玉米脆性基因主效位点挖掘及连锁分子标记的开发

发布时间：2021-04-19 21:21

　　玉米（Zea mays L.）茎秆折断严重影响植株的生长发育,尤其是未授粉前雄穗的茎折,影响作物的授粉结实,从而导致产量的降低。玉米茎秆强度与茎秆抗倒伏能力密切相关,而茎秆外皮穿刺强度是评价玉米茎秆强度的一种有效、可靠的方法。本研究以玉米B73与Mo17创建的IBM Syn10 DH群体和多态性GWAS自然关联群体为材料展开研究,在开花散粉期对三个环境下的雄穗茎秆进行茎秆穿刺强度、茎秆直径的测定,结合遗传连锁、关联分析和转录组分析方法,挖掘脆性相关性状的主效连锁位点。根据筛选的候选基因设计SNP标记,为玉米抗倒伏种质资源创建和分子育种奠定基础。主要结果如下:在IBM Syn10 DH群体中,茎秆穿刺强度（RPR）和雄穗茎秆直径（TSD）两个脆性相关性状的表型值均表现出连续变异的特点,且符合正态分布,满足QTL定位要求。三个环境连锁分析共定位到8个雄穗茎秆直径和茎秆穿刺强度性状QTLs。这些QTLs分布在1、2、3和6号染色体上,单个QTL的表型贡献率为6.9%¹0.1%。1号染色体上的qTSD1-1,qTSD1-2和qTSD1-4所在区间存在部分重叠,2号染色体上... 

【文章来源】：山东农业大学山东省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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符号说明
中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 玉米抗倒伏研究的重要性
        1.1.1 玉米倒伏类型
        1.1.2 玉米倒伏造成的影响
        1.1.3 影响倒伏的因素
        1.1.4 与茎秆相关的倒伏研究
    1.2 茎秆强度生物学基础研究进展
        1.2.1 茎的形态结构
        1.2.2 茎秆细胞壁形态学结构及组成
    1.3 茎秆脆性相关的分子基础研究进展
        1.3.1 茎秆机械强度遗传调控机制
        1.3.2 玉米茎秆强度连锁分析
        1.3.3 玉米茎秆强度关联分析
        1.3.4 转录组测序分析
    1.4 分子标记的开发与应用
        1.4.1 作图方法和作图群体的选择
        1.4.2 分子标记辅助选择中DNA分子标记的选择
        1.4.3 分子标记辅助选择在玉米中的应用
            1.4.3.1 分子标记辅助选择在改良玉米品质中的应用
            1.4.3.2 分子标记辅助选择在玉米抗性提高中的应用
    1.5 本研究的目的和意义
2 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 主要仪器
        2.1.3 分析软件及数据库
    2.2 实验方法
        2.2.1 田间表型的考察及测定方法
        2.2.2 表型数据处理与分析
            2.2.2.1 表型数据描述性统计
            2.2.2.2 基于最佳线性无偏预测值计算广义遗传力
            2.2.2.3 基于BLUP值进行玉米脆性性状的相关性分析
        2.2.3 QTL分析
        2.2.4 GWAS分析
        2.2.5 转录组分析
            2.2.5.1 玉米雄穗茎秆总RNA的提取与纯化
            2.2.5.2 茎秆样品的差异表达基因分析及注释
        2.2.6 候选基因的确定
        2.2.7 SNP分子标记的开发
3 结果与分析
    3.1 脆性相关表型统计
    3.2 表型性状的最佳线性无偏预测（BLUP）
        3.2.1 基于BLUP值的广义遗传力
        3.2.2 基于BLUP值的表型数据统计
        3.2.3 基于BLUP值的表型性状的相关性分析
    3.3 IBM Syn10 DH群体连锁分析定位结果
    3.4 全基因组关联分析结果
        3.4.1 茎秆穿刺强度的全基因组关联分析
        3.4.2 雄穗茎秆直径的全基因组关联分析结果
    3.5 转录组分析
        3.5.1 差异表达基因的生物学功能（GO）分析
        3.5.2 差异表达基因代谢通路富集（KEGG）分析
    3.6 共定位分析
        3.6.1 QTL与差异表达基因共定位
        3.6.2 关联分析显著位点与差异表达基因共定位
        3.6.3 关联分析显著位点与QTL共定位
    3.7 分子标记开发
4 讨论
    4.1 茎秆穿刺强度和雄穗茎秆直径性状的遗传基础
    4.2 玉米雄穗茎秆脆性检测方法的可行性
    4.3 QTL,GWAS和转录组测序共定位分析
    4.4 分子标记的开发
5 结论
参考文献
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]玉米倒伏的原因及防治措施[J]. 段雪雯.  现代农村科技. 2018(08)
[2]玉米倒伏的影响因素及防治措施[J]. 王玉丽.  现代农业科技. 2018(11)
[3]作物分子标记辅助选择育种的现状与展望[J]. 王亚琦,孙子淇,郑峥,黄冰艳,董文召,汤丰收,张新友.  江苏农业科学. 2018(05)
[4]种植密度对不同株高夏玉米品种茎秆性状与抗倒伏能力的影响[J]. 任佰朝,李利利,董树亭,刘鹏,赵斌,杨今胜,王丁波,张吉旺.  作物学报. 2016(12)
[5]玉米茎秆穿刺强度遗传研究[J]. 刘小刚,马飞前,王红武,刘志芳,吴宇锦,胡小娇,黄长玲.  作物杂志. 2014(04)
[6]Genetic characterization and linkage disequilibrium mapping of resistance to gray leaf spot in maize（Zea mays L.）[J]. Liyu Shi,Xiangling Lv,Jianfeng Weng,Hanyong Zhu,Changlin Liu,Zhuanfang Hao,Yu Zhou,Degui Zhang,Mingshun Li,Xiaoke Ci,Xinhai Li,Shihuang Zhang.  The Crop Journal. 2014(Z1)
[7]不同时期的倒伏对玉米产量的影响[J]. 曹品伟,赵美玲,王建华,赵正龙.  黑龙江农业科学. 2014(04)
[8]抗玉米丝黑穗病分子标记辅助育种研究[J]. 邢跃先,吴凤新,李姝睿,蔡鑫茹,孙志超,夏远峰,牟忠生,周洋,赵贤容,徐明良,檀国庆.  玉米科学. 2012(06)
[9]玉米茎皮抗穿刺强度与形态性状和化学成分含量间的相关分析[J]. 马延华,孙德全,李绥艳,林红,潘丽艳,张长勇.  黑龙江农业科学. 2012(04)
[10]玉米抗倒伏性状的配合力效应及通径分析[J]. 王永学,张战辉,刘宗华.  河南农业大学学报. 2011(01)

博士论文
[1]甘蓝型油菜分枝角度和茎秆倒伏性状的遗传基础解析[D]. 李洪戈.华中农业大学 2018

硕士论文
[1]玉米IBM群体抗倒伏相关性状的QTL分析[D]. 王涛.四川农业大学 2015
[2]利用分子标记技术改良玉米粗缩病抗性[D]. 李玉杰.山东大学 2010
[3]CDKG1是在拟南芥小孢子发生过程中参与小孢子初生外壁和花粉壁形成的必需基因[D]. 黄学勇.上海师范大学 2009



本文编号：3148332