利用GWAS解析玉米生理成熟期籽粒脱水性状的遗传基础

发布时间：2020-06-05 07:36

【摘要】：玉米是我国种植面积最广的粮食作物,也是我国最重要的经济作物。随着农业机械化的逐渐普及,玉米种植全程机械化已经成为一种普遍的趋势,我国的大部分地区已经实现了玉米的机械化生产。但是玉米籽粒的含水量作为限制玉米机械化收获的最主要因素,降低收获时玉米籽粒的含水量已经成为育种家们最为关注的问题,因此培育出脱水速率快,收获时含水量低的玉米品种成为目前玉米育种的主要任务。由于玉米籽粒脱水是由多个基因控制,利用传统的育种方法周期较长,需要经过多年的人工选育,前人的研究主要集中于脱水速率的表型性状的研究,因此利用全基因组关联分析技术找到控制玉米籽粒脱水的基因具有十分重要的意义。本试验利用具有广泛多态性的522份玉米自交系构建自然群体,测量黑层出现时以及收获时玉米籽粒的含水量,计算生理成熟后玉米籽粒的脱水速率,挖掘控制玉米籽粒脱水速率的候选基因,为快速筛选并获得生理成熟后籽粒脱水速率快,含水量低的玉米品种提供理论依据。本研究的主要结果为:1.玉米籽粒含水量在关联群体的遗传基础在辽宁沈抚和海南乐东两地测量玉米籽粒黑层出现时和收获时的玉米籽粒含水量的表型数据,经过对含水量的表型数据分析可知,玉米籽粒在辽宁沈抚和海南乐东的表型数据均呈现正态分布,这两个地点的遗传力分别为0.61和0.62,呈现中等遗传力。将两个时期的数据进行关联分析作图,将阈值设为4时,有3个SNP位点被检测到,分别位于7号染色体上和10号染色体上。共定位到7个有功能注释基因位点,他们分别为合成代谢、信号转导、氧化还原反应、转录调控以及分泌等功能,直接或者间接的作用于玉米籽粒含水量。2.玉米籽粒脱水速率在关联群体的遗传基础将测量的两次玉米籽粒含水量做差除以两次测量之间相差的时间,计算得到玉米籽粒生理成熟期籽粒脱水速率,并且对脱水速率利用SPSS软件进行正态分布检验,结果显示,玉米籽粒生理成熟期的脱水速率呈现正态分布的规律,属于数量性状,广义遗传力为0.31。对辽宁玉米籽粒脱水速率进行关联作图,将阈值设为4时,共检测到11个SNP,它们分别位于1、7、9、10号染色体上。对海南乐东玉米籽粒脱水速率进行关联作图,将阈值设为4时,共检测到4个SNP位点,它们分别位于7、10号染色体上。将两地的脱水速率进行跨区域的关联作图,将阈值设为4时,共有3个SNP位点被找到,他们都位于7号染色体上。脱水速率性状共定位到46个基因位点,他们分别为合成代谢、信号转导、氧化还原反应、转录调控以及分泌等功能,直接或者间接的作用于玉米籽粒脱水速率。
【图文】：

路线图,课题,路线,玉米籽粒

第一章文献综述法进行育种难度较大，急需分子育种的手段来对玉米籽粒性状进行遗传改良。本课题对 522 个玉米自交系构成的关联群体的基因型进行检测。由于玉米的适合机收的籽粒含水量在 25%~18%之间（柳枫贺等，2013），黑层出现时玉米籽粒含水量在 32%左右（冯鹏，2014），在收获时玉米籽粒含水量根据前期测定基本在 24%~17%。所以，本试验记录黑层出现日期并以此作为生理成熟期开始，测量黑层出现后籽粒含水量与收获时玉米收获期籽粒的含水量，计算生理成熟期玉米籽粒的脱水速率。利用全基因组关联分析（GWAS）挖掘调控玉米生理成熟期籽粒脱水速率的候选基因，解析生理成熟期玉米籽粒脱水速率的遗传基础。如图 1-1 为本试验的技术路线。

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图 2-1 玉米关联群体自交系组成Figure 2-1 Composition of inbred lines associated with maize方法种植验所采用的广泛多态性 522 份玉米自交系，，2017 年辽宁沈抚地区（N和海南乐东（N18°45′，E109°10′）种植。每一个环境自交系采用随机行长 2 m，行间距 0.6 m。每个家系 2 次重复。每个家系单行种植，每行超过 6 株自交。在授粉前进行挂牌标记，完全遵照田间标准化管测量录黑层出现时间层出现意味着玉米的生长发育进入生理成熟期，为了确定玉米生理成观察并且记录 522 个家系的黑层出现时间，每个家系超过半数出现黑熟。从玉米授粉时期开始观察，玉米籽粒乳线逐渐下降，直到乳线消录黑层出现日期，每个家系记录六株。从玉米开始趋向成熟时每天观察
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S513

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