个以内,能够覆盖黄早四基因组的79.21%,且背景回复率均在90.00%以上。此外又补加了3个候选导入系能够覆盖黄早四基因组剩余的7.80%,但这3个系还需进行多代回交,以提高其背景回复率。3、利用BC2RIL群体中的119个高代回交自交系对玉米叶片的冷害程度以及8个基于苗期植株性状的耐冷系数进行了QTL分析。在两环境下,单标记分析法共检测到34个QTLs,单个QTL能够解释9.00%-22.00%的表型变异,其中有6个显著性位点同时控制2或3个耐冷相关性状；利用完备区间作图法(ICIM-ADD)共检测到23个QTLs,单个QTL解释的表型变异在6.81%-35.89%之间,其中有3个标记区间在2或3个性状中共同检测到,有1个QTL在两环境中同时检测到。两种方法共同检测到13个相同的显著性位点,分别位于第2、3、5、7、9染色体。此外还检测到4对非QTL间的上位性互作,分别控制相对幼苗总鲜重、相对苗长与相对含水量。4、综合分析,在两种冷害处理条件下共检测到33个QTLs,其中,在恒定的低温检测到22个QTLs,在变化的低温检测到13个QTLs,在两环境下共同检测到3个QTLs。此外在chr7和chr9上存在QTL的富集区,说明玉米耐冷性可能与这些区域有关。本研究说明玉米的耐冷性是受多基因控制的数量性状,定位到的QTL结果可以为进一步解析耐冷性遗传基础精细定位及遗传改良奠定基础,而单片段导入系的构建可为后续这些QTL的验证和精细定位提供材料基础。
【作者】李文振；
【导师】岳兵；
【作者基本信息】华中农业大学，遗传学，2014，硕士
【关键词】玉米；单片段导入系；苗期耐冷性；QTL；

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