论文部分内容阅读
玉米是我国最主要的三大粮食作物之一,作为粮食、饲料、工业原材料等被广泛应用于日常生产生活中。随着玉米种植结构的集约化调整和人力资源的不断匮乏,玉米机械化收获已成为农业发展的一个必然趋势。玉米生理成熟期苞叶松紧度、籽粒含水量等性状都是影响玉米能否进行机械收割的重要因素,这些性状都与苞叶衰老密切相关。叶绿素的降解是植物衰老的主要标志,研究表明叶片的衰老与叶片中叶绿素含量的下降成显著正相关。前人对玉米苞叶衰老的研究大多停留在苞叶的表型性状上,并未深入了解苞叶衰老过程中叶绿素降解速率的分子及其调控机制。本试验利用来自三个不同地区(中国、美国、墨西哥国际玉米改良中心)具有广泛多态性的508份玉米自交系构建的关联群体为材料,分别在2017年抚顺环境和2018年沈阳环境下采用随机区组的方式各进行两次重复种植。通过遥感叶绿素仪对玉米雌穗抽丝后的苞叶叶绿素含量进行动态数据测量,并对所得到的数据进行整理分析。将玉米苞叶叶绿素降解速率这一目标性状的表型数据与覆盖玉米全基因组的高密度单核苷酸多态性分子标记(SNP)进行全基因组关联分析(GWAS),经过筛选获得与目标性状显著相关的独立SNP标记,通过这些SNP标记寻找可能参与调控目标性状的候选功能基因,主要研究结果如下:玉米苞叶叶绿素降解速率呈现出广泛的自然变异,符合正态分布,属于多基因调控的复杂数量性状。对玉米苞叶叶绿素降解速率进行方差遗传了分析,结果显示其广义遗传力为0.62。通过对玉米苞叶叶绿素降解速率的GWAS分析共得到21个显著独立的SNP标记,分别分布在除了1号和10号染色体外的其余八条染色体上。根据这21个SNP标记的物理位置共发现87个可能与玉米苞叶叶绿素降解速率相关的候选基因,通过对照拟南芥和水稻同源基因功能,分别对这87个基因进行功能分析并根据其代谢途径分为七大类,分别为:转录途径、信号转导途径、转运途径、核酸编辑途径、氧化还原途径、代谢途径以及未知途径,最终从这些基因中筛选出GRMZM2G137984、GRMZM2G035370、GRMZM2G113866、GRMZM2G074438、GRMZM2G371176共5个候选功能基因可能参与玉米苞叶叶绿素降解速率的调控。