玉米自交系H21遗传背景的染色体片段代换系构建及产量相关性状QTL定位

【摘要】染色体片段代换系由于背景单一、QTL定位精确度高、自交可以稳定遗传等优点,因此是开展QTL定位的理想材料。本研究在实验室前期研究的基础上,以玉米自交系H21为受体回亲本、农系531为供体亲本,通过杂交、回交产生BC7F1群体,进一步自交、回交,并结合SSR分子标记辅助选择,构建一套背景回复率高的染色体片段代换系群体。最终我们选择了140个系组成染色体片段代换系群体HNCSSLs,并对HNCSSLs进行田间表型分析,鉴定玉米产量相关QTL(quantitativetraitlocus,QTL)。实验结果如下所示：1、使用176个分子标记对539个BC7F1单株进行基因型分析,共检测到2109个供体片段,每个单株平均导入供体片段3.9个。基于IBM2008neighbors参考图谱,供体片段总长度为94314.03cM,单个供体片段长度最短的为10cM、最长的为975cM,单个供体片段的平均长度为44.7cM。所有供体片段覆盖约76%的轮回亲本基因组；80%以上单株的背景回复率高于98%,其中,241个单株(44.7%)仅含1-2个供体片段；而20个单株(3.7%)的供体片段数多于10个。2、综合考虑背景回复率、片段数目、片段大小等因素,我们选择了140个BC7F1单株自交,结合对目标片段的分子标记辅助选择,发展了140个目标片段纯合的染色体片段代换系,定义为HNCSSLs。HNCSSLs中共含有250个供体片段,其中第一条染色体上所导入的供体片段数目最多,共52个；第四条染色体上供体片段数目最少,仅11个。78.5%的代换系含有1-2个供体片段,而仅有一个系含8个供体片段,平均每个代换系含有1.8个供体片段。HNCSSLs群体中各代换系的背景回复率在97.7%-99.7%,平均背景回复率为99.4%。HNCSSLs中所有供体片段覆盖68.5%的H21基因组。3、以HNCSSLs作为定位群体,我们共定位到14个玉米产量相关QTLs,其中,7个穗行数QTLs,3个穗长QTLs,2个轴重QTLs,2个百粒重QTLs。单个穗行数QTL所解释的表型变异为3.63%-9.85%,加性效应为-1.35-1.97行；单个穗长QTL所解释的表型变异为5.56%～10.90%,加性效应为1.24-1.63cm。在标记umc2011和umc2077附近分别检测到多个穗行数、穗长、百粒重等性状的QTL,为QTL富集区。在HNCSSLs中,共89个系(64%)的穗行数高于轮回亲本H21,一些代换系的穗行数由于供体片段的导入得以显著改良,穗行数达到了16行,这些穗行数得以改良的代换系可直接用于玉米育种。
【作者】张朝兴；
【导师】张祖新；
【作者基本信息】华中农业大学，作物遗传育种，2014，硕士
【关键词】玉米(ZeamaysL)；分子标记；QTL；染色体片段代换系；产量相关性状；

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