玉米萌發(fā)期和苗期耐冷性遺傳基礎研究.pdf

1、玉米生長發(fā)育的早期階段對低溫十分敏感，該階段低溫會發(fā)生延遲型冷害，如出現(xiàn)出苗率降低、苗矮、根系發(fā)育遲緩、葉片面積減少、光合效率下降等現(xiàn)象，嚴重時會造成大面積死亡，極大地影響玉米種植區(qū)域和生產(chǎn)潛力。本實驗在大田和室內(nèi)兩種環(huán)境條件下利用冷敏感親本“K932”和耐冷親本“美C”構建的F2∶3群體研究萌發(fā)期和苗期耐冷遺傳基礎，并對這兩個時期遺傳基礎進行比較研究，試圖解析玉米在生長發(fā)育早期階段耐冷遺傳機制。主要研究結(jié)果如下:
　　1.在大田

2、和室內(nèi)兩種環(huán)境下用相對出芽率(RGR)、相對出苗率(RSR)、葉綠度(LGD)、葉片卷曲度程度(LRD)、地上部含水量(WCS)、根莖比(RRS)和可溶性糖含量(SSC)等耐冷指標鑒定了F2∶3群體的耐冷性。在兩個時期耐冷親本美C耐冷性表現(xiàn)均優(yōu)于冷敏感親本K932，并且美C與K932之間SSC差異達到極顯著水平。同時，在所有性狀中F2∶3群體不同家系之間的變異幅度較大，并且均符合或接近正態(tài)分布。萌發(fā)期階段相對出芽率(RGR)與相對出苗率

3、(RSR)呈現(xiàn)極顯著正相關(r=0.39)。在苗期，LGD與LRD1、LRD與WCS之間相關性達到極顯著，相關系數(shù)分別為0.50、0.29?？傮w上看，萌發(fā)期與苗期耐冷性狀間相關程度不高，反映出二者的遺傳基礎可能不同。
　　2.利用152對雙親多態(tài)性SSR標記構建了分子連鎖圖譜。該連鎖圖譜覆蓋玉米10條染色體，10個連鎖群總遺傳距離達到1958.2cM，平均標記間距12.88cM。兩個時期共檢測到14個控制玉米早期耐冷性QTLs，控

4、制萌發(fā)期和苗期QTL數(shù)目分別為5個和12個，這些位點分布在第1、2、3、7、8、10染色體上，且單個QTL能解釋的表型變異在5.75％到25.29％之間。兩個時期共同定位到3個QTL位點，umc1774-phi265454、umc1495-umc1717和umc1983-bnlg1022,其中區(qū)間umc1774-phi265454多次定位到且貢獻率較高，說明可能存在某些主效基因在兩個時期耐冷過程均起到重要作用，并且加密標記后定位結(jié)果也驗

5、證了這一結(jié)論;然而，還有大多數(shù)位點只分別控制萌發(fā)期（2個）和苗期（9個）耐冷性，這一結(jié)果反映了這兩個階段的遺傳機制的存在不同。從QTL的作用方式進行分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)QTL(11/14)均表現(xiàn)部分顯性或超顯性效應，表明雜種優(yōu)勢在玉米早期耐冷占據(jù)著重要的地位。
　　3.利用前期苗期耐冷性關聯(lián)分析顯著位點預測到的10個候選基因在兩個親本及其雜種中進行了不同低溫處理時間下的表達量分析。研究發(fā)現(xiàn)，這些候選基因在冷脅迫環(huán)境下均受到不同程度的誘

6、導表達。大部分基因在冷敏感親本K932中沒有受到低溫誘導，而在雜種中大部分基因在冷脅迫處理后明顯上升表達，低溫也誘導了少數(shù)基因在耐冷親本中的上升表達，這一結(jié)果進一步表明雜種優(yōu)勢的在玉米苗期耐冷中的重要作用。
　　總之，玉米的耐冷性是受多基因控制的數(shù)量性狀，早期不同生長階段的遺傳基礎不同，但雜種優(yōu)勢在兩個階段耐冷中發(fā)揮重要作用。同時，本研究獲得的與耐冷基因緊密連鎖的分子標記可為后期精細定位和克隆主效耐冷QTL以及玉米耐冷分子標記輔助