利用三套玉米杂交群体对杂种优势位点进行定位及遗传解析
发布时间：2021-08-26 18:00
杂种优势是常见的遗传学现象,研究杂种优势作用机制可以促进遗传育种进程。前期关于玉米杂种优势的研究受群体类型、群体大小以及分子标记密度的影响,构建的遗传图谱分辨率低,定位到的杂种优势QTL区间范围大,鉴定到的杂种优势位点的位置不够精确,因此不能在全基因组范围内识别关键的杂种优势位点以及关键候选基因。本研究使用三个具有代表性的玉米杂交组合Zheng58×Chang7-2、B73×Mo17和C428×C434作为研究材料,构建了群体总量为5360株的F2代杂种优势群体。利用全基因组测序的方法对每个单株进行全基因组低丰度测序,获得具有高度多态性的SNP位点,构建高密度遗传连锁图谱。同时,对三套杂种优势群体的亲本、F1和F2单株进行表型鉴定,获得19个与杂种优势相关的农艺性状的表型数据,利用复合区间作图的方法鉴定控制表型性状的QTL位点。在三套杂种优势群体中总共发现了628个关键的QTLs位点（三套群体分别鉴定到256、214、158个QTLs）。结合基因组数据以及表型数据进行QTL位点的遗传效应分析,发现绝大部分位点表现为完全-...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国玉米品种每公顷的平均产量(Hochholdingeretal.,2018)
利用三套玉米杂交群体对杂种优势位点进行定位及遗传解析6图1-2杂种优势在玉米不同表型性状上的表现(Hochholdingeretal.,2018)Fig.1-2Themanifestationofheterosiswithrespecttodifferentphenotypictraitsofmaize(Hochholdingeretal.,2018)遗传背景存在差异的父本和母本通过杂交过程产生的子代在环境适应能力、耐胁迫能力、个体代谢速度、个体发育能力以及产量潜力上均超越亲本，1908年，科学家Shull率先描述了杂种优势的概念(Shull,1908；Molletal.,1965)。亲本产生的配子以及配子结合形成的合子，在结构上存在很大差异，所以造成杂交子代在某些性能上优于亲本，从而呈现出杂种优势现象(Huaetal.,2003)。在杂种优势的研究过程中，科学家们对其形成的理论基础开展了多方面、大规模的探索，但是杂种优势并不是由单一基因控制的，其具体的作用机制复杂，受到环境、遗传等多种因素的影响。因此，目前已有的研究结果对于杂种优势的解析仅仅从单一或少数几个方面进行了初步解释，详细的杂种优势遗传机制和分子调控网络尚不清楚(Studer,1994)。1.3杂种优势遗传理论基础研究杂种优势对于提高作物的产量和增加社会经济效益具有重要作用。因此，在作物种植以及农业生产上，杂种优势原理已经被广泛应用(Wangetal.,2019)，但是具体的杂种优势遗传调控机制尚不清楚。早期关于杂种优势的研究主要体现在理论层面，其中显性假说、超显性假说和上位性假说是三个最经典的并被广泛认可的杂种优势假说，它们分别从不同角度解释了杂种优势可能的形成机制(Liangetal.,2015；Shangetal.,2015)。除此之外，在近些年的研究与探索中，科学家们还发现除了三个经典假说之外基因表达调控也是影响杂种优势形成的关键，基因在不同表达水平上的表达差异以及具有差异性表达的?
