基于分子靶点的玉米孤雌生殖单倍体诱导性状高效检测技术研究

In recent years, haploid technology based on biological induction has become the key breeding technology in maize, but developing new high frequency induction lines is the first condition of haploid breeding. The traditional breeding method of haploid induction line is so complex, difficult, low accuracy, much work that the population is little and high frequency induction lines is hard to develop. So it is very urgent to establish an efficient detection technology of the haploid induction rate. In this study, the target gene for haploid induction will been primary and precise mapped to develop function markers by molecular marker technology in maize. In addition, the existing large-effect QTL of maize parthenogenesis haploid induction has been integrated and validated. Eventually we will establish an efficient detection technology of parthenogenesis haploid induction in maize based on molecular target in order to realize efficient selection of haploid induction line in maize breeding. It lays the foundation for cloning gene of haploid induction ability and revealing the mechanism of haploid induction in the future. It is of great significance to effectively carry out the haploid breeding technology and promote the level of maize haploid breeding technology in China.

以生物诱导为基础的单倍体技术近年来已逐步成为玉米育种的关键性技术，而选育新型高频诱导系是单倍体育种的首要条件，但传统的选育方法复杂、困难、准确率低、工作量大，造成选系规模小，群体少，难以高效规模化的选育出高频诱导系，迫切需要建立一种单倍体诱导性状的高效检测技术和方法。 本项目利用SNP分子标记技术对玉米单倍体诱导性状靶点基因进行初级和精细定位，发掘连锁的功能标记，对现有的玉米孤雌生殖单倍体诱导性状主效QTL进行整合和验证，建立一种基于分子靶点的玉米孤雌生殖单倍体诱导性状高效检测的技术方法，实现单倍体诱导系选育进程中诱导性状的高效筛选。这为今后图位克隆诱导基因和揭示玉米单倍体诱导性状机制奠定基础，对有效地应用单倍体育种技术并提升我国玉米单倍体育种技术水平具有重要意义。

以生物诱导为基础的单倍体技术近年来已逐步成为玉米育种的关键性技术，而选育新型高频诱导系是单倍体育种的首要条件。本项目针对传统的选育方法复杂、困难、准确率低、工作量大，造成选系规模小，群体少，难以高效规模化的选育出高频诱导系等问题，利用分子生物学技术研究了单倍体诱导性状的高效检测技术。重要结果如下：. （1）收集了玉米孤雌生殖单倍体诱导性状的主效QTL，并利用群体进行验证，证明了标记选择的有效性；. （2）利用诱导系F2分离群体，构建了一张玉米孤雌生殖单倍体诱导系SNP标记连锁图谱，含有906个SNP标记，图谱总长1425.25cM，平均间距1.89cM。定位了控制单倍体诱导性状的分子靶点13个，发掘连锁标记26个，其中9.01区域的qhir9-2表现加性效应，解释的贡献率平均28.0%，利用BC2群体对该靶点进行了精细定位，鉴定开发实用标记2个。单倍体诱导性状以加性和部分显性效应为主，其中加性效应占绝对优势；. （3）基于SLAF-seq技术对玉米诱导率性状进行关联分析，在第1染色体上获得6个与性状相关的重要候选区域，共注释到618个基因，其中在亲本间存在非同义突变基因2个（GRMZM2G119248_T02和GRMZM2G443525_T02）；. （4）利用发掘的2个功能标记，建立了基于分子靶点的玉米孤雌生殖单倍体诱导性状高效检测技术，该技术流程主要包括提取胚乳DNA、应用规模化分子标记检测技术鉴定基因型、对含目标基因的种子包衣种植、测验种测配、综合性状筛选；. （5）应用单倍体诱导性状高效检测技术，辅助创制出诱导率10.12%、抗病、抗倒伏、熟期适中、易繁殖的单倍体诱导系59-5。.本研究定位的控制单倍体诱导性状的分子靶点，丰富了玉米单倍体诱导遗传研究研究，今后图位克隆诱导基因和揭示玉米单倍体诱导性状机制奠定基础。开发的功能分子标记和建立的检测技术实现了玉米单倍体诱导系选育技术的创新，提高了单倍体诱导系选育进程中诱导性状的筛选效率，对提升我国玉米单倍体育种技术水平具有重要意义。