玉米雌穗产量相关性状全基因组关联分析与候选基因鉴定

玉米雌穗产量相关性状直接影响玉米最终产量,解析其遗传机制可为玉米高产提供有益指导。本研究以733份玉米自交系作为关联群体,在2个环境下随机区组种植,调查穗行数(KRN)、穗长(EL)和穗粗(ED) 3个产量相关性状,利用MaizeSNP3072芯片对其进行基因分型,采用FarmCPU模型进行全基因组关联分析,分别鉴定出16、13和24个与3个性状显著关联的单核苷酸多态性位点(SNP),对表型变异的解释率分别为0.01%～7.08%、0.01%～5.34%和0.07%～4.34%。其中,分别有6、2和5个与3个性状存在显著关联的高可信度(highconfidence,HC)SNP,而且有2个HC-SNP同时与KRN和ED显著相关, 1个KRN HC-SNP和3个ED HC-SNP为本研究首次报道。在所鉴定HC-SNP上下游200 kb范围内筛选出33个重要候选基因,其中9号染色体SNP标记PZE-109003046所在基因PIN1a为控制生长素极性运输从而调控雌穗性状的已知基因。另一些候选基因编码不同转录因子,以及参与生长素、赤霉素和乙烯等激素介导的信号转导、DNA甲基化和蛋白磷酸化等翻...     

玉米籽粒相关性状的QTL定位与候选基因分析

玉米籽粒相关性状作为重要的产量构成因素,也是产量遗传改良的重要指标,对提高玉米产量以及研究产量相关性状遗传基础具有重要意义。本研究以玉米骨干自交系ZNC 442和SCML 0849为亲本构建的131份F_2∶3家系为材料,基于简化基因组测序方法对该群体进行基因型鉴定,同时在两个环境下对该群体的粒长、粒宽和百粒重进行评价,并利用ICIM软件的完备区间作图法对目标性状进行QTL定位。结果表明,共定位到72个籽粒相关性状QTL,其中粒长相关QTL 23个,粒宽相关QTL 29个和百粒重相关QTL 20个。在此基础上,利用基因功能注释共筛选出控制籽粒相关性状的候选基因3个,分别是Zm00001d018839、Zm00001d018863、Zm00001d050868,通过参与苯丙烷生物合成和生长素、油菜素内酯信息传导,影响籽粒生长发育。     

玉米产量性状“一致性QTL”分析

在构建含221个玉米产量性状QTL整合图谱的基础上,采用元分析方法,当LOD值≥4.0时,在第2染色体上确定了1个控制粒重和穗数的“一致性QTL”,介于标记Sdg107和Isu2117b之间,间距30.99 cM;同样,在第3和第4染色体上发掘了2个控制穗数和粒重的“一致性QTL”,分别由标记ucsd72d和IDP37...     

玉米穗部性状QTL定位与候选基因分析

本研究以热带玉米骨干自交系T32和QR273为亲本构建的150份F₂、F_2∶3分离家系为材料,利用简化基因组测序技术(GBS)对F₂单株的基因型鉴定,同时分别在甘肃张掖和贵州贵阳两环境条件下对F_2∶3家系的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和秃尖长等5个穗部相关性状进行表型评价,采用完备区间作图法进行QTL定位。结果表明,两个环境下共检测到46个穗部相关性状QTL,分布于10条染色体上,可分别解释表型变异范围为1.89%～17.18%,可解释穗部性状表型变异大于10%的QTL有6个。结合公共数据库,利用生物信息学分析策略,预测出6个控制穗部性状变异的候选基因(Zm00001d041072,Zm00001d053048,Zm00001d011355,Zm00001d041073,Zm00001d030086,Zm00001d030088),这些基因所编码的蛋白具有植物生长发育、激素合成、营养成分转运和其他许多生物学功能,可作为后续基因图位克隆和分子辅助育种的候选靶标。     

