玉米茎秆抗倒伏相关性状的遗传效应分析

利用主基因+多基因混合遗传多世代联合分析的方法,对玉米自交系K12和A7110组配的正反交组合进行6个世代(P1、P2、F1、B1、B2、F2)联合分析。结果表明,茎粗正交组合中的最适模型为D-1模型(1对加性-显性主基因+加性-显性多基因),茎粗的反交组合的最适模型均为E-1模型(2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因),茎粗在正交组合中表现出基因的加性效应大于显性效应。反交组合中主基因互作效应较高,正反交组合中,多基因的遗传率大于主基因的遗传率,在B2、F2代达到最大值,分别达到78.74%、71.22%。抗推力的正反交组合最适模型为C模型(加性—显性—上位性多基因),正交组合中回交世代多基因遗传率较低,分别为6.22%和19.94%;反交组合中回交世代多基因遗传率较高,分别为68.81%和52.78%。在玉米育种过程中,以多基因遗传为主控制的性状,在遗传率较高的世代进行轮回选择的方法富集目的基因,有利于提高育种效率。     

玉米灌浆期茎秆抗推力的全基因组关联分析

【目的】通过基因型与表型数据关联分析,检测出与玉米茎秆抗推力相关的SNP位点,发掘出控制茎秆抗推力的候选基因。【方法】以292份玉米自交系组成的自然群体为材料,2015年和2016年在菏泽、枣庄、青州、胶州等地进行茎秆抗推力的测定,并且对株高、穗位高、雄穗长和雄穗柄长进行测定。另一方面,对材料进行取样并提取DNA,由美国先锋良种有限公司利用Maize SNP50基因芯片进行基因分型,该芯片包括55 126个单核苷酸多态性(SNP)标记,去除杂合率大于10%、缺失率大于20%和最小等位基因频率低于0.05的标记,剩余25 331个SNP,运用farm CPU结合基因型对茎秆抗推力表型数据进行全基因组关联分析,检测出与茎秆抗推力显著相关SNP位点,根据SNP所处的物理位置,对标记所在的区间进行定位,从而获得相对应的候选基因。运用SPSS statistics 20.0数据分析软件对株高、穗位高、雄穗长和雄穗柄长进行相关性分析,确定茎秆抗推力与4个性状的相关性。【结果】共检测出16个与茎秆抗推力显著相关的SNP(P0.0001),分别位于染色体框3.06、5.02、4.08、6.04、8.03和9.03。在多个环境中检测到的SNP位点位于相同的染色体框,例如,位于染色体框8.03中的PZE_108026930、SYN19532、PZE_108048987和PZE_108050769,在2015年枣庄和2016年枣庄分别被检测到。位于染色体框3.06的PZE_103111295和PZE_103125327,在2015年青州和2016年枣庄分别被检测到。共获得GRMZM2G504401、GRMZM2G062974、GRMZM2G053767、GRMZM2G348551和GRMZM2G024260 5个候选基因,分别编码几丁质酶A、b ZIP转录因子超家族的蛋白、核糖体40S亚基S4类蛋白X1、可溶性淀粉合成酶2-3、腺嘌呤核苷酸水解酶超家族蛋白。此外,发现茎秆抗推力与株高、穗位高、雄穗长和雄穗柄长有显著或极显著相关性,但是在各个环境中相关关系不稳定,环境可能具有一定的影响。【结论】GRMZM2G062974参与植物在逆境下的表达调控,响应多种非生物胁迫。GRMZM2G348551参与糖代谢途径,调控支链淀粉的合成,与细胞壁的形成有关。GRMZM2G504401在植物中表达受到生物或者非生物胁迫的诱导,从而发挥作用。倒伏会受到自身或多种胁迫的影响。     

不同玉米品种倒伏抗性与产量相关性状的聚类和相关分析

以32个山东省主要推广玉米品种为材料,对其茎秆性状和产量性状进行聚类分析及相关性分析。结果表明,当阈值为16.67时,分为抗倒性相对较强和相对较弱两大类。茎秆抗推力和茎粗在不同类玉米品种中差异显著,茎秆抗推力与茎粗表现为极显著正相关,相关系数为0.45**。抗倒伏强的玉米品种,单株产量比抗倒性弱的品种增加了31.99%,单株产量与茎秆抗推力和茎粗表现为极显著正相关,相关系数分别为0.46**、0.44**。穗长、穗粗和百粒重与单株产量表现出极显著正相关,相关系数分别为0.60**、0.62**和0.57**;穗粗和百粒重与茎秆抗推力表现出极显著正相关,相关系数分别为0.47**和0.44**。增加茎秆抗推力、茎粗和穗粗有利于提高品种抗倒能力和单株产量。