玉米耐深播性状的基因/QTL精细定位及位点互作效应研究

北方春季干旱少雨是玉米种子难于出苗的主要原因，耐深播玉米在干旱条件下可利用土壤深层水分萌发出苗。因此，研究玉米耐深播机制，定位耐深播基因/QTL，对培育耐深播玉米新品种、减少干旱损失具有重大意义。本研究将在已有工作的基础上，继续深入研究玉米自交系3681-4耐深播的遗传基础，发掘与耐深播主效QTLs紧密连锁的分子标记。在初定位结果基础上，用X178为轮回亲本进行回交，利用分子标记辅助选择并结合耐深播性状的表型鉴定筛选回交后代，获得以X 178为遗传背景的耐深播近等基因系，然后利用这些近等基因系研究耐深播QTL位点之间的互作。我们还利用高世代回交分离群体如BC4F2群体对玉米耐深播主效QTL位点进行精细定位，为进一步克隆控制玉米耐深播性状的基因奠定基础；同时为抗旱耐深播玉米的分子育种提供新的途径和理论依据。

摘要.具备深播出苗能力的玉米种子可以吸收土壤深层水分，克服播种期表层土壤干旱种子不能及时播种的问题。因此对玉米的耐深播性状进行研究具有重要的理论意义和应用价值。本研究的目的是，利用耐深播与不耐深播的玉米自交系杂交，构建F2群体并对耐深播性状进行QTL定位。.对耐深播相关的8个性状进行初定位：研究发现中胚轴是唯一一个随着播种深度增加而伸长的幼苗器官，通过相关分析确认了中胚轴是决定玉米耐深播能力的主要因素。利用179个标记对由221个个体组成的F2群体进行QTL定位，共计检测到控制10cm深播条件下的QTL9个和20cm深播条件下的QTL20个，分布于除第5条染色体外的其他9条染色体上，主要集中于9个染色体区域，解释的表型变异从3.41%到20.20%不等。.控制20cm深播条件下中胚轴长度主效QTL的验证：本研究构建了控制20cm深播条件下中胚轴长度的主效QTL（即qMES20-10）处于分离状态的群体1个，目标QTL在这个群体中所解释的表型变异为67.53%，在bnlg1028位置上具有3681-4带型的个体中胚轴普遍比具有178带型的个体中胚轴长。虽然不能在这个群体中发现符合孟德尔分离规律的现象，但是可以证明目标QTL的存在，并且确认了目标QTL位于分子标记umc1506-bnlg1028之间。.同时对另外一个控制中胚轴长度主效QTL，qMES20-3进行验证，构建高代代换系，依据基因型分三组后，三组之间中胚轴长差异极显著。对两组纯合基因型材料进行转录组测序（RNA-seq），仅有232个差异表达基因，同时结果分析表明植物激素GA可能参与了控制中胚轴伸长，进而影响玉米的耐深播能力，但GA合成相关基因在长中胚轴材料中表达量较低，可能长中胚轴材料对GA较敏感，又或者短中胚轴中GA含量少，存在反馈调节作用。.利用高代群体对qMES20-3进行精细定位，此QLT定位于三号染色体的着丝粒附近，位于SSR标记bnlg2047和BAC上SSR标记AC204286-1之间，其物理距离是17Mb，至少有281个基因。