水稻产量相关性状的全基因组关联分析及候选基因筛选

水稻是最重要的粮食作物之一,培育高产稳产的水稻品种对于维护粮食安全至关重要,对产量相关性状的遗传解析是提高水稻产量的基础。本文从“3000份水稻核心种质重测序项目”(3K Rice Genome Project)中挑选生育期较为一致的226份核心种质资源材料考察生育期(rice growing period, RGP)、株高(plant height, PH)、有效穗数(effective panicle number, EPN)、穗长(panicle length, PL)、穗着粒密度(spikelet density, SD)、结实率(seed setting rate, SSR)、千粒重(thousand grains weight, TGW)、单株产量(yield per plant, YP)、每穗颖花数(spikelet per panicle, SP)、每穗实粒数(grainsperpanicle,GP)10个主要农艺性状,结合2429kb的高密度基因型数据进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。共定位到显著相关位点4...     

玉米产量及产量相关性状QTL的图谱整合

利用生物信息学方法,借助高密度分子标记遗传图谱IBM2 2008 neighbors,利用图谱映射和元分析的方法,对不同试验中定位的400个玉米产量及产量相关性状QTL进行了图谱整合,构建了玉米产量及产量相关性状QTL的综合图谱和一致性图谱。结果表明,玉米产量及产量相关性状QTL在10条染色体上呈非均匀分布,第1染色体上最多,第10染色体上最少;发掘出96个玉米产量及产量相关性状的“一致性”QTL;关联性较强的产量性状的QTL常集中在相同或相近的座位上。     

玉米产量相关性状QTL通用图谱的构建及功能候选基因的开发

通过生物信息学手段,收集整理玉米基因组数据库中产量相关性状的QTL信息,借助高密度玉米遗传连锁图谱IBM 2005 Neighbors和临近分子标记,建立了涵盖干物质和淀粉产量、籽粒相关性状、粒重相关性状以及穗部相关性状四大类共计18个指标的QTL通用图谱。并将位于QTL分布密集区域的基因,与水稻基因序列进行比对,找到了与水稻木质素合成有关的gh2具有高同源性的基因AY109876,同时改进了利用生物信息学手段筛选功能候选基因的路线图。     

宁夏玉米区域试验玉米产量及其相关性状分析

为了继续提高宁夏玉米区域试验的水平,对2000～ 2010年宁夏玉米区域试验汇总资料中的玉米产量及部分玉米产量相关性状进行分析,了解宁夏玉米区域试验产量及其相关性状的发展趋势及试验中存在的问题.结果表明,宁夏玉米区域试验的对照品种更换缓慢,试验的产量水平提升不明显;试验点间的土质气候及栽培管理,以及年份间的气候及栽培管理差异对试验的影响较大;玉米产量相关性状中的穗粒重、百粒重和出籽率对玉米的产量影响较大.因此,需要加大引种育种力度,筛选出适宜宁夏种植的优良品种,并及时更新对照品种,科学进行田间管理,促进玉米籽粒的生长发育和快速充足灌浆,提高玉米的百粒重、出籽率和稳粒重,进一步提升玉米区域试验的质量和筛选品种的效率.     

玉米区试品种产量比较及主要农艺性状与产量的相关分析

对山西省屯留试点的区试结果进行了产量结果的方差分析，表明辅助对照的作用；通过对调查的主要农艺性状与产量的相关分析，表明生育期与株高对产量的影响。提出以熟期安排试验组，当株高差异较大时适当增加种植行数，以缓解植株较高的品种对较矮品种的影响。     

