利用GWAS解析玉米生理成熟期籽粒脱水性状的遗传基础

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玉米是我国种植面积最广的粮食作物,也是我国最重要的经济作物。随着农业机械化的逐渐普及,玉米种植全程机械化已经成为一种普遍的趋势,我国的大部分地区已经实现了玉米的机械化生产。但是玉米籽粒的含水量作为限制玉米机械化收获的最主要因素,降低收获时玉米籽粒的含水量已经成为育种家们最为关注的问题,因此培育出脱水速率快,收获时含水量低的玉米品种成为目前玉米育种的主要任务。由于玉米籽粒脱水是由多个基因控制,利用传统的育种方法周期较长,需要经过多年的人工选育,前人的研究主要集中于脱水速率的表型性状的研究,因此利用全基因组关联分析技术找到控制玉米籽粒脱水的基因具有十分重要的意义。本试验利用具有广泛多态性的522份玉米自交系构建自然群体,测量黑层出现时以及收获时玉米籽粒的含水量,计算生理成熟后玉米籽粒的脱水速率,挖掘控制玉米籽粒脱水速率的候选基因,为快速筛选并获得生理成熟后籽粒脱水速率快,含水量低的玉米品种提供理论依据。本研究的主要结果为:1.玉米籽粒含水量在关联群体的遗传基础在辽宁沈抚和海南乐东两地测量玉米籽粒黑层出现时和收获时的玉米籽粒含水量的表型数据,经过对含水量的表型数据分析可知,玉米籽粒在辽宁沈抚和海南乐东的表型数据均呈现正态分布,这两个地点的遗传力分别为0.61和0.62,呈现中等遗传力。将两个时期的数据进行关联分析作图,将阈值设为4时,有3个SNP位点被检测到,分别位于7号染色体上和10号染色体上。共定位到7个有功能注释基因位点,他们分别为合成代谢、信号转导、氧化还原反应、转录调控以及分泌等功能,直接或者间接的作用于玉米籽粒含水量。2.玉米籽粒脱水速率在关联群体的遗传基础将测量的两次玉米籽粒含水量做差除以两次测量之间相差的时间,计算得到玉米籽粒生理成熟期籽粒脱水速率,并且对脱水速率利用SPSS软件进行正态分布检验,结果显示,玉米籽粒生理成熟期的脱水速率呈现正态分布的规律,属于数量性状,广义遗传力为0.31。对辽宁玉米籽粒脱水速率进行关联作图,将阈值设为4时,共检测到11个SNP,它们分别位于1、7、9、10号染色体上。对海南乐东玉米籽粒脱水速率进行关联作图,将阈值设为4时,共检测到4个SNP位点,它们分别位于7、10号染色体上。将两地的脱水速率进行跨区域的关联作图,将阈值设为4时,共有3个SNP位点被找到,他们都位于7号染色体上。脱水速率性状共定位到46个基因位点,他们分别为合成代谢、信号转导、氧化还原反应、转录调控以及分泌等功能,直接或者间接的作用于玉米籽粒脱水速率。
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