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柳枝稷(Panicum virgatum)属于禾本科(Gramineae)黍属(Panicum)多年生草本植物，已被美国能源部选为模式生物质能源植物。作为纤维素类能源植物，产量和品质是能源植物选择的两个重要标准，大幅度提高柳枝稷产量是能源用柳枝稷育种的重要目标。柳枝稷各个农艺性状对其产量存在不同程度的影响，其中分蘖相关农艺性状是对其产量有着主要贡献的重要形态组成部分。本研究分别以低地型柳枝稷‘NL9416×13’(NL94)בSL937×15’(SL93)形成的F1代杂交群体的176个个体，‘NL9416×13’(NL94)自交得到的F1代自交群体265个个体为供试材料，试验基地分别设在俄克拉荷马州的斯蒂尔沃特与铂金斯小镇，采用完全随机区组设计，每个试验点设置3个重复，对其产量相关的8个分蘖相关农艺性状包括基座周长、单株腰围、分蘖力、分蘖直径、茎节数、分蘖干重、单株活力以及返青率进行表型评价以及QTL定位分析，表型数据收集2至4年不等，基因型数据在已有的连锁图谱上分别利用来自杂交群体的74对SSR引物与自交群体的100对SSR引物在本研究的两个群体中进行扩增。旨在通过表型变异评价、广义遗传力的估算、相关分析与QTL定位分析来揭示产量形成的遗传基础，为柳枝稷分子标记辅助育种与培育柳枝稷高产品种提供参考，也为建立高代群体进一步验证主效QTL的存在奠定基础。研究结果如下:
1、通过在已构建的自交和杂交群体的遗传连锁图谱基础上进一步增加图谱密度，重新构建基于整个自交与杂交群体中有显著QTL出现的连锁群。杂交群体中筛选出的74对SSR标记覆盖了柳枝稷17个连锁群中的11个连锁群，分别为1a、1b、2a、2b、3a、3b、5a、5b、6b、7a、8a、9a、9b;自交群体中筛选出100对SSR标记，构建了18个连锁群中的11个连锁群包括1a、1b、2a、2b、3a、3b、5a、5b、6b、8b、9a。
2、通过多年多点的环境试验，分别收集8个分蘖相关农艺性状的表型数据，对其进行表型分析，充分评价这些性状分别在两个群体中的表型变异及其规律，以期为柳枝稷的育种研究和生产利用提供信息。经调查分析表明，这些分蘖相关农艺性状无论是在单个环境还是在联合分析中都表现出丰富的遗传变异，同时也进一步验证了杂交优势和自交衰退的遗传理论，并且从总体来看，杂交群体的遗传变异大于自交群体。
3、通过方差变异分析来检验各变异来源组份间的差异显著性，结果表明，杂交群体与自交群体共同揭示了8个分蘖相关农艺性状易受环境条件的影响，基因型×环境互作效应表现明显。这些分蘖相关农艺性状的基因型差异无论是在杂交群体还是在自交群体都达到了显著或极显著水平。总体来看，8个分蘖相关农艺性状中，茎节数在两个群体各变异来源中表现出差异显著性较其它性状弱。变异来源中年份、地点以及基因型×年份×地点组份在各性状间检测到显著或极显著水平相比其他变异来源也较低。
4、分别在杂交群体与自交群体中进行分蘖相关农艺性状与生物产量的相关性分析，结果表明，8个分蘖相关农艺性状中，基座周长与单株活力在杂交群体与自交群体的单个环境和联合分析中都一致表现出与生物产量有着极显著的正相关关系，相关系数也较其它分蘖农艺性状大，推荐作为提高低地型柳枝稷生物产量的间接选择指标，而性状茎节数则在两群体中则反映与生物产量不存在显著的相关关系，说明茎节数相对于目标性状生物产量比较独立。
5、在不同环境的栽培条件下，分别对各个分蘖相关农艺性状受遗传与环境控制的程度进行估算，进而估算每个性状的广义遗传力。各分蘖相关农艺性状遗传力稳定性在两个群体中表现出一定程度的一致性。基座周长、分蘖直径、分蘖干重与单株活力4个性状在两个群体中无论是单个环境还是联合分析都表现出稳定且较高的遗传力，在遗传力等级划分中属中高遗传力。性状茎节数几乎在所有分析中都表现出低遗传力，表明该性状稳定性较差。
