玉米籽粒脱水速率分子标记开发

发布时间：2020-10-17 04:48

　　 玉米籽粒的机械化收获是我国未来玉米产业发展的趋势,玉米收获时籽粒含水率高不利于籽粒机收。玉米生理成熟期籽粒含水率和生理成熟后籽粒脱水速率是影响玉米收获时籽粒含水率的关键因素。本研究利用脱水较慢的郑单958亲本通过与脱水较快的先玉335亲本进行杂交、回交和多代自交,构建了一个近等基因系群体。经过2年的重复实验,获得群体内不同株系的农艺性状以及在授粉后不同时期籽粒含水率和脱水速率相关数据,结合玉米55 K SNP(Single Nucleotide Polymorphisms,SNP)芯片开展表型与基因型全基因组关联分析,进行了玉米籽粒含水率和脱水速率相关分子标记鉴定和开发工作,主要结果如下:(1)获得了近等基因系群体基因型和群体结构。我们以郑单958的亲本(郑58、昌7-2)和先玉335的亲本(PH6WC、PH4CV)为基础,进行了近等基因系群体的构建,获得了601份材料,利用玉米55K SNP芯片获得这些材料的基因型。基于质控后的31095个SNPs进行群体结构分析,该群体可以分为四个亚群,Z58 NILs、C7-2 NILs、PH6WC NIL和PH4CV NILs。各个亚群内近等基因系之间遗传距离近,不同亚群之间遗传距离远,这与我们进行轮回选择是保留亲本的特性有关。(2)近等基因系群体可以用于全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。穗轴颜色由质量性状控制,我们选取了553份近等基因系材料,对穗轴颜色进行了统计,结合材料基因型进行了GWAS分析,在1号染色体上定位到4个和穗轴颜色显著相关的SNP位点。对SNP位点附近进行扫描,筛选到Zm00001d028842(P1)基因,该基因是已报道的控制穗轴颜色的基因。该结果说明我们构建的近等基因系群体具有遗传多样性且能稳定遗传,有利于快速的进行基因定位、分子标记开发等研究。(3)开展了授粉后不同时期籽粒含水率GWAS分析,筛选相关分子标记。利用两年重复实验数据对不同时期玉米籽粒含水率进行GWAS分析。授粉后35天,2017年鉴定到13个与籽粒含水率显著关联的SNP,主要分布1、4、5、9、和10号染色体上;2018年鉴定到14个与籽粒含水率显著关联的SNP,主要分布在1、2、3、8、9和10号染色体上。授粉后42天,2017年鉴定到11个与籽粒含水率显著关联的SNP,主要分布1、3、4、5和9号染色体上;2018年鉴定到18个与籽粒含水率显著关联的SNP,主要分布在2、3、5和10号染色体。授粉后49天,2017年鉴定到9个与籽粒含水率显著关联的SNP,主要分布1、2、4、6和10号染色体上;2018年鉴定到10个与自交系授粉后49天籽粒含水率显著关联的SNP,主要分布在9号染色体。授粉后56天,2017年鉴定到16个与籽粒含水率显著关联的SNP,主要分布1、3、6、8和9号染色体上;2018年鉴定14个籽粒含水率显著关联的SNP,主要分布在1、3、4、7和8号染色体上;(4)籽粒生理成熟期和成熟后7天含水率GWAS分析。以黑色层形成作为籽粒生理成熟的标志,开展籽粒含水率GWAS分析,共关联到13个与籽粒生理成熟期含水率显著关联的SNP,主要分布1、5和6号染色体上,其中1号染色体上的多达7个位点。生理成熟后7天,筛选到21个籽粒含水率显著关联的SNP位点,几乎全部分布在4号染色体上,所有位点相对集中。(5)籽粒生理成熟前后脱水速率GWAS分析。以Z58 NILs开展籽粒生理成熟前7天和成熟后7天脱水率速率GWAS分析。生理成熟前7天脱水速率GWAS分析鉴定到16个SNP,主要分布在1、2、3、4、6染色体上;生理成熟后7天脱水速率GWAS分析鉴定到13个SNP,主要分布在5、6、8、9、10染色体上。(6)籽粒含水率和脱水速率相关分子标记筛选。以籽粒生理成熟后的含水率和脱水速率显著SNP位点为主,结合授粉后49天、56天的含水率关联分析结果,去除在4个亲本中无多态性差异的位点,共筛选获得与成熟期含水率及成熟前脱水速率显著相关的13个SNP、多集中在1、4、6号染色体上;与成熟后7天含水率及脱水速率显著关联的13个SNP,多集中在4、5、6、8和10号染色体上。(7)利用SNP分子标记开展材料筛选。通过鉴定出的成熟期含水率及脱水速率显著相关的SNP标记,以不同时期含水率较低,脱水速率较快的亲本为模板对比601份材料的SNP多态性数据库进行材料筛选,最终筛选出15份脱水速率较快的自交系材料,相对于对照先玉335父本PH4CV,成功率为57.14%-80%左右,相对于郑单958父本昌7-2成功率为71.42%-100%。证明筛选出的玉米籽粒含水率和脱水速率相关分子标记较为成功,且应用价值较高,能够用于自交系材料筛选,提高育种效率。综上所述,本论文研究构建包含601份材料的混合近等基因系群体,结合玉米55 K SNP芯片进行基因型分型,根据获得的籽粒含水率和脱水速率相关数据,开展表型与基因型全基因组关联分析,鉴定到与玉米籽粒含水率和脱水速率相关的SNP分子标记。本研究结果可为加快选育高品质和快速脱水的优良杂交种提供参考,以适应我国高速发展的农业机械化推广的要求。
【学位单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S513
【部分图文】：

贵州大学 2019 届硕士毕业论文第三章 结果与分析米 NILs 群体构建及 GWAS 可靠性验证米 NILs 群体构建基因系群体创建流程如图 1 所示。以郑 58 自交系,与玉米先玉 335 亲C、PH4CV）自交系分别杂交,子代以郑 58 自交系作为轮回亲本回交 3交 4-5 代稳定表型，获得 Z58 亚群。以昌 7-2 自交系与玉米先玉 335 亲C、PH4CV）自交系分别杂交,子代以昌 7-2 自交系作为轮回亲本回交 3 4-5 代稳定表型，获得 C7-2 亚群。同理以先玉 335 亲本（PH6WC为轮回亲本分别与郑单 958 亲本（郑 58、昌 7-2）杂交后子代各自与交 3~4，再自交 4-5 代稳定表型获得 PH4CV 亚群和 PH6WC 亚群。
【参考文献】

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本文编号：2844295