雜種優(yōu)勢是常見的遺傳學(xué)現(xiàn)象,研究雜種優(yōu)勢作用機(jī)制可以促進(jìn)遺傳育種進(jìn)程。前期關(guān)于玉米雜種優(yōu)勢的研究受群體類型、群體大小以及分子標(biāo)記密度的影響,構(gòu)建的遺傳圖譜分辨率低,定位到的雜種優(yōu)勢QTL區(qū)間范圍大,鑒定到的雜種優(yōu)勢位點(diǎn)的位置不夠精確,因此不能在全基因組范圍內(nèi)識(shí)別關(guān)鍵的雜種優(yōu)勢位點(diǎn)以及關(guān)鍵候選基因。本研究使用三個(gè)具有代表性的玉米雜交組合Zheng58×Chang7-2、B73×Mo17和C428×C434作為研究材料,構(gòu)建了群體總量為5360株的F₂代雜種優(yōu)勢群體。利用全基因組測序的方法對每個(gè)單株進(jìn)行全基因組低豐度測序,獲得具有高度多態(tài)性的SNP位點(diǎn),構(gòu)建高密度遺傳連鎖圖譜。同時(shí),對三套雜種優(yōu)勢群體的親本、F₁和F₂單株進(jìn)行表型鑒定,獲得19個(gè)與雜種優(yōu)勢相關(guān)的農(nóng)藝性狀的表型數(shù)據(jù),利用復(fù)合區(qū)間作圖的方法鑒定控制表型性狀的QTL位點(diǎn)。在三套雜種優(yōu)勢群體中總共發(fā)現(xiàn)了628個(gè)關(guān)鍵的QTLs位點(diǎn)（三套群體分別鑒定到256、214、158個(gè)QTLs）。結(jié)合基因組數(shù)據(jù)以及表型數(shù)據(jù)進(jìn)行QTL位點(diǎn)的遺傳效應(yīng)分析,發(fā)現(xiàn)絕大部分位點(diǎn)表現(xiàn)為完全-... 

【文章來源】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國玉米品種每公頃的平均產(chǎn)量(Hochholdingeretal.,2018)

利用三套玉米雜交群體對雜種優(yōu)勢位點(diǎn)進(jìn)行定位及遺傳解析6圖1-2雜種優(yōu)勢在玉米不同表型性狀上的表現(xiàn)(Hochholdingeretal.,2018)Fig.1-2Themanifestationofheterosiswithrespecttodifferentphenotypictraitsofmaize(Hochholdingeretal.,2018)遺傳背景存在差異的父本和母本通過雜交過程產(chǎn)生的子代在環(huán)境適應(yīng)能力、耐脅迫能力、個(gè)體代謝速度、個(gè)體發(fā)育能力以及產(chǎn)量潛力上均超越親本，1908年，科學(xué)家Shull率先描述了雜種優(yōu)勢的概念(Shull,1908；Molletal.,1965)。親本產(chǎn)生的配子以及配子結(jié)合形成的合子，在結(jié)構(gòu)上存在很大差異，所以造成雜交子代在某些性能上優(yōu)于親本，從而呈現(xiàn)出雜種優(yōu)勢現(xiàn)象(Huaetal.,2003)。在雜種優(yōu)勢的研究過程中，科學(xué)家們對其形成的理論基礎(chǔ)開展了多方面、大規(guī)模的探索，但是雜種優(yōu)勢并不是由單一基因控制的，其具體的作用機(jī)制復(fù)雜，受到環(huán)境、遺傳等多種因素的影響。因此，目前已有的研究結(jié)果對于雜種優(yōu)勢的解析僅僅從單一或少數(shù)幾個(gè)方面進(jìn)行了初步解釋，詳細(xì)的雜種優(yōu)勢遺傳機(jī)制和分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)尚不清楚(Studer,1994)。1.3雜種優(yōu)勢遺傳理論基礎(chǔ)研究雜種優(yōu)勢對于提高作物的產(chǎn)量和增加社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。因此，在作物種植以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，雜種優(yōu)勢原理已經(jīng)被廣泛應(yīng)用(Wangetal.,2019)，但是具體的雜種優(yōu)勢遺傳調(diào)控機(jī)制尚不清楚。早期關(guān)于雜種優(yōu)勢的研究主要體現(xiàn)在理論層面，其中顯性假說、超顯性假說和上位性假說是三個(gè)最經(jīng)典的并被廣泛認(rèn)可的雜種優(yōu)勢假說，它們分別從不同角度解釋了雜種優(yōu)勢可能的形成機(jī)制(Liangetal.,2015；Shangetal.,2015)。除此之外，在近些年的研究與探索中，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)除了三個(gè)經(jīng)典假說之外基因表達(dá)調(diào)控也是影響雜種優(yōu)勢形成的關(guān)鍵，基因在不同表達(dá)水平上的表達(dá)差異以及具有差異性表達(dá)的?

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文9圖1-3解釋雜種優(yōu)勢機(jī)制的三個(gè)假說(Fujimotoetal.,2018)（A）顯性假說作用模式；（B）超顯性假說作用模式；（C）上位性假說作用模式。Fig.1-3Threehypothesestoexplainthegeneticmechanismofheterosis(Fujimotoetal.,2018)(A)Thedominancehypothesismodel.(B)Theoverdominancehypothesismodel.(C)Theepistasishypothesismodel.1.3.4等位基因特異性表達(dá)對雜種優(yōu)勢的影響近年來，一些研究結(jié)果認(rèn)為等位基因的特異性表達(dá)（ASE，AlleleSpecificExpression）或者是雜交種的兩個(gè)親本的等位基因表達(dá)水平之間的不平衡是形成雜種優(yōu)勢的關(guān)鍵（圖1-4）(Guoetal.,2003；Pascholdetal.,2012)。在形成雜種優(yōu)勢的過程中，等位基因特異性表達(dá)是因?yàn)閬碜愿改赣H本基因組的基因調(diào)節(jié)序列發(fā)生變化，使雜交子代優(yōu)先表達(dá)某些特殊的親本等位基因(Gauretal.,2013；SpringerandStupar2007a；Guoetal.,2004)。ASE基因引起的表達(dá)差異可能導(dǎo)致雜交子代表型發(fā)生變異，該現(xiàn)象已經(jīng)在玉米、水稻等多種作物中被揭示(Guoetal.,2008)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）在作物農(nóng)藝性狀研究中的應(yīng)用[J]. 姜洪真,馬伯軍,錢前,高振宇.  農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(07)
[2]玉米種質(zhì)改良與相關(guān)理論研究進(jìn)展[J]. 張世煌,田清震,李新海,李明順,謝傳曉.  玉米科學(xué). 2006(01)



本文編號(hào)：3364703