玉米强优势组合重要性状杂种优势遗传基础研究

玉米是重要的粮、经、饲兼用作物,在我国农业国民经济中占有重要地位。玉米是世界上最早利用杂种优势的作物之一,利用杂种优势大幅度提高玉米单产已经成为一种行之有效的育种方法。近百年来,杂种优势遗传机理的研究水平一直落后于对其在生产上的利用程度,这种杂种优势理论研究滞后于生产实践的局面势必影响杂种优势在现实中的进一步大规模利用,因此,广泛开展玉米杂种优势遗传基础的研究和探讨具有十分重要的理论价值和现实意义。传统数量遗传学的研究方法存在种种弊端,如,它只能研究基因的总体效应,而无法知道控制目标性状的基因数目、基因在染色体上的分布、单个基因的遗传效应以及基因的作用方式等遗传信息。20世纪80年代以来,分子标记技术的诞生及发展为杂种优势遗传基础的深入研究提供了有力工具,并为全面剖析数量性状遗传基础的各种遗传效应提供了可能。 本研究的目的在于:1)在DNA水平上,以玉米强优势组合（黄早四×Mol7）的191个F2单株为构图群体,用以获得QTL分析所需要的室内分子标记数据;相应184个F2:3家系的两年3点数据,用以获得QTL分析所需要的的重要性状的田间表型数据,利用两部分数据结合QTL分析软件,综合剖析影响玉米重要农艺性状和产量性状的各种遗传组分及其相对贡献的大小,进而探讨玉米产量性状杂种优势的遗传基础。2)在RNA水平上,研究亲本和F1基因差异表达模式,探讨表达水平上,基因差异表达与杂种优势形成的关系。本研究获得了许多有意义的研究结果,概述如下: 1.以黄早四×Mol7自交形成的191个F2单株为作图群体,利用240对SSR引物和280对AFLP选扩引物在亲本黄早四和Mol7之间进行多态性的检测,筛选出91对SSR引物和20对AFLP选扩引物用于F2群体分析,利用上述引物组合共检测到248个多态性标记位点,其中的218个标记参与构建了玉米分子连锁图谱,该图谱覆盖基因组全长2015.5cM,标记间平均间距9.69cM。发现了多个分子标记的偏分离热点区域,探讨了标记偏分离的原因及其对QTL定位的影响。同时,对准确判别标记基因型的技术策略提出了一些有意义的个人见解,阐述了利用SSR和AFLP标记在基因组扩增区域和技术原理上的互补特点构建高密度分子标记连锁图谱的的高效性。 2.以玉米成株期的株高和穗位高为模式性状,采用基于混合线性模型的复合区间作图法和相应的作图软件QTLmapper/V2.0,在顺义和昌平点共定位了7个株高和6个穗位高QTL;检测到18对控制株高和13对控制穗位高的上位性互作位点;同时发现了与环境存在显著互作的6个株高和8个穗位高单位点标记区域以及4对株高和4对穗位高上位性区域。分析了各种遗传因素在株高和穗位高遗传基础中的相对作用大小,指出了加性、显性和上位性