两种磷水平下玉米株高及产量相关性状的变化及QTL定位

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ghmyjp
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玉米是我国三大作物之一,目前玉米已成为中国种植面积最大和总产量最高的作物,是重要的饲料作物、加工原料和能源作作物,近年来玉米是中国主要粮食作物中面积和产量增长最快的作物,已经成为目前粮食增产的主力军。在中国的华南和西南地区,土壤中有效磷含量偏低,不能满足玉米等重要粮食作物对磷营养需求。培育磷高效和耐低磷的玉米新品种,是解决土壤有效磷缺乏的一条有效途径。本研究利用的耐低磷自交系X178和低磷敏感自交系9782组配的含226个重组自交系(RIL)群体为材料,分别在碧峰峡和濆江,通过正常磷水平条件下和低磷胁迫条件下进行表型鉴定,分析苗期、拔节期、喇叭口期、成熟期株高和产量相关性状在低磷胁迫条件下的变化规律,初步探索研究玉米在株高及产量相关性状上的耐低磷机制;采用SNP和SSR标记,对4个时期株高及产量相关性状进行QTL定位,为以后进一步精细定位、图位克隆以及分子标记辅助选择育种提供参考依据。本研究的主要结果如下:1.两种环境(碧峰峡和濆江)条件下的试验结果表明,RIL群体在4个时期中株高都是呈现逐渐增加的趋势,其中拔节期到喇叭口期玉米株高增加最快,这与过去的研究相同。正常磷水平条件下株高在4个时期中都高于低磷胁迫条件下株高,说明低磷胁迫对株高有一定的影响。在碧峰峡和濆江,玉米从苗期到喇叭口期株高在两种磷水平条件下差异逐渐增加,而在喇叭期后株高差异在逐渐缩小,说明低磷胁迫主要影响玉米苗期到喇叭口期,当喇叭口期后,玉米逐渐适应低磷胁迫条件,增加对土壤磷的吸收利用,满足其磷营养需求。对产量相关性状进行相关系数分析,在碧峰峡和濆江两点中,正常磷水平条件下和低磷胁迫条件下,单株产量都和行粒数、穗行数、穗长、穗粗、轴粗和百粒重呈现正相关性,其中在低磷胁迫条件下,行粒数和单株产量具有最高的正相关性,分别为0.798和0.698,而在正常磷水平条件下,分别为0.651和0.540,说明低磷胁迫条件下行粒数对产量起着比较重要的作用。将单株产量和4个时期玉米株高进行简单的相关分析,其中在碧峰峡和濆江两点中,在正常磷水平条件和低磷胁迫条件下,都在喇叭口期和成熟期株高和单株产量呈现较高的正相关性,其中正常磷水平条件下,在喇叭口期,株高分别和单株产量相关系数达到0.526和0.561,在低磷胁迫条件下,株高和单株产量相关系数为0.567和0.616,在成熟期,正常磷水平条件下,株高和单株产量相关系数为0.503和0.508,在低磷胁迫条件下,株高和单株产量相关系数为0.561和0.545,说明在低磷胁迫条件下玉米产量构成的因素中,喇叭口期和成熟期株高对玉米产量的形成具有重要作用,因此在育种过程中可以通过协调喇叭口期和成熟期株高的关系,取得单株的最高产量。2.本试验采用的是Icimappping V4.0作图软件,共分成了 10个不同的连锁群,548个SNP和SSR标记,其覆盖了玉米10条染色体,遗传连锁图谱的总长度为2368.29 cM,平均的间距为4.32 cM。针对苗期、拔节期、喇叭口期和成熟期的株高分别进行QTL的定位,从而增加了对株高QTL检测的准确性。对于苗期株高,定位到6个QTL,分别位于2、3、7和9染色体上,其中在9号染色体上定位到QTL,LOD值为3.26,贡献率高达13.10%,对于喇叭口期,检测到一个位于10号染色体的QTL,LOD值为3.83,贡献率最高达15.86%,在4个时期中定位到的QTL大多都集中在2、5和9染色体上。针对产量相关性状检测到的QTL,大多都集中在1、2、3和4号染色体上,其中在3号和4号染色体上检测到的QTL最多,检测到关于百粒重的2个QTL,其分布在第1和4号染色体上。关于穗粗和轴粗,在正常磷条件下,碧峰峡检测到位于1号染色体同一个区间PZE-101043682-SYN8490检测到同一个QTL,其贡献率分别为8.58%和8.88%,加性效应都是来自178,同时在低磷胁迫条件下,濆江检测到位于2号染色提上同一区间PUT-163a-78092140-4-SYN4129检测到穗粗和轴粗QTL,其贡献率分别为14.20%和9.06%,说明这两个区间是研究穗粗和轴粗重要区间,有待于进一步研究。在濆江正常磷水平和低磷胁迫条件检测到控制行粒数的QTL,并且位于4号染色体上同一区间SYN8509-SYN13986,贡献率分别14.21%和9.03%,加性效应的方向都向178,可以认为此QTL为一个主效QTL,对该主效QTL构建群体进行精细定位。
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