玉米重要自交系遺傳多樣性分析及產(chǎn)量相關(guān)性狀QTL研究.pdf

1、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文玉米重要自交系遺傳多樣性分析及產(chǎn)量相關(guān)性狀QTL研究姓名：石云素申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：作物種質(zhì)資源學(xué)指導(dǎo)教師：董玉琛20080601A b s t r a c tN a r r o wg e n e t i cb a s e r e s u l t i n gf r o mt h ed e c r e a s eo f g e n e t i cd i v e r s i t yi s o n e o fi

2、m p o r t a n t r e a s o n so fd i f f i c u l t b r e a k t h r o u g h i n m a i z e b r e e d i n g ．T h e r e f o r e ，u n d e r s t a n d i n g t r e n d s o fg e n e t i c d i v e r s i t y i ni m p o r t a n t i

3、n b r e dl i n e su s e d i n h i s t o r ya n d g e n e t i cb a s i so f y i e l d —r e l a t e dt r a i t s i s o f g r e a ti m p o r t a n c e t ou t i l i z em a i z e g e r m p l a s m r e s o u r c e s a n d b r

4、o a d e n g e n e t i cb a s e s i n n l a i z eb r e e d i n g ．I nt h ep r e s e n ts t u d y , as e to fm a i z ei n b r e dl i n e sd e v e l o p e dh i s t o r i c a l l ya n d r e c e n t l yw e r eu s e d t oa s s

5、 e s st h eg e n e t i cd i v e r s i t ya n dg e n e t i cs t r u c t u r e ．M e a n w h i l e ，p a r e n t a ll i n e so f i m p o r t a n th y b r i d s u s e di nm a i z ep r o d u c t i o ni n t h er e c e n t5 0y e

6、 a r sw e r eu s e di na n a l y s e so fg e n e t i ca n dp h e n o t y p i cd i v e r s i t yt oi n v e s t i g a t et h et r e n d so fc h a n g e s ．F u r t h e r m o r e ，Q T L a n a l y s e sw e r ec o n d u c t e

7、d f o ri m p o r t a n t a g r o n o m i cc h a r a c t e r s ，e s p e c i a l l yy i e l d —r e l a t e dt r a i t s ．T h em a j o r r e s u l t sa r e a sf o l l o w s ．1 ．G e n e t i c d i v e r s i t yw a sa s s e s

8、s e d f o r t h e2 4 1 i m p o r t a n ti n b r e dl i n e s b a s e do n7 2S S Rm a r k e r s ．T o t a l l y 6 8 6 a l l e l e s w e r e d e t e c t e d ，w i t h a n a v e r a g e n u m b e ro f a l l e l e s p e r m a

9、r k e ro f 9 ．5 3 ，t h ep o l y m o r p h i ci n f o r m a t i o nc o n t e n to f 0 ．5 8 2 7a n da na v e r a g eg e n ed i v e r s i t yo f0 ．6 2 0 6 ．T h e a n a l y s i so fg e n e t i cp o p u l a t i o ns t r u c t

10、 u r e r e v e a l e dt h a t f i v eg e r m p l a s m o r i g i n sw e r e i n c l u d e d ，i ．e ．d o m e s t i cl a n d r a c e sw i t h o v e r a l l p r o p o r t i o n o f m e m b e r s h i po f 0 ．2 4 ，A m e r i c

11、a n h y b r i d s s u c h a s “7 8 5 9 9 ”w i t h 0 ．1 1 9 ，L a n c a s t e rw i t h0 ．2 4 9 ，R e i dw i t h0 ．11 6a n d t r o p i c a lg e r m p l a s m w i t h0 ．2 7 6 ．2 ．A n a l y s i s o fg e n e t i cd i v e r s i

12、t y b a s e do n 71 S S Rm a r k e r sf o r t h e5 0i n b r e dl i n e sw h i c h a r e t h ep a r e n t so f2 5 m o s ti m p o r t a n ts i n g l e - c r o s s h y b r i d s i n d i f f e r e n t d e c a d e s i n d i c

13、 a t e d t h a t t h e g e n e t i cd i v e r s i t yo ft h ep a r e n t a ll i n e su s e di n t h e1 9 7 0 s w e r et h eh i g h e s ta n d t h o s ei nt h e1 9 8 0 sa n d t h e1 9 9 0 sd e c r e a s e dc o n s i d e r

14、 a b l y ．H o w e v e Lt h eg e n e t i cd i v e r s i t yi n t h e2 0 0 0 si n c r e a s e d ．O n t h eo t h e rs i d e ，t h ea n a l y s i so fp h e n o t y p i cv a r i a t i o n o b s e r v e di n t h e f i e l d r e

