玉米穗长和株高与穗位高的遗传解析及其应用
青贮玉米是我国粮食供给侧改革及发展畜牧业的重大需求，然而青贮玉米生产存在专用品种缺乏、栽培技术滞后、收获机械不足等问题。青贮玉米品种是产业发展的基础，但在品种选育上存在生物产量低、青贮品质差两个突出问题，通过增加穗长和株高提高生物产量与青贮品质是解决问题的重要途径。因此，研究穗长与株高等重要农艺性状的遗传规律不仅对促进培育优质专用的青贮玉米和分子标记辅助选择技术，而且对解析玉米青贮玉米生物产量低、青贮品质差的分子生物学机制具有重要的理论和实践意义。本研究以连锁群体和关联群体为作图群体结合生物信息学分析对穗长、株高、穗位高进行的QTL定位和候选基因的预测，主要研究结果如下: 1.利用郑58与昌7-2的F2∶3群体以及自交系D276、D72、A188与交51组成的四交群体进行QTL分析，分别鉴定出5个与9个穗长QTL，其中1、2、5染色体上的3个穗长QTLqEL1，qEL2和qEL5是多群体稳定的QTL，且第2染色体上的穗长QTL qEL2是新的QTL。 2.连锁分析结合关联分析鉴定出3个穗长候选基因GRMZM2G383817，GRMZM2G161291与GRMZM2G16871，分别参与生长素极性运输、穗部生长点发育、细胞增殖等发育进程;定量分析表明，GRMZM2G161291及GRMZM2G16871在A188穗分化早期的表达量显著高于交51，初步说明这两个候选基因可能与穗长发育相关。 3.在长穗亲本A188、短穗亲本交51及其他15个长穗自交系与15个短穗自交系中克隆穗长相关候选基因GRMZM2G161291及GRMZM2G168371;通过进化分析及抗感材料比对发现自然材料中GRMZM2G161291基因的缺失提供了穗长增长的效应，而GRMZM2G168371中一种特殊的基因型提供了穗长缩短的效应，初步验证了候选基因的功能;进一步基于这两个候选基因各自开发了2个功能SNP标记，并将它们各自划分为3种功能单倍型。 4.分子标记结合常规育种，利用穗长主效QTL qEL2改良交51，选育出优良青贮玉米自交系Z05，穗长比交51增加1.8cm;利用自交系Z05育成青贮玉米杂交种郑单919通过了区试，生物产量较对照雅玉青贮8号提高6.2％，淀粉含量提高了2.8％，从而改善了青贮品质; 5.利用郑58与昌7-2的F2∶3群体，鉴定出3个株高与6个穗位高相关的QTL;利用BT-1与N6衍生的RIL群体进行QTL分析，鉴定出3个株高与9个穗位高相关的QTL。其中1、5、6染色体上的3个株高与穗位高的QTL是多群体稳定的QTL。利用近等基因系分离群体，验证了1.05/1.06区域的株高/穗位高相关QTL的真实存在。 6.利用混合线性模型，在群体结构和亲缘关系分析的基础上，对株高与穗位高进行了全基因组关联分析，结果表明:与株高相关的显著SNP位点有21个，与穗位高相关的显著SNP位点有20个。通过生物信息学分析，发现有29个SNP标记位于19个候选基因区域内，这些候选基因有的属于激酶家族，有的参与激素转运和信号传导等生物代谢过程。 7.分子标记结合常规育种，利用株高主效QTL qPH1-1改良自交系郑58，选育出优良青贮玉米自交系Z01，株高比郑58增加8.65cm;利用青贮自交系Z01育成青贮玉米新品种郑单901通过了河南省审定，株高比郑单958增加8.3cm，生物产量显著提升，较对照雅玉青贮8号提高12.27％。
青贮玉米;品种选育;农艺性状;遗传分析
河南农业大学
博士
作物学
吴建宇
2019
中文
S513.03
2020-10-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）