基于杂交种群体的玉米产量及其配合力的全基因组关联分析

【目的】通过分析陕A群和陕B群选育自交系组配的杂交种产量,评估自交系的配合力,并开展以产量和配合力为目标性状的全基因组关联分析,挖掘产量及其配合力的关联位点,为陕A群和陕B群选育玉米自交系的改良及育种中的应用提供依据。【方法】基于NCⅡ遗传设计,以陕A群和陕B群选育的85份优良玉米自交系为亲本,构建包含246份F1的杂交种群体,在3个环境下进行产量测试,并评估产量的一般配合力和特殊配合力;利用6H90K芯片进行亲本基因型检测,获得63 879个高质量SNP标记,并进行群体遗传特征分析,在杂交种群体推测出高质量SNP标记55 951个,采用加性模型和非加性模型对杂交种产量、一般配合力和特殊配合力开展了全基因组关联分析,并基于B73参考基因组对显著关联SNPs内的基因进行挖掘和功能注释。【结果】3个环境下的产量表现符合正态分布且变异广泛,产量广义遗传力为59.04%,环境效应显著;杂交种产量、一般配合力和特殊配合力三者之间均达到极显著相关性,杂交种产量与特殊配合力的相关性(r=0.95)大于与一般配合力的相关性(r=0.62);陕A群与陕B群遗传特征具有一定差异,陕A群具有较高的一般配合力。全基因组关联分析分别检测到7、5和9个SNP与杂交种产量、一般配合力和特殊配合力显著相关(-log10(P)>3.86),其中4个SNP为杂交种产量和特殊配合力共定位,最终锚定了17个关联SNP。对不同性状关联位点的优势等位基因型分析发现,4个GCA关联SNP受加性效应控制,F1产量BLUE关联位点可分为4种表现形式,以显性效应为主,其杂合基因型为最优等位基因型或次优等位基因型。通过功能注释发现,候选基因在玉米生长发育和籽粒建成中特异表达,例如GRMZM2G165828、GRMZM2G057557均与玉米籽粒发育相关。【结论】一般配合力和特殊配合力共同影响杂交种的产量,特殊配合力效应影响更大;一般配合力和特殊配合力具有不同的遗传基础,可通过有利等位基因聚集提高一般配合力。在F1杂交种群体采用全基因组关联分析策略可开展配合力相关遗传解析,挖掘产量及其配合力相关遗传位点,可加速关联位点在分子育种中的应用。

陕A群和陕B群选育玉米自交系的子粒脱水特性研究

以陕A群、陕B群选育11份不同熟期玉米自交系为材料,通过播期调整使所有材料同天授粉,同时利用烘箱法和电子水分测量仪法测定不同时期玉米子粒含水率,分析子粒水分动态变化规律和子粒脱水特性。通过比较分析两种方法,发现授粉35DAP后两种方法测定的子粒水分含量显著相关(P<0.05),此阶段电子水分测量仪法可替代烘箱法。聚类分析显示,可将11个试验材料划分为5种脱水类型,KB182和KA225为早熟脱水快型;KB207属于早熟脱水慢型;中熟材料KB089、KA147和XCA-1属于渐进脱水型;KA105属于晚熟脱水快型,KA327、2082和KB020属于晚熟脱水慢型。中熟材料KB089和晚熟材料KA105在同一熟期材料中达到最大灌浆速率所需时间较短,具有较快的灌浆速率且生理成熟期后脱水速率快的特点,可作为高产宜机收品种选育的优异种质应用于育种实践。