玉米全基因组关联分析多杂种群体的构建及其杂种优势和配合力的遗传分析

发布时间：2023-10-22 13:13

　　玉米(Zea mays L.)是杂种优势利用最成功的作物之一。玉米原产于热带,通过驯化和育种产生了适应温带环境的生态类型。一个多世纪以来学者们从各个方面对杂种优势进行研究和分析,但至今没有形成一个完整的理论体系,究其原因是杂种优势复杂的遗传机理。鉴于传统的自然群体在杂种优势利用作物全基因组关联分析中的诸多不足,本研究构建了一种新颖的全基因组关联分析群体——多杂种群体(multiple-hybrid population,MHP)。本项目的玉米MHP包含325份杂种的温×温双列群体、136份杂种的热×热双列群体和263份杂种的温×热NCⅡ群体。利用MHP可以实现对自花授粉和杂种优势作物的配合力、杂种优势和杂种性状的遗传分析;仅需分享少量亲本就可以共享大规模的杂种群体;可以通过n个亲本的高密度分子标记分析或测序推测出n(n-1)/2个杂种的基因型,因而可以节省大量的基因型分析成本;杂种群体的配制和选择有很大的灵活性,可以依据试验和育种要求配制不同的杂种群体;杂种比亲本具有更强的适应性,适合在更多样的环境下测试并通过广泛分享进行合作研究;可通过部分杂种的GWAS来预测可能配组的所有其他杂种的...

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
英文缩略表
第一章 引言
    1.1 玉米在农业经济生产中的重要性
    1.2 杂种优势及其遗传学机制
        1.2.1 杂种优势的两种遗传假说模型
        1.2.2 杂种优势的数量遗传学解析
        1.2.3 基于表型和分子标记的遗传距离与杂种优势分析
        1.2.4 QTL定位与杂种优势
        1.2.5 等位基因变异与杂种优势
        1.2.6 基因表达与杂种优势
        1.2.7 组学分析与杂种优势
        1.2.8 表观遗传学与杂种优势
        1.2.9 水稻和玉米杂种优势遗传基础
    1.3 杂种优势群和杂种优势模式
        1.3.1 杂种优势群与杂种优势模式的概念
        1.3.2 玉米的杂种优势群和杂种优势模式
    1.4 遗传群体的设计与应用
        1.4.1 双亲群体
        1.4.2 多亲本群体
        1.4.3 遗传交配设计群体
        1.4.4 自然群体和测交群体
    1.5 全基因组关联分析
        1.5.1 单位点关联分析（混合线性模型）
        1.5.2 多位点关联分析
        1.5.3 上位性关联分析
    1.6 全基因组选择和预测在植物育种中的应用
    1.7 本研究的目的和内容
第二章 适合全基因组关联分析的多杂种群体的构建
    2.1 引言
    2.2 适于GWAS分析的多杂种群体
    2.3 玉米多杂种群体
        2.3.1 利用双列杂交和NCII设计构建的MHP
        2.3.2 构建MHP的中国温带自交系
        2.3.3 构建MHP的热带自交系
        2.3.4 玉米生产中的温热杂交种
        2.3.5 亲本及杂种农艺性状比较
        2.3.6 MHP的基因型信息
        2.3.7 MHP在遗传育种的应用
        2.3.8 MHP衍生的次级群体
    2.4 讨论
        2.4.1 适合于自花授粉和杂种优势作物的配合力、杂种优势和杂种性状的遗传分析
        2.4.2 通过亲本共享进行大规模杂种群体的共享
        2.4.3 杂种的配制和选择具有很大的灵活性
        2.4.4 杂种具有更高的环境适应性
        2.4.5 自花和异花授粉作物的育种适用性
        2.4.6 节省基因型鉴定成本
        2.4.7 MHP的应用前景
第三章 玉米多杂种群体农艺性状的全基因组关联分析
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 试验材料
        3.2.2 田间表型鉴定
        3.2.3 表型的统计分析
        3.2.4 关联分析统计方法
            3.2.4.1 MHP基因型推测
            3.2.4.2 MHP农艺性状关联分析
    3.3 结果
        3.3.0 MHP各性状的方差分析
        3.3.1 MHP及其亚群体的亲子相关分析
        3.3.2 MHP及其亚群体性状的遗传率分析
        3.3.3 MHP及其亚群体各性状的相关性分析
        3.3.4 MHP群体结构和LD分析
        3.3.5 MHP开花期性状的多基因成分分析、关联分析和候选基因分析
        3.3.6 MHP株高性状的多基因成分分析、关联分析和候选基因分析
        3.3.7 MHP产量相关性状的多基因成分分析、关联分析和候选基因分析
    3.4 讨论
第四章 玉米多杂种群体配合力和杂种优势全基因组关联分析
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 试验材料
        4.2.2 试验设计
        4.2.3 表型数据分析
            4.2.3.1 杂种优势计算
            4.2.3.2 配合力估算
        4.2.4 关联分析模型与方法
    4.3 结果
        4.3.1 MHP各性状杂种优势表现
        4.3.2 MHP中亲优势相关分析
        4.3.3 MHP超亲优势相关分析
        4.3.4 温带双列群体不同杂种优势群杂种优势分析
        4.3.5 MHP不同环境的杂种优势分析
        4.3.6 遗传距离与杂种优势的相关性分析
        4.3.7 MHP中亲优势多基因成分分析、关联分析和候选基因分析
        4.3.8 MHP超亲优势多基因成分分析、关联分析和候选基因分析
        4.3.9 MHP各性状表型、配合力方差及均方比率分析
        4.3.10 MHP各性状配合力的相关分析
        4.3.11 MHP杂种优势与配合力的相关性分析
        4.3.12 温带双列群体不同杂种优势群特殊配合力比较
        4.3.13 MHP特殊配合力多基因成分分析、关联分析和候选基因分析
    4.4 讨论
        4.4.1 MHP玉米配合力的遗传基础
        4.4.2 MHP玉米杂种优势的遗传基础
第五章 玉米多杂种群体缺失组合的表型预测
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 试验材料
        5.2.2 表型数据分析
        5.2.3 预测模型
    5.3 结果
        5.3.1 基因组预测准确度
        5.3.2 优良组合筛选
        5.3.3 1275 份玉米杂种群体的全基因组关联分析
    5.4 讨论
第六章 全文结论
参考文献
附录
致谢
作者简历



本文编号：3856586