玉米染色體單片段代換系完善及苗期耐冷性全基因組關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、單片段代換系(SSSLs，single segment substitution1ines)是指供體材料在受體的遺傳背景上只代換了一個(gè)片段且遺傳相對(duì)穩(wěn)定的品系。由于單片段代換系與親本的染色體組成上唯一的區(qū)別僅存在于導(dǎo)入的片段上，所以其與親本之間任何表型的差異只與導(dǎo)入的片段有關(guān)，因此，能夠覆蓋全基因組的一整套單片段代換系是復(fù)雜性狀遺傳研究的良好材料。
　　前期開(kāi)展了利用耐冷性強(qiáng)的自交系黃早四作為受體親本、以耐其他非生物逆境能力強(qiáng)的材

2、料CML343為供體親本的單片段代換系構(gòu)建工作，本研究在前期工作基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)對(duì)回交和自交的后代進(jìn)行分子標(biāo)記分析，篩選一套背景清晰、覆蓋全基因組的代換系并對(duì)其進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，為抗逆性研究奠定基礎(chǔ)。
　　苗期是玉米整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育的重要時(shí)期，苗期遭受低溫冷害會(huì)導(dǎo)致種子萌發(fā)受到影響，出苗率下降，阻礙幼苗的生長(zhǎng)，使玉米的產(chǎn)量潛力受到很大影響。本研究以構(gòu)建好的一套測(cè)交關(guān)聯(lián)分析群體為材料，在人工氣候箱中以冷害脅迫下的地上部分含水量、葉卷曲度、可

3、溶性糖含量以及鮮重根莖比為指標(biāo)對(duì)玉米苗期耐冷性進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析，以期挖掘控制玉米耐冷相關(guān)性狀的基因位點(diǎn)，為研究玉米耐冷性提供參考。主要結(jié)果如下:
　　1.在前期工作基礎(chǔ)上，經(jīng)1代回交及2代自交，將已有的67個(gè)BC6F2代換系完善至現(xiàn)有的59個(gè)BC7F4或BC8F4代換系。根據(jù)全基因組10條染色體上的201對(duì)SSR分子標(biāo)記檢測(cè)結(jié)果顯示，這59個(gè)代換系的代換片段能夠覆蓋黃早四全基因組的79.1％，相對(duì)于之前的BC6F2代換系覆蓋率

4、基本保持不變。其中，代換系背景回復(fù)率平均在80％以上，最高背景回復(fù)率達(dá)98％，所有前景片段已達(dá)純合。
　　2.利用338份測(cè)交關(guān)聯(lián)分析群體對(duì)苗期耐冷進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。除了葉卷曲度與地上部分含水量之間呈現(xiàn)顯著正相關(guān)之外，其他性狀兩兩之間均呈負(fù)相關(guān)或顯著負(fù)相關(guān)。對(duì)葉卷曲度、鮮重根莖比、可溶性糖含量及地上部分含水量進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析，分別檢測(cè)到3個(gè)、12個(gè)、4個(gè)和9個(gè)顯著性位點(diǎn)(P＜9.0×10-6)。單個(gè)位點(diǎn)可以解釋5.53％～9.06

5、％的表型變異。
　　3.整個(gè)群體分為三個(gè)亞群（SS，NSS，TST三個(gè)亞群分別含有55，119和164個(gè)材料）。其中來(lái)源于溫帶材料（SS和NSS亞群）的苗期耐冷性要好于熱帶材料。在三個(gè)亞群內(nèi)分別對(duì)四個(gè)苗期耐冷性指標(biāo)進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，分別檢測(cè)到了2個(gè)、8個(gè)和1個(gè)顯著關(guān)聯(lián)位點(diǎn)(P＜1.8×10-6)，單個(gè)位點(diǎn)能夠解釋0.86％～13.93％的表型變異，其中有3個(gè)顯著位點(diǎn)同時(shí)控制2個(gè)及以上耐冷相關(guān)性狀。
　　4.對(duì)于4個(gè)與苗

6、期耐冷相關(guān)的性狀顯著關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)上下各50kb范圍內(nèi)進(jìn)行候選基因的預(yù)測(cè)，共搜索到24個(gè)（整個(gè)群體）和14個(gè)（亞群）候選基因?；趨⒖蓟蚪M信息，對(duì)候選基因進(jìn)行功能分析，發(fā)現(xiàn)他們可以分為以下四類:轉(zhuǎn)錄因子與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因、離子轉(zhuǎn)運(yùn)、逆境有關(guān)代謝及糖代謝。其中，有15個(gè)基因在其他植物中已證實(shí)與抗逆有關(guān)。
　　5.對(duì)其中13個(gè)基因在低溫條件下進(jìn)行了表達(dá)分析，大部分基因的表達(dá)量均不同程度地受到低溫影響，并且這些基因在雜種F1代或雙親之一的表達(dá)