玉米瘤黑粉病基因初定位及产量相关性状遗传效应分析

作     者：姬东华 

作者单位：河北农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈景堂

授予年度：2013年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：玉米 产量性状 遗传分析 瘤黑粉病 导入系 QTL定位 

摘      要：玉米（Zea mays L.）是重要的粮食、饲料和工业原料作物，近年来其种植面积和总产量已成为我国第一大作物。玉米瘤黑粉病是一种世界性病害，广泛分布在各玉米栽培地区，常为害玉米叶、秆、雄穗和果穗等部位的幼嫩组织，产生大小不等的病瘤。目前，国内外对玉米瘤黑粉病的研究多集中在病理学、常规防治和抗病种质的鉴定筛选等方面，在玉米瘤黑粉病抗性QTL鉴定方面，国内外研究较少，进展较缓慢。 本研究采用导入系Ye478IL87（高抗）和自交系掖478（高感）为亲本，组配F2:3家系作图群体，对玉米瘤黑粉病相关抗性基因进行初定位，并且探索出一套科学、高效的接种方法。同时以玉米自交系综3和衡白522的F2:3家系为材料，通过一年两点的田间试验，研究了6个产量相关性状的遗传特点。试验得到以下结果： 1、建立了一套玉米瘤黑粉菌的培养及抗性鉴定方法。瘤黑粉菌担孢子培养20-22h时，为其对数生长S形曲线中部，此时菌液OD560值为2.2，悬浮液OD560值为2.3，对应的孢子浓度达到6×105个/mL，这个时期担孢子的生长状态和培养的可操作性均比较理想。 2、掖478与齐319之间筛选到198对多态性标记，掖478与导入系Y478IL87之间筛选到34对多态性标记。导入系Y478IL87的背景回复率为91.4%，其回交过程中第2和7号染色体上没有导入片段，第1、3和10号染色体上导入的为单片段，其它染色体上的导入片段较多。遗传连锁图谱拟合了28对引物，覆盖玉米基因组的531.7cM，平均间距18.9cM。 3、在大田人工接种的条件下，2011年在10.04bin发现抗性QTL，其LOD值达到4.5795，可解释的表型变异为11.9307%。2012年利用复合区间作图法在五个表型中共检测到5个抗性QTL，分别位于4.08bin、6.05bin、8.06bin和9.02bin，可解释的表型变异为1.973%-28.683%。在4.08bin扫描到了QTL，其LOD值为12.398，可解释的表型变异为21.234%，其QTL表型贡献率和LOD值均较高。利用置换检验确定置信度为95%时的阈值，剔除低于阈值的QTL。 4、2012年利用单标记分析法对无法连锁的标记进行分析，发现了3个QTL，分别位于第5和6号染色体，可解释的表型变异为10.660%-21.117%。在6.05bin扫描到了QTL，其LOD值为6.021，可解释的表型变异为13.007%，利用复合区间作图法在6.05bin也找到了QTL，可能是同一个QTL。 5、以综3和衡白522的F2:3家系为材料，调查的6个产量性状中，广义遗传力在两点最高的为穗行数和穗粗，其次为行粒数、穗粒重、穗重、穗长。F1代中亲优势和超亲优势的强弱依次为穗粒重、穗重、行粒数、穗长、穗行数和穗粗。F2:3家系表现出明显的自交衰退现象。穗粒重的变异系数最高，其次分别为穗重、行粒数、穗长、穗行数和穗粗。穗粒重与穗长、穗粗、穗行数和行粒数均存在极显著正相关关系;行粒数对穗粒重的促进作用更明显。