本文關(guān)鍵詞：玉米單倍體自然加倍遺傳及育性恢復(fù)主效QTL定位研究

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【摘要】：雙單倍體(doubled haploid,DH)育種能夠顯著縮短選系時(shí)間,并且能夠加快育種進(jìn)程,被認(rèn)為是現(xiàn)代玉米育種的關(guān)鍵技術(shù)之一。但長(zhǎng)久以來單倍體技術(shù)的廣泛推廣主要受到很低的單倍體自然加倍率的影響,而其核心限制因素主要是較低的雄穗自然加倍率,即雄穗育性自然恢復(fù)效率,在非人工處理的情況下,玉米單倍體雄穗育性恢復(fù)效率往往不到10%。而且以往的研究還發(fā)現(xiàn)玉米單倍體的雄穗育性恢復(fù)能力與遺傳因素顯著相關(guān)。因此,深入細(xì)致地進(jìn)行單倍體雄穗育性恢復(fù)的遺傳研究,挖掘控制單倍體雄穗育性恢復(fù)的主效QTL是提高單倍體自然加倍效率的關(guān)鍵。本研究通過系統(tǒng)分析玉米單倍體育性恢復(fù)遺傳特征,深入發(fā)掘相關(guān)QTL位點(diǎn),將為分子標(biāo)記輔助選擇選育高通量DH系提供有效的功能標(biāo)記,最終為開展規(guī)�；疍H育種的分子生物學(xué)研究提供科學(xué)依據(jù)。本研究主要結(jié)果如下:(1)利用高頻單倍體雄穗育性恢復(fù)自交系豫87-1和4F1分別與低頻育性恢復(fù)自交系鄭58構(gòu)建不同遺傳背景的單倍體群體,對(duì)田間單倍體雄穗露藥得分(Anther emergence score,AES)進(jìn)行調(diào)查,選擇散粉表型最好的單株(AES為1),結(jié)合SSR分子標(biāo)記,利用偏分離定位的方法,對(duì)單倍體雄穗育性恢復(fù)性狀進(jìn)行遺傳研究。通過多年多點(diǎn)的實(shí)驗(yàn),在豫87-1/鄭58群體初步定位到四個(gè)與單倍體雄穗育性恢復(fù)相關(guān)的QTL位點(diǎn),分別位于玉米第1、3、4和6號(hào)染色體上。除了qhmf1來自于低頻育性恢復(fù)材料鄭58外,其余三個(gè)QTL位點(diǎn)都來自于高頻育性恢復(fù)材料。在這些位點(diǎn)當(dāng)中,qhmf1、qhmf2和qhmf4均能在4F1/鄭58單倍體群體中檢測(cè)到,而且位于六號(hào)染色體的qhmf4位點(diǎn)在兩個(gè)群體中偏分離表現(xiàn)最顯著,因此qhmf4被認(rèn)為是控制單倍體雄穗育性恢復(fù)的關(guān)鍵位點(diǎn)。與此同時(shí),本研究還利用單倍體群體偏分離定位的方法,在相同遺傳背景材料中對(duì)已經(jīng)定位的控制株高的QTL位點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證,證明了單倍體偏分離方法的有效性。(2)在qhmf4初定位的研究基礎(chǔ)上,通過繼續(xù)利用豫87-1和鄭58組配的不同世代的單倍體回交群體(Haploid Backcross,HB),結(jié)合雙親序列特征開發(fā)的10個(gè)InDel分子標(biāo)記和基于子代測(cè)驗(yàn)的精細(xì)定位策略,最終將qhmf4定位在標(biāo)記IND1658和IND167之間,兩個(gè)標(biāo)記之間的物理距離大約為1.2Mb。通過對(duì)此區(qū)間的候選基因進(jìn)行生物信息學(xué)分析,認(rèn)為控制第一次減數(shù)分裂缺失基因afd1是最可能的候選基因。(3)通過對(duì)國外主要遺傳材料進(jìn)行篩選,得到高頻單倍體雄穗育性恢復(fù)材料GF1和低頻單倍體雄穗育性恢復(fù)材料GF3和GF5,對(duì)單倍體雄穗育性恢復(fù)進(jìn)行遺傳研究。通過組配GF1/GF3的F1單倍體分離群體,結(jié)合6K SNP芯片分子標(biāo)記和SSR標(biāo)記,利用偏分離定位的方法和復(fù)合區(qū)間作圖法,在玉米第1、5和6號(hào)染色體上分別定位到三個(gè)與玉米單倍體雄穗育性恢復(fù)相關(guān)的QTL位點(diǎn),其中位于5號(hào)染色體的qshgd1為主效位點(diǎn),該位點(diǎn)在GF5與GF1組配的F1單倍體群體中得到驗(yàn)證。以上定位結(jié)果說明單倍體雄穗育性恢復(fù)受到多個(gè)QTL位點(diǎn)的影響。(4)利用正常二倍體花粉對(duì)國內(nèi)22個(gè)主要骨干自交系來源的單倍體雌穗進(jìn)行多次授粉,根據(jù)結(jié)實(shí)株率和平均結(jié)實(shí)籽粒數(shù)評(píng)價(jià)單倍體雌穗育性恢復(fù)能力,結(jié)果表明單倍體雌穗育性恢復(fù)也同樣受到基因型的顯著影響。單倍體雌穗平均結(jié)實(shí)株率是89.54%,變異范圍是73.56-99.18%;單倍體雌穗平均結(jié)實(shí)籽粒數(shù)是15.4,變異范圍是2.67-59.82。對(duì)廣義遺傳率進(jìn)行估計(jì),單倍體雌穗結(jié)實(shí)株率的遺傳率為0.67,平均結(jié)實(shí)籽粒數(shù)的遺傳率為0.86。利用聚類分析進(jìn)行多重比較,發(fā)現(xiàn)在檢測(cè)的22個(gè)自交系材料中,B73的單倍體雌穗育性恢復(fù)能力較其他材料強(qiáng),雜種優(yōu)勢(shì)類群中瑞德類群的單倍體雌穗育性恢復(fù)能力普遍較好。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S513

【參考文獻(xiàn)】

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號(hào)：1274134