玉米雄穗主轴长和分枝数QTL定位

合理的雄穗结构在协调玉米株型、增加生物产量方面具有重要的意义,而雄穗结构的2个重要指标分别是雄穗主轴长和分枝数。本研究利用玉米雄穗主轴长和分枝数具有显著差异的自交系Y915和郑58构建重组自交系(RIL)群体,在连续自交6代后,利用高密度分子遗传图谱在3个环境(2020年春扬州、2021年春扬州和2021年夏镇江)对玉米雄穗主轴长(TL)和分枝数(TBN)进行QTL分析。结果共检测到6个雄穗主轴长QTLs,分布于1号、8号和10号染色体上,贡献了5.10%~14.63%的表型变异;4个雄穗分枝数相关性状QTLs,分布于1号、4号和6号染色体,贡献了5.69%~10.56%的表型变异。其中在多个环境下检测到qTBN1-1位点,并且此区间上还有1个控制雄穗主轴长的位点qTL1-1。本研究将为挖掘玉米雄穗主轴长和分枝数基因和分子标记辅助品种改良提供参考。

玉米雄穗分枝数与主轴长的QTL鉴定

在包含103个SSR标记的连锁图谱基础上,运用复合区间作图法检测玉米组合(N87-1×9526)F3家系在正常与干旱胁迫环境下的雄穗分枝数与主轴长性状QTL。雄穗分枝数在正常环境下被检测到2个QTL座位,分别位于第5和7连锁群上;在胁迫环境下被检测到4个QTL座位分别位于2、5、7和10连锁群上,其中位于第5和7连锁群上的QTL不仅具有一致性而且与本作图群体中曾检测到的耐旱相关性状QTL存在连锁。雄穗主轴长在正常环境下被检测到2个QTL位于第2和第6连锁群上,在干旱胁迫环境下被检测到了3个QTL分别于第2、4和10连锁群上,其中位于第2染色体上的QTL是两种环境下所共同检测到的QTL。分析QTL的遗传作用方式表明,雄穗分枝数以部分加性效应为主,而雄主轴长全部表现为显性和超显性。

基于SNP遗传图谱定位玉米雄穗分枝数和主轴长QTLs

以玉米雄穗分枝数差异显著的自交系豫086(分枝数多)和豫M 1-7(分枝数少)杂交获得F1,通过单粒传法获得含177个株系的F7 RIL群体。以玉米10 kb SNP芯片进行RIL群体基因分型,构建高密度遗传图谱,并利用QTL Cartographer 2.5对郑州和海南2个环境下玉米雄穗分支数(Tassel branch number,TBN)和玉米雄穗主轴长(Total tassel length,TTL)进行QTL分析。结果表明,构建的高密度遗传图谱覆盖玉米10条染色体,包含1 792个簇,覆盖基因组长度为2 109.45 cM,相邻簇之间平均距离为1.18 cM。在此图谱基础上采用复合区间作图法,在2个环境下共检测到了24个雄穗相关性状QTLs。其中7个与TBN相关QTL分布于第3, 8和10条染色体上,单个QTL的表型变异范围是6.74%~13.88%;其余17个为与TTL相关QTL,位于第1,3,5,6,8和9染色体上,单个QTL位点可解释5.59%~18.66%的表型变异。在2个环境下检测到了一个相同的TTL相关QTL位点(qTTL1-2)和2个既控制TBN又控制TTL的QTL位点(qTBN8郑州,qTTL8郑州;qTBN8-3海南,qTTL8海南)。

不同环境下玉米雄穗分枝数和主轴长的QTL分析

合理的雄穗结构是协调玉米雌雄穗发育和增加产量过程中重要的农艺性状。本研究以掖488×Va35-2构建的230个F_(2:3)家系,结合2个环境下的表型鉴定,运用复合区间作图法(CIM)对不同生态环境下的玉米雄穗分枝数和雄穗主轴长进行QTLs定位和效应分析。结果表明,F2:3家系在单个环境下总共检测到7个雄穗分枝数QTLs和8个雄穗主轴长QTLs,分别位于第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第9和第10号染色体上,且单个QTL的表型贡献率介于3.38%~17.01%之间。其中在2个环境下同时检测到8个稳定表达的s QTLs(包括4个雄穗分枝数s QTLs:3.04 bin的qTBN-Ch.3-1,5.04 bin的qTBN-Ch.5-1,7.02 bin的qTBN-Ch.7-1,9.01-9.02 bin的qTBN-Ch.9-1和4个雄穗主轴长s QTLs:2.05 bin的qTTL-Ch.2-1,3.04 bin的qTTL-Ch.3-2,9.01-9.02 bin的qTTL-Ch.9-1,10.01 bin的qTTL-Ch.10-1)。这些在不同环境下能够稳定存在的s QTLs可为玉米雄穗相关性状的生产应用、精细定位及基因克隆提供有价值的参考。

玉米雄穗相关性状QTL分析

以掖478和齐319构建染色体片段代换系群体(CSSLs),分析石家庄、新乡、昌平、顺义4个地点的雄穗主轴长(TL)和雄穗分枝数(TBN)的表型鉴定数据。结果表明,在2个以上环境中共检测到27个雄穗主轴长QTL,分布在1、2、3、4、5、7、8、9和10号染色体上,其中,1号染色体上雄穗主轴长QTL位点最多;共检测到23个雄穗分枝数QTL,分别位于1、2、4、6、7、8和10号染色体,其中,1号染色体上雄穗分枝数QTL位点最多。验证了北方春玉米环境稳定的3个雄穗主轴长QTL和10个雄穗分枝数QTL,发掘到黄淮海环境特异的5个雄穗主轴长QTL和3个雄穗分枝数QTL。在4个环境下均能检测到5个雄穗主轴长QTL(qTL1-3、qTL1-4、qTL2-1、qTL3和qTL4-2)和1个雄穗分枝数QTL(qTBN1-7),可为控制雄穗主要性状的基因克隆和机理解析提供参考。