玉米籽粒产量与产量构成因子的关系及条件QTL分析

以我国玉米育种的骨干亲本齐319和黄早四构建的230个F2:3家系群体为材料,通过条件分析结合QTL定位方法探讨了单株产量(GYPP)与单株粒数(KNPP)和百粒重(KWEI)的遗传关系。结果表明,百粒重比单株粒数和单株产量遗传力高,受环境影响小。相关分析表明,单株粒数和百粒重与单株产量均呈现显著正相关,单株粒数与单株产量的相关系数更高。单株产量非条件QTL分析共定位到5个遗传主效应QTL和5对上位性位点,其中4个是控制3个性状(单株产量、单株粒数和百粒重)的一因多效性位点,1个是控制2个性状(单株产量和单株粒数)的一因多效性位点,全部5对上位性位点都与单株粒数和百粒重有关。条件QTL分析还检测到14个QTL位点及10对上位性位点,这些位点在非条件QTL分析中未被检测到,其效应较小。因此,单株粒数和百粒重与单株产量密切相关,通过改良单株粒数和百粒重可有效提高产量;条件QTL分析方法在单个QTL水平上证实了单株产量与单株粒数、百粒重较强的遗传相关性,并且能够检测到更多效应较小的QTL;发掘的两个效应较大的一因多效位点可为玉米高产分子育种和进一步精细定位提供理论参考。     

玉米杂交种产量与产量构成因素的相关和通径分析

通过玉米产量构成因素与产量的相关和通径分析,研究产量构成因素对产量的作用方式和大小,为玉米高产育种提供理论依据.本试验以85个玉米杂交组合为研究对象,通过随机区组试验进行鉴定,收集参试品种的穗长、穗粗、穗行数、行粒数、500粒重、出籽率等6个主要产量构成因素与单株产量,采用DPS数据处理软件的回归分析程序进行遗传相关和通径分析.结果表明:对产量影响最大的因素是行粒数,其次是粒重和穗粗,它们与产量呈极显著正相关(r=0.421 1,0.450 2,0.473 7),对产量的直接通径系数也较大(P=0.562 5,0.449 9,0.370 8);增加行粒数、粒重和穗粗,并兼顾其他农艺性状是提高玉米产量的有效途径.     

河南省1963-1993年玉米杂交种籽粒产量及其组成性状的遗传增益

对１９６３～１９９３年１０个大面积种植的代表性玉米杂交种进行了２年研究,结果表明：３０年来玉米杂交种育种的遗传增益为６８．９８％,单株产量的遗传增益为２２．７７％,河南省玉米育种对玉米增产的贡献为６４．０５％,在诸产量组成性状中,穗粗和穗行数的改良效果最显著,其次为行粒数,穗长和粒重的变化较小,因此,在河南省及其相似生态地区的玉米育种策略应是稳定百粒重和穗长,着重改良穗组,穗行数和行粒数。     

玉米株高QTL定位研究进展

株高作为玉米的重要农艺性状,对产量、耐肥性、抗倒伏影响显著。随着分子生物学的发展,针对玉米株高性状开展了大量研究工作。总结玉米株高相关的QTL定位和基因克隆研究进展,并采用元分析技术对187个信息完整的玉米株高QTL定位结果进行整合分析,获得10个一致性QTL,并在一致性QTL置信区间内发掘可能参与玉米株高调控的候选基因。     

不同水分环境下玉米产量构成因子及籽粒相关性状的QTL分析

干旱胁迫对玉米产量及其相关性状有重要影响。本研究以我国玉米育种骨干亲本齐319和掖478分别和黄早四组配构建的两个F_2:3群体为材料,应用逐步联合分析的QTL定位方法,剖析新疆不同水分环境下(包含水区和旱区)玉米产量构成因子及籽粒相关性状的遗传基础。结果表明,在相同水分处理不同年份间产量构成因子和籽粒相关性状超过70%的QTL可稳定表达,旱区QTL的稳定性明显低于水区,当全部环境联合分析时,各性状QTL稳定性呈现一定程度的降低,但超过60%的QTL仍然稳定表达。两群体中共检测到11个环境钝感的主效QTL(在2个以上环境中检测到,且至少在一个环境下的贡献率大于10%),分布在bin1.10、2.00、4.09、7.02、9.02、10.04和10.07共7个基因组区段上,除bin10.04外所有环境钝感的主效QTL在全部环境下稳定表达。因此,玉米产量构成因子和籽粒相关性状的QTL在新疆相同水分处理不同年份间,甚至不同水分条件下大部分均可稳定表达,这些主效QTL位点可为抗旱分子育种和进一步精细定位提供参考。     