15、 v e a l e d t h a t m a t u r i t y d u r a t i o n ，e s p e c i a l l yt h eg r a i n - f i l l i n gp e r i o d ，i n c r e a s e dw i t ht h e a d v a n c eo f t h ee r a ．P l a n ta r c h i t e c t u r ec h a n g e d

16、 t o w a r d s “s o u r c e ’’e n l a r g e m e n t a n dp l a n td e n s i t yi n c r e a s e ．L e a v ea r e aa b o v e e a r si n c r e a s e db u t l e a fa n g l ed e c r e a s e dw i t ht h ea d v a n c eo f t h ee

17、 r a ．T h ep l a n th e i g h ta n de a rh e i g h t f o rt h ep a r e n t a l l i n e so f t h e2 0 0 0 sd e c r e a s e ds l i g h t l y ．T h et r a i t s f o re a r sa n dg r a i n sc h a n g e dt o w a r d s “s i n k

18、 ”e n l a r g e m e n t ．F o re x a m p l e ，e a rw i d t h ，g r a i n l e n g t h ，g r a i nw i d t ha n d10 0 - g r a i nw e i g h ti n c r e a s e d w i t ht h ea d v a n c e o f t h e e r a ．A m o n g t h eq u a l i

19、t yt r a i t s ，e x c e p tt h es t a r c hc o n t e n t ，t h ec o n t e n t so ff a t ，p r o t e i na n d l y s i n ed e c r e a s e d ．T h er e s u l t ss u g g e s t e dt h a tt h eb r e e d i n go fm a i z e i n b r

20、e d l i n e so r i e n t e dt o w a r d st h ei n c r e a s eo f g r a i n —f i l l i n gp e r i o d ，a d a p t a t i o nt o h i g hp l a n td e n s i t y ' l a r g ee a r sa n dg r a i n s ，a l l l e a d i n gt oh i

21、 g h y i e l d ．3 ．A n F 2 ：3p o p u l a t i o no f A i2 0 0 3 ×J i 2 5 7w a su s e di n q u a n t i t a t i v et r a i tl o c i ( Q T L ) a n a l y s i sf o r2 8t r a i t s o fa g r o n o m i ci m p o r t a n c e ，

22、m a i n l yi n c l u d i n gy i e l d - r e l a t e dt r a i t s ．T o t a l l y 13 9Q T L s w e r ed e t e c t e df o rt h o s et r a i t s u n d e rd i f f e r e n te n v i r o n m e n t s ，s o m eo fw h i c hw e r eC O

23、 I I U T I O l lQ T L s d e t e c t e di n d i f f e r e n tc o n d i t i o n s ．I na d d i t i o n ，e i g h t Q T L c l u s t e r sw e r e d e t e c t e d ．P a r t i c u l a r l y , am a j o r Q T L l o c a t e d i n t

24、h e b i no f1 ．11 h a d d o m i n a n c e o ro v e r - d o m i n a n c e e f f e c t s o n2 7t r a i t s 。w i t ht h ep e r c e n t a g eo f p h e n o t y p i cv a r i a t i o ne x p l a i n e do f 4 0 —5 0 ％．4 ．T h em a

25、 j o rQ T L l o c a t e do nc h r o m o s o m e1 w a sf u r t h e ri n v e s t i g a t e d ．C l a s s i c a lg e n e t i ca n a l y s i sr e v e a l e d t h a tp l a n t h e i g h ts e g r e g a t e d a s 3 ：1 i n a n F

26、2 p o p u l a t i o na n d 1 ：1 i n a b a c k c r o s s p o p u l a t i o n ，s u g g e s t i n gt h a tt h eQ T L f o r p l a n th e i g h t i sar e c e s s i v eg e n e ．A d d i t i o n a l l y , t h ed w a r f i s mr e

27、 s u l t i n gf r o mt h eg e n ew a sn o ts e n s i t i v et o g i l l e r e l l i n ．T h eg e n ew a sl o c a t e d o n t h el o n ga r f f l ( 1 ．11 ) n e a r ／M a r f S( 1 ．0 9 - 1 ．1 0 ) ，o n ek n o w nd w a r fg e

28、n e , w i t h t h e g e n e t i c d i s t a n c e o f2 0 - 3 0c M ．T h ee v i d e n c ea b o v ei n d i c a t e dt h a tt h eg e n e i san e w r e c e s s i v ed w a r f g e n e ，l e a d i n gt o as i g n i f i c a n t d