6、分别在单个环境与多个环境合并的条件下，对分蘖相关性状进行QTL定位分析，寻找在多个环境中可重复检测到的柳枝稷产量相关分蘖农艺性状的稳定QTL位点。通过区间作图法(IM)和多QTL模型(MQM)共同验证了杂交群体中的26个QTL位点以及自交群体中的28个QTL位点，包括杂交群体检测到的10个与自交群体检测到的14个高频QTL位点。初步确定有两个主效QTL，分别为杂交群体连锁群5a上的标记区间PVCAG-2197/2198-PVGA-1649/1650与自交群体连锁群9a以标记PVGA-1405/1406为中心的相邻标记区间PVGA-1405/1406-sww-2364/sww2285，这两个QTL分别可解释分蘖相关农艺性状92.4％与56.4％的表型变异率。
1、通过在已构建的自交和杂交群体的遗传连锁图谱基础上进一步增加图谱密度，重新构建基于整个自交与杂交群体中有显著QTL出现的连锁群。杂交群体中筛选出的74对SSR标记覆盖了柳枝稷17个连锁群中的11个连锁群，分别为1a、1b、2a、2b、3a、3b、5a、5b、6b、7a、8a、9a、9b;自交群体中筛选出100对SSR标记，构建了18个连锁群中的11个连锁群包括1a、1b、2a、2b、3a、3b、5a、5b、6b、8b、9a。
2、通过多年多点的环境试验，分别收集8个分蘖相关农艺性状的表型数据，对其进行表型分析，充分评价这些性状分别在两个群体中的表型变异及其规律，以期为柳枝稷的育种研究和生产利用提供信息。经调查分析表明，这些分蘖相关农艺性状无论是在单个环境还是在联合分析中都表现出丰富的遗传变异，同时也进一步验证了杂交优势和自交衰退的遗传理论，并且从总体来看，杂交群体的遗传变异大于自交群体。
3、通过方差变异分析来检验各变异来源组份间的差异显著性，结果表明，杂交群体与自交群体共同揭示了8个分蘖相关农艺性状易受环境条件的影响，基因型×环境互作效应表现明显。这些分蘖相关农艺性状的基因型差异无论是在杂交群体还是在自交群体都达到了显著或极显著水平。总体来看，8个分蘖相关农艺性状中，茎节数在两个群体各变异来源中表现出差异显著性较其它性状弱。变异来源中年份、地点以及基因型×年份×地点组份在各性状间检测到显著或极显著水平相比其他变异来源也较低。
4、分别在杂交群体与自交群体中进行分蘖相关农艺性状与生物产量的相关性分析，结果表明，8个分蘖相关农艺性状中，基座周长与单株活力在杂交群体与自交群体的单个环境和联合分析中都一致表现出与生物产量有着极显著的正相关关系，相关系数也较其它分蘖农艺性状大，推荐作为提高低地型柳枝稷生物产量的间接选择指标，而性状茎节数则在两群体中则反映与生物产量不存在显著的相关关系，说明茎节数相对于目标性状生物产量比较独立。
5、在不同环境的栽培条件下，分别对各个分蘖相关农艺性状受遗传与环境控制的程度进行估算，进而估算每个性状的广义遗传力。各分蘖相关农艺性状遗传力稳定性在两个群体中表现出一定程度的一致性。基座周长、分蘖直径、分蘖干重与单株活力4个性状在两个群体中无论是单个环境还是联合分析都表现出稳定且较高的遗传力，在遗传力等级划分中属中高遗传力。性状茎节数几乎在所有分析中都表现出低遗传力，表明该性状稳定性较差。
6、分别在单个环境与多个环境合并的条件下，对分蘖相关性状进行QTL定位分析，寻找在多个环境中可重复检测到的柳枝稷产量相关分蘖农艺性状的稳定QTL位点。通过区间作图法(IM)和多QTL模型(MQM)共同验证了杂交群体中的26个QTL位点以及自交群体中的28个QTL位点，包括杂交群体检测到的10个与自交群体检测到的14个高频QTL位点。初步确定有两个主效QTL，分别为杂交群体连锁群5a上的标记区间PVCAG-2197/2198-PVGA-1649/1650与自交群体连锁群9a以标记PVGA-1405/1406为中心的相邻标记区间PVGA-1405/1406-sww-2364/sww2285，这两个QTL分别可解释分蘖相关农艺性状92.4％与56.4％的表型变异率。