玉米花期性状的全基因组关联分析

花期性状是玉米的重要性状,与熟期、散粉结实率和产量关系密切,对玉米品种选育至关重要。为探究玉米花期性状的遗传基础,本研究以248份遗传多样性丰富的玉米自交系作为关联群体,通过2017年和2018年在河北保定和辛集的田间试验调查抽雄期、散粉期、吐丝期和散粉吐丝间隔期4个花期相关性状,利用分布于全基因组的83057个SNP标记进行关联分析。结果表明,4个花期相关性状的基因型、年份、地点、基因型与地点的互作、基因型与年份的互作均达到极显著水平;抽雄期、散粉期、吐丝期的遗传率分别为71.77%、71.27%、73.93%,并且两两性状间呈极显著正相关,散粉吐丝间隔期遗传率为62.50%,仅与吐丝期呈极显著正相关;4个花期性状共检测到18个SNPs-性状关联(共涉及16个SNP位点),单个位点的表型贡献率范围为5.46%~28.36%,仅1个位点在不同性状中检测到;筛选到81个候选基因,其中36个在GO分析中具有功能注释。潜在候选基因GRMZM5G877647编码early flowering 4蛋白,参与光周期的调节;GRMZM2G173630编码类赤霉素受体蛋白参与植物激素信号转导;GRMZM2G001139、GRMZM2G375707编码与花器官建成的MADS转录因子。这些潜在候选基因为解析玉米花期性状遗传基础和分子辅助选择育种提供参考。     

东华北不同生态区玉米品种产量及相关性状差异研究

以10个中晚熟玉米品种为试验材料,在东华北的5个生态区进行种植试验,对产量、穗部性状、农艺性状、抗倒性、抗病性等进行了研究。结果表明：不同生态区对玉米产量潜力存在很大影响（F=13.53）,品种间也存在较大差异（F=22.93）;产量构成因素的相关系数为穗数>穗粒数>百粒重,穗部性状受不同生态区的影响程度为秃尖长>穗粒重>穗长>穗行数,秃尖长是不同生态条件下变化最为活跃的穗部性状,与产量呈极显著的负相关;不同生态区抗倒性变化较小,倒伏率变异系数的变幅仅为1.24%~2.43%;在玉米病害方面,山西是病害易发区,不同病害在各生态区的发病存在很大差异。总体上,参试的10个玉米品种在内蒙古和山西更有利于生产潜力的发挥,抗倒性弱的品种适合在内蒙古种植,抗病性弱的品种不宜在山西种植。根据不同生态区的温度、日照和降水量特点,合理调配播种时间、开花时节是提高玉米生态适应性的关键。     

不同环境下玉米产量表现能力研究

为了解决玉米育种中产量试验的精确性低、一致性差等问题,并找到一个较好的组合筛选方法,本研究分析了玉米杂交种在不同环境下的产量表现能力,尝试将生产力、竞争力和补偿力进行分别估计,并研究了三者与其他性状之间的关系.结果表明竞争力与生产力呈负相关,同时竞争力与株高、雄穗分枝数、叶面积等性状正相关.这些结果将为玉米育种的组合选择和鉴定工作提供一个新的思路.     

玉米穗行数全基因组关联分析

穗行数是玉米产量的重要组成性状,其遗传解析对高产育种具有指导意义。本文以203份主要玉米自交系为材料,2007年在新疆乌鲁木齐、吉林公主岭和海南三亚进行穗行数测定;采用分布于玉米基因组的41 101个单核苷酸多态性(SNP)标记对穗行数进行关联分析。共鉴定出9个与穗行数显著关联(P0.0001)的SNP,分别位于染色体框1.02、1.10、7.03、8.02、9.06和10.03。8个SNP位于已定位的数量性状座位(QTL)区间内。在显著SNP位点LD区域内发掘出4个候选基因,分别编码含F-box结构域的生长素受体蛋白、玉米kn1蛋白、AP2结构域蛋白和富亮氨酸重复的跨膜蛋白激酶。采用全基因组关联分析策略发掘穗行数基因位点及候选基因,将为克隆控制玉米产量性状基因奠定基础。