山东农业大学硕士学位论文9图1-3解释杂种优势机制的三个假说(Fujimotoetal.,2018)（A）显性假说作用模式；（B）超显性假说作用模式；（C）上位性假说作用模式。Fig.1-3Threehypothesestoexplainthegeneticmechanismofheterosis(Fujimotoetal.,2018)(A)Thedominancehypothesismodel.(B)Theoverdominancehypothesismodel.(C)Theepistasishypothesismodel.1.3.4等位基因特异性表达对杂种优势的影响近年来，一些研究结果认为等位基因的特异性表达（ASE，AlleleSpecificExpression）或者是杂交种的两个亲本的等位基因表达水平之间的不平衡是形成杂种优势的关键（图1-4）(Guoetal.,2003；Pascholdetal.,2012)。在形成杂种优势的过程中，等位基因特异性表达是因为来自父母亲本基因组的基因调节序列发生变化，使杂交子代优先表达某些特殊的亲本等位基因(Gauretal.,2013；SpringerandStupar2007a；Guoetal.,2004)。ASE基因引起的表达差异可能导致杂交子代表型发生变异，该现象已经在玉米、水稻等多种作物中被揭示(Guoetal.,2008)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全基因组关联分析（GWAS）在作物农艺性状研究中的应用[J]. 姜洪真,马伯军,钱前,高振宇. 农业生物技术学报. 2018(07)
[2]玉米种质改良与相关理论研究进展[J]. 张世煌,田清震,李新海,李明顺,谢传晓. 玉米科学. 2006(01)
本文编号：3364703
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国玉米品种每公顷的平均产量(Hochholdingeretal.,2018)
利用三套玉米杂交群体对杂种优势位点进行定位及遗传解析6图1-2杂种优势在玉米不同表型性状上的表现(Hochholdingeretal.,2018)Fig.1-2Themanifestationofheterosiswithrespecttodifferentphenotypictraitsofmaize(Hochholdingeretal.,2018)遗传背景存在差异的父本和母本通过杂交过程产生的子代在环境适应能力、耐胁迫能力、个体代谢速度、个体发育能力以及产量潜力上均超越亲本，1908年，科学家Shull率先描述了杂种优势的概念(Shull,1908；Molletal.,1965)。亲本产生的配子以及配子结合形成的合子，在结构上存在很大差异，所以造成杂交子代在某些性能上优于亲本，从而呈现出杂种优势现象(Huaetal.,2003)。在杂种优势的研究过程中，科学家们对其形成的理论基础开展了多方面、大规模的探索，但是杂种优势并不是由单一基因控制的，其具体的作用机制复杂，受到环境、遗传等多种因素的影响。因此，目前已有的研究结果对于杂种优势的解析仅仅从单一或少数几个方面进行了初步解释，详细的杂种优势遗传机制和分子调控网络尚不清楚(Studer,1994)。1.3杂种优势遗传理论基础研究杂种优势对于提高作物的产量和增加社会经济效益具有重要作用。因此，在作物种植以及农业生产上，杂种优势原理已经被广泛应用(Wangetal.,2019)，但是具体的杂种优势遗传调控机制尚不清楚。早期关于杂种优势的研究主要体现在理论层面，其中显性假说、超显性假说和上位性假说是三个最经典的并被广泛认可的杂种优势假说，它们分别从不同角度解释了杂种优势可能的形成机制(Liangetal.,2015；Shangetal.,2015)。除此之外，在近些年的研究与探索中，科学家们还发现除了三个经典假说之外基因表达调控也是影响杂种优势形成的关键，基因在不同表达水平上的表达差异以及具有差异性表达的?
山东农业大学硕士学位论文9图1-3解释杂种优势机制的三个假说(Fujimotoetal.,2018)（A）显性假说作用模式；（B）超显性假说作用模式；（C）上位性假说作用模式。Fig.1-3Threehypothesestoexplainthegeneticmechanismofheterosis(Fujimotoetal.,2018)(A)Thedominancehypothesismodel.(B)Theoverdominancehypothesismodel.(C)Theepistasishypothesismodel.1.3.4等位基因特异性表达对杂种优势的影响近年来，一些研究结果认为等位基因的特异性表达（ASE，AlleleSpecificExpression）或者是杂交种的两个亲本的等位基因表达水平之间的不平衡是形成杂种优势的关键（图1-4）(Guoetal.,2003；Pascholdetal.,2012)。在形成杂种优势的过程中，等位基因特异性表达是因为来自父母亲本基因组的基因调节序列发生变化，使杂交子代优先表达某些特殊的亲本等位基因(Gauretal.,2013；SpringerandStupar2007a；Guoetal.,2004)。ASE基因引起的表达差异可能导致杂交子代表型发生变异，该现象已经在玉米、水稻等多种作物中被揭示(Guoetal.,2008)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全基因组关联分析（GWAS）在作物农艺性状研究中的应用[J]. 姜洪真,马伯军,钱前,高振宇. 农业生物技术学报. 2018(07)
[2]玉米种质改良与相关理论研究进展[J]. 张世煌,田清震,李新海,李明顺,谢传晓. 玉米科学. 2006(01)
本文编号：3364703
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/3364703.html
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