玉米耐深播性狀的基因/QTL精細定位及位點互作效應研究

《玉米耐深播性狀的基因/QTL精細定位及位點互作效應研究》是依託中國農業大學，由王建華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：玉米耐深播性狀的基因/QTL精細定位及位點互作效應研究
• 依託單位：中國農業大學
• 項目負責人：王建華
• 項目類別：面上項目

項目摘要

北方春季乾旱少雨是玉米種子難於出苗的主要原因，耐深播玉米在乾旱條件下可利用土壤深層水分萌發出苗。因此，研究玉米耐深播機制，定位耐深播基因/QTL，對培育耐深播玉米新品種、減少乾旱損失具有重大意義。本研究將在已有工作的基礎上，繼續深入研究玉米自交系3681-4耐深播的遺傳基礎，發掘與耐深播主效QTLs緊密連鎖的分子標記。在初定位結果基礎上，用X178為輪迴親本進行回交，利用分子標記輔助選擇並結合耐深播性狀的表型鑑定篩選回交後代，獲得以X 178為遺傳背景的耐深播近等基因系，然後利用這些近等基因系研究耐深播QTL位點之間的互作。我們還利用高世代回交分離群體如BC4F2群體對玉米耐深播主效QTL位點進行精細定位，為進一步克隆控制玉米耐深播性狀的基因奠定基礎；同時為抗旱耐深播玉米的分子育種提供新的途徑和理論依據。

結題摘要

摘要 具備深播出苗能力的玉米種子可以吸收土壤深層水分，克服播種期表層土壤乾旱種子不能及時播種的問題。因此對玉米的耐深播性狀進行研究具有重要的理論意義和套用價值。本研究的目的是，利用耐深播與不耐深播的玉米自交系雜交，構建F2群體並對耐深播性狀進行QTL定位。 對耐深播相關的8個性狀進行初定位：研究發現中胚軸是唯一一個隨著播種深度增加而伸長的幼苗器官，通過相關分析確認了中胚軸是決定玉米耐深播能力的主要因素。利用179個標記對由221個個體組成的F2群體進行QTL定位，總計檢測到控制10cm深播條件下的QTL9個和20cm深播條件下的QTL20個，分布於除第5條染色體外的其他9條染色體上，主要集中於9個染色體區域，解釋的表型變異從3.41%到20.20%不等。 控制20cm深播條件下中胚軸長度主效QTL的驗證：本研究構建了控制20cm深播條件下中胚軸長度的主效QTL（即qMES20-10）處於分離狀態的群體1個，目標QTL在這個群體中所解釋的表型變異為67.53%，在bnlg1028位置上具有3681-4帶型的個體中胚軸普遍比具有178帶型的個體中胚軸長。雖然不能在這個群體中發現符合孟德爾分離規律的現象，但是可以證明目標QTL的存在，並且確認了目標QTL位於分子標記umc1506-bnlg1028之間。 同時對另外一個控制中胚軸長度主效QTL，qMES20-3進行驗證，構建高代代換系，依據基因型分三組後，三組之間中胚軸長差異極顯著。對兩組純合基因型材料進行轉錄組測序（RNA-seq），僅有232個差異表達基因，同時結果分析表明植物激素GA可能參與了控制中胚軸伸長，進而影響玉米的耐深播能力，但GA合成相關基因在長中胚軸材料中表達量較低，可能長中胚軸材料對GA較敏感，又或者短中胚軸中GA含量少，存在反饋調節作用。 利用高代群體對qMES20-3進行精細定位，此QLT定位於三號染色體的著絲粒附近，位於SSR標記bnlg2047和BAC上SSR標記AC204286-1之間，其物理距離是17Mb，至少有281個基因。