【摘要】：玉米(Zea mays L.)是世界第一大糧食作物,也是重要的飼料來源。玉米莖稈細胞壁組分不僅對抗倒伏性起著重要的作用,也對飼用玉米的適口性和消化率有深遠的影響。所以研究玉米莖稈細胞壁組分及消化率的遺傳機理對培育優(yōu)良飼用玉米品種具有重要意義。本研究以2個重組自交系群體(群體I:B73×By804,群體II:鄭58×HD568)和包含來自于全球368份玉米自交系的關(guān)聯(lián)群體為遺傳材料,應(yīng)用連鎖分析及全基因組關(guān)聯(lián)分析方法分析了玉米莖稈細胞壁組分及消化率性狀的遺傳機理,為飼用玉米育種提供一定理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:1、兩個環(huán)境調(diào)查RIL群體6個發(fā)育時期細胞壁組分及消化率性狀表型并進行分析。結(jié)果表明,各性狀間呈現(xiàn)極顯著相關(guān),并且受到遺傳及環(huán)境因素的顯著影響。隨著玉米生長及成熟,兩群體中ADF和NDF平均含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢,ADL平均含量整體趨勢下降,IVDMD和IVNDFD的平均表現(xiàn)都是先降低后升高,群體I中CEL平均含量沒有明顯的規(guī)律性,群體II中CEL平均含量在前五個時期沒有明顯變化,在成熟期有所下降。2、在群體I中應(yīng)用包含756個SNP標記,總長為1607.71cM的遺傳圖譜,并基于完備區(qū)間作圖法進行QTL定位。6個時期共檢測到72個控制玉米細胞壁組分及消化率的QTL,分布在38個染色體區(qū)域。其中控制ADF、NDF、ADL、CEL含量、IVDMD及IVNDFD的QTL分別為15、20、11、10、13和3個,單個QTL解釋的表型變異范圍是1.52%-20.01%,約27.8%(20/72)的QTL解釋大于10%的表型變異,約72.2%(52/72)的QTL解釋小于10%的表型變異,這表明細胞壁組分及消化率的性狀表現(xiàn)受少數(shù)主效QTL和大量的微效QTL控制。3、在群體II中應(yīng)用包含1358個SNP標記,總長為1985.21cM的遺傳連鎖圖譜,并基于完備區(qū)間作圖法進行QTL定位。6個時期共檢測到119個控制玉米細胞壁組分及消化率的QTL,分布在68個染色體區(qū)域。其中控制ADF、NDF、ADL、CEL含量、IVDMD及IVNDFD的QTL分別為17、17、19、16、23和27個,單個QTL解釋1.62%-18.64%的表型變異,約14.3%(17/119)的QTL解釋大于10%的表型變異,約85.7%(102/119)的QTL解釋小于10%的表型變異。4、調(diào)查包含368份玉米自交系的關(guān)聯(lián)群體在7個環(huán)境中6個細胞壁組分及消化率性狀的表型,與DNA芯片平臺和RNA測序技術(shù)獲得的最小等位基因頻率大于0.05的559285個SNP標記相結(jié)合,應(yīng)用考慮群體結(jié)構(gòu)和親緣關(guān)系的混合線性模型對6個細胞壁相關(guān)性狀進行全基因組關(guān)聯(lián)分析。在P1×10-4和RMIP(隨機抽樣模型包含概率)≥0.1的水平下共檢測到102個和31個分別與細胞壁組分和消化率顯著關(guān)聯(lián)的位點,每個位點可以解釋4.2%-6.7%的表型變異。對這些位點的候選基因進行了功能注釋,發(fā)現(xiàn)了1個木質(zhì)素生物合成代謝途徑中的關(guān)鍵酶基因ZmC3H2。同時將關(guān)聯(lián)分析結(jié)果與連鎖分析結(jié)果進行對比發(fā)現(xiàn)了一些與目標顯著關(guān)聯(lián)的位點位于QTL分布的熱點區(qū)域。5、熒光定量實驗結(jié)果表明,ZmC3H2及其同源基因ZmC3H1在玉米根、雌穗、雄穗、葉片及莖稈中均有表達,兩基因在各組織中的相對表達量差異顯著。同時,構(gòu)建了ZmC3H1和ZmC3H2的基因編輯載體,獲得了編輯成功的轉(zhuǎn)基因T0代植株的種子。
【圖文】：

圖 2.1 群體 I 在吐絲期莖稈細胞壁相關(guān)性狀的次數(shù)分布圖Fig.2.1 Distribution of cell wall-related traits of the stalk of population I at the silking stage

圖 2.1 群體 I 在吐絲期莖稈細胞壁相關(guān)性狀的次數(shù)分布圖Fig.2.1 Distribution of cell wall-related traits of the stalk of population I at the silking stage
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S513

【參考文獻】

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本文編號：2686819