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高产稳产历来是玉米育种的主要目标,加强对籽粒产量及其相关性状遗传基础的研究,深入剖析籽粒产量及其相关性状基因型与环境互作,对指导玉米产量的遗传改良具有重要的意义。本研究利用我国玉米育种的骨干亲本组配的两个F2:3群体及其测交群体为材料。通过分子标记技术进行基因型鉴定,结合多年多点的表型鉴定,对玉米单株产量(GYPP)、单株粒数(KNPP)、百粒重(KWEI)、容重(KDEN)、百粒体积(KVOL)、粒长(KLEN)、粒宽(KWID)和粒厚(KTHI)8个性状的遗传基础进行深入探讨。主要结果如下:1、从表型和QTL水平上分析了玉米籽粒产量与产量构成因子的遗传关系以齐319和黄早四构建的230个F2:3家系群体(Q/H)为材料,探讨了单株产量与单株粒数和百粒重的遗传关系。结果表明,百粒重比单株粒数和单株产量遗传力高。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分析共定位到了5个遗传主效应QTL和5对上位性位点,其中4个QTL都是控制3个性状(单株产量、单株粒数和百粒重)的一因多效位点,1个QTL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。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。2、在多个正常灌溉环境条件下探讨了玉米籽粒产量及其相关性状QTL与环境互作和QTL的稳定性以齐319×黄早四(Q/H)和掖478×黄早四(Y/H)构建的两个F2:3群体为材料,通过分子标记结合2007和2008年分别在河南、北京和新疆三点共计六个环境的表型鉴定对玉米籽粒产量及其相关性状的遗传基础进行了探讨。相关分析和超几何函数分析都证明了产量构成因子与籽粒性状紧密相关。逐步联合分析的QTL定位方法表明,两群体分别有70%和90%的QTL在全部环境联合分析中没有检测到显著的QTL×环境互作效应。与单株产量和单株粒数的QTL相比,百粒重、百粒体积、粒长、粒宽和粒厚的QTL在不同环境下更加稳定。两群体共检测到7个环境钝感的主效QTL(在四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%),分别位于第1, 4, 6, 7, 9和10染色体上。其中粒长和粒宽各检测到2个,单株粒数、容重和粒厚各检测到1个。第1, 4和9染色体上的QTL可以在两个群体中都检测到。3、在不同水分环境条件下探讨了玉米籽粒产量及其相关性状QTL与环境互作和QTL的稳定性以Q/H和Y/H的2个F2:3群体为材料,剖析新疆不同水分环境下(包含水区和旱区)玉米籽粒产量及其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籽粒产量及其相关性状超过70%的QTL可稳定表达,旱区QTL的稳定性要明显低于水区,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。两群体共检测到11个环境钝感的主效QTL(在两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的7个基因组区段上,除bin10.04外所有环境钝感的主效QTL在全部环境下都稳定表达。因此,玉米籽粒产量及其相关性状的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。4、在多个正常灌溉的环境下分析了玉米籽粒产量及其相关性状家系本身表现(LP)与其测交系表现(TP)的遗传相关,检测到4个LP与TP的一致性QTL具有较高的环境稳定性以Q/H和Y/H的2个F2:3群体及其与Mo17组配的2个测交群体为材料,通过分子标记结合1年3点的表型鉴定,进一步分析了玉米籽粒产量及其相关性状在测交群体中的遗传基础。遗传相关分析表明,单株产量和单株粒数家系本身表现(LP)与测交系表现(TP)的遗传相关较低,rg(LP,TP)在0-0.16之间。而基因作用方式主要是加性的性状,如百粒重、容重、百粒体积、粒长、粒宽和粒厚LP与TP遗传相关相对较高,rg(LP,TP)在0.32-0.69之间。因此,在早期通过选择LP的百粒重、容重、百粒体积、粒长、粒宽和粒厚来间接改良TP会很有效。除了Q/H群体的单株产量和Y/H群体的单株粒数rg(MLP,YTP)为0,通过分子标记辅助选择LP中检测的QTL对TP的遗传改良无效外,其它性状在各群体都会获得一定程度的遗传进展。两群体共挖掘到16个LP与TP的一致性QTL分布在10个基因组位点,即bin1.10, 3.09, 4.03, 4.05, 4.06, 6.00, 6.07, 9.02, 9.03和10.04。其中,4个基因组位点检测到环境钝感的主效QTL。尤其是bin4.05(控制粒长的QTL)在两群体的LP和TP中都检测到显著的效应,在LP中分别解释12.7%(Q/H)和17.2%(Y/H)的表型变异,在TP中分别解释6.0%(Q/H)和5.3%(Y/H)的表型变异,而且在1000次CV/G中检测到的频率也较高。