玉米萌芽期耐冷性种质筛选及其全基因组关联分析

发布时间：2020-11-12 02:08

　　 低温是限制东北地区玉米生产主要的非生物胁迫因素之一。培育耐冷品种是减少此种危害最经济有效的途径,发掘耐冷基因是培育耐冷品种的重要前提,构建稳定性好、准确性高的耐冷性鉴评体系是耐冷品种选育的重要基础。伴随分子生物学的发展及其广泛应用,极大地推动了耐冷性功能标记的开发,加速了玉米耐冷种质挖掘和耐冷品种培育的进程。本研究通过对低温胁迫下萌发期和芽期的多项耐冷性相关指标进行测定,并运用主成分分析、回归分析及聚类分析对玉米开展萌发期和芽期的耐冷性综合评价,筛选耐冷玉米自交系和杂交种。结合70份自交系的高通量基因型数据与耐冷性评价表型数据进行全基因组关联分析,筛选与耐冷性状显著相关的SNP。主要研究结果如下:1.低温胁迫下萌发期耐冷性综合评价结果表明,通过主成分分析,将玉米杂交种和自交系的萌发期10℃低温胁迫下6个单项指标均综合为2个相互独立的综合指标。系统聚类将65份杂交种划分为5个类群,其中:耐冷性强、耐冷性较强、中等耐冷、耐冷性较弱、耐冷性弱的材料分别为14、24、16、7、4份。系统聚类同样将70份自交系划分为5个类群,其中:耐冷性强、耐冷性较强、中等耐冷、耐冷性较弱、耐冷性弱的材料分别为9、26、19、9、7份。2.低温胁迫下芽期耐冷性综合评价结果表明,根据2℃胁迫下芽期存活率,将自交系和杂交种均分为5级。杂交种耐冷性强、耐冷性较强、中等耐冷、耐冷性较弱、耐冷性弱的材料分别为3、3、7、32、20份。自交系耐冷性强、耐冷性较强、中等耐冷、耐冷性较弱、耐冷性弱的材料分别为1、4、3、37、25份。3.全基因组关联分析结果表明,利用混合线性模型将41,372个SNP和70份玉米自交系耐冷相关性状进行全基因组关联分析,检测到13个与萌发期耐冷性显著相关的SNP位点,分布在玉米的第1、3、4、5、6、8、10号染色体上,能解释9.30%到25.97%的表型变异;检测到6个与芽期耐冷性显著相关的SNP位点,分布在玉米的第1、2、7、8、9号染色体上,能解释5.66%到28.39%的表型变异。
【学位单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S513;S426
【部分图文】：

?吉单?５６?０．６７６??采用欧氏距离及最大距离法对６５份玉米杂交种萌发期耐冷Ｄ值进行聚类分析（图３－３），??可将６５份玉米杂交种分为Ａ、Ｂ、Ｃ三大类。??Ａ类又可划分成Ａ１和Ａ２两亚类。Ａ１亚类属于中等耐冷型供试材料，包括翔玉１９８、吉单??２７、红旗６８８等１６份玉米杂交种，占总量的２４．６２％；?Ａ２亚类属于耐冷性较弱的供试材料，包??括恒单１８８、良玉９１８和优迪９１９等７个玉米杂交种，占据了总量的１０．７７％，这一类群在冷胁迫??处理条件下发芽率较低，平均发芽时间相对较长。??Ｂ类又可划分成Ｂ１和Ｂ２两亚类。Ｂ１类属于耐冷性较强的供试材料，包括平安１６９、吉单??９６、吉单５６等２４份玉米杂交种

结果与分析??组。过滤后芯片密度图如图３－８所示。??Ｔｈｅ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ＳＮＰｓ?ｗｉｔｈｉｎ?５Ｍｂ?ｗｉｎｄｏｗ?ｓｉｚｅ??ＯＭｂ?３３Ｍｂ?６７Ｍｂ?１００Ｍｂ?１３４Ｍｂ?１６７Ｍｂ?２０１Ｍｂ?２３４Ｍｂ?２６８Ｍｂ?３０１Ｍｂ??ｉ?ｉ?ｋ?ｉ?ｉ?？?ｔ?ｉ?＃?？??ｉ?ｍ．?．?＿＿??－ｉ：?ｉ?：：．＿＿鑼１：蠢??－ＩＩ?画眶，ＩＫ９＿?＇??－Ｉ?１?ＩＩ?；？：?１?證置?＿??－ｌｉｔ?ｆ?謹?ｌｌｆｆ厂?＿隱．１．：：邏??－ＩＩ：．驪?＇：?Ｉ?進?。??－：?丨誦ｉ?ＩＢＳ?ＩＳ??－?麵?Ｍ?－??－ＩＩ?ｉｌ；ｌＩ?ｉ■圔??－Ｉ?－：ｆｆｉ?ＩＢ?＿??图３－８过滤后芯片密度图??Ｆｉｇ．３－８?Ｄｅｎｓｉｔｙ?ｍａｐ?ｏｆ?ｆｉｌｔｅｒｅｄ?ｃｈｉｐ??３．５．２群体结构分析??采用玉米自交系的４１，３７２个ＳＮＰ标记对７０份玉米试验材料展开群体遗传结构分析，将??种质材料展开归类划分为不同的亚群Ｋ。为了准确剖析群体结构，本试验预估各亚群数目Ｋ??值，首先亚群数目Ｋ假定为３￣７，通过Ｋ值由３运行至７，明确本试验合适的亚群数。亚群??数目Ｋ对应特设统计量ＡＫ，?ＡＫ估算结果如图３－９所示。结果表明，当Ｋ＝５时，ＡＫ似然值??处于峰值；当Ｋ值由３运行至５时，ＡＫ似然值处于升高趋势；Ｋ值由５运行至７时，似然??值降低并近乎平稳。据此可将７０份自然群体聚为５个亚群，并根据Ｋ?＝?５生成相对应的Ｑ矩??阵

１４０??ｆＡ?．??３?４?５?６?７??Ｋ??图３－９?７０份自然群体材料的群体结构Ｋ＝３￣７所对应的ＡＫ值??Ｆｉｇ．３－９?Ｇｅｎｅｔｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｒｅｖｅａｌｅｄ?ｂｙ?４１３７２?ＳＮＰｓ?ｏｆ?７０?ｎａｔｕｒａｌ?ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ?ＡＫ?ｖａｌｕｅ?ｏｖｅｒ?ｆｉｖｅ??ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｒｕｎｎｉｎｇ?ｗｉｔｈ?ｐｕｔａｔｉｖｅ?ｋ?ｆｒｏｍ?３?ｔｏ?７??ｉ?－??〇，〇?Ｊ?＿Ｌｂｆｎ??图３－１０?７０份群体材料基于贝叶斯模型的群体结构??Ｆｉｇ．３－１０?Ｇｅｎｅｔｉｃ?ｓｔｒｕｔｕｒｅ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?Ｂａｙｅｓｉａｎ?ｍｏｄｅｌ?ａｍｏｎｇ?７０?ｎａｔｕｒａｌ?ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ??３．５．３玉米耐冷相关性状关联分析??采用ｍｒＭＬＭ模型进行性状与标记的关联分析，以此降低群体结构和亲缘关系对分析结??果产生的影响。对玉米萌发期及芽期耐冷相关性状与ＳＮＰｓ标记进行了全基因组关联分析。??７?－ｊ?卜?Ｉ???????—??－?＾—??＾?￣?－?？〇?＿?４１?°??＿＿＿＿＿??？??????“?＿＿＿＿＿＿?３〇０??１脑纏趣－Ｌ
【参考文献】

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本文编号：2880087