【摘 要】
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倒伏一直是影响玉米高产、稳产,制约机械化收获的重要因素。玉米抗倒性的相关性状分为茎秆的形态学特性、力学性状、化学组成以及解剖特性等。随着测序技术的发展,全基因组关联分析与BSA-seq结合在一起,能够快速简单地定位到重要目标性状位点和基因。本研究利用自然群体,对抗倒伏相关性状进行多元统计分析,对维管束性状中的极端亲本杂交构建F2群体,对亲本和两个极端表型子代混池进行BSA分析,与全基因组关联分析方
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倒伏一直是影响玉米高产、稳产,制约机械化收获的重要因素。玉米抗倒性的相关性状分为茎秆的形态学特性、力学性状、化学组成以及解剖特性等。随着测序技术的发展,全基因组关联分析与BSA-seq结合在一起,能够快速简单地定位到重要目标性状位点和基因。本研究利用自然群体,对抗倒伏相关性状进行多元统计分析,对维管束性状中的极端亲本杂交构建F2群体,对亲本和两个极端表型子代混池进行BSA分析,与全基因组关联分析方法比较,定位并筛选出与玉米抗倒伏性状密切相关的基因。主要研究结果如下:1.对玉米抗倒伏相关性状进行多元统计分析,综合评价玉米自交系的抗倒伏性。相关性分析的结果表明,17个性状间存在不同程度的相关性。主成分分析的结果表明,前6个主成分代表了玉米自交系的79.134%的信息,其贡献率分别为20.768%、18.124%、14.093%、11.173%、8.655%和6.321%。聚类分析的结果表明,玉米自交系被聚为5大类。判别分析验证了聚类分析结果的可靠性。进一步利用岭回归筛选出弯折强度,穗位高,纤维素含量,小维管束数目和横截面积5个性状,建立了可靠的玉米自交系抗倒伏性评价回归模型。2.基于GBS基因型分析得到的覆盖全基因组的83 057个SNP标记,对248份玉米自交系的维管束相关性状进行全基因组关联分析。共定位到123个关联SNP,与NSVB、NLVB、ASVB、ALVB 和 CSA 关联的 SNP 分别为 19、33、11、33 和 27 个,SNP对表型变异的贡献率的变化范围为0.00%-43.86%。相同性状在不同环境下共定位到了 8个共位点,不同性状间共定位到了 3个共位点。3.在maizeGDB网站的B73 AGPV2参考基因组图谱上,查找显著SNP上下游120kb范围内的候选基因。这些候选基因可分为14个生物学过程、3个细胞成分和8个分子功能。对于候选基因的KEGG分析,共鉴定了 10条通路。最后,发现了 5个与维管发育有关的基因,3个与细胞壁有关的基因和2个与茎的机械强度有关的基因。4.对亲本黄早4和KP3130,以及高、低表型单株DNA混池共4个样品进行BSA-seq分析,发现Q30均大于89%,各样品与参考基因组B73v4比对效率均大于92%,数据质量可靠。基于ED和SNP-index的关联算法,最终其交集区间定位在1号和5号染色体上,大小分别为42.89Mb和9.64Mb。5.基于GWAS和BSA-seq结果比较分析,共发现8个SNP位于F2群体中单一算法的区间范围内,3个SNP位于F2群体中2种算法的交集区间内,同时鉴定出5个候选基因与维管束相关。本研究建立一套准确评价玉米自交系抗倒性的数学模型,采用GWAS与BSA-seq相结合的方法对维管束相关性状进行定位分析,挖掘相关遗传位点和候选基因,为玉米抗倒遗传改良和分子标记育种提供理论基础。
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