玉米叶宽的QTL定位及全基因组选择分析

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2023.07.006

新疆农业科学 ›› 2023, Vol. 60 ›› Issue (7): 1606-1613.DOI: 10.6048/j.issn.1001-4330.2023.07.006

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玉米叶宽的QTL定位及全基因组选择分析

陈占辉¹(), 孙强¹, 任姣姣¹(), 黄博文¹, 许加波¹, 杨杰², 吴鹏昊¹()

1.新疆农业大学农学院,乌鲁木齐 830052
2.新疆农业科学院粮食作物研究所,乌鲁木齐 830052

收稿日期:2022-10-30 出版日期:2023-07-20 发布日期:2023-07-11
作者简介:陈占辉(1998-),男,青海海东人,硕士研究生,研究方向为玉米遗传育种,(E-mail)1291607673@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目“玉米生物诱导单倍体母本被诱导关键性状的遗传解析和全基因组选择”(U2003304);国家自然科学基金“玉米田间耐旱性遗传解析及全基因组预测研究”(32001561);国家自然科学基金“玉米单倍体雌穗自然加倍遗传解析及全基因组预测研究”(32060484);自治区天山创新团队“玉米生物育种及配套技术创新团队”(2022D14017);自治区自然科学基金重点基金“基于机器学习多组学技术对玉米大田耐旱的分子基础遗传解析与功能基因挖掘”(2022D01D34);自治区重点研发项目“玉米绿色丰产提质增效技术优化集成及应用-伊犁河谷区玉米绿色高效种植技术研究与示范”(2021B02002-2-2)

QTL mapping and genomic selection of maize leaf width

CHEN Zhanhui¹(), SUN Qiang¹, REN Jiaojiao¹(), HUANG Bowen¹, XU Jiabo¹, YANG Jie², WU Penghao¹()

1. College of Agronomy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052,China
2. Institute of Food Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091,China

Received:2022-10-30 Published:2023-07-20 Online:2023-07-11
Supported by:
National Natural Science Foundation of"Genetic analysis and genome-wide selection of key traits induced by biologically induced haploid female parents in maize"(U2003304);"genetic analysis and genome-wide prediction of drought tolerance in maize field"(32001561);"NATURAL doubling genetic analysis and genome-wide prediction of haploid femaleears in maize"(32060484);Tianshan Innovation Team "Corn Biological Breeding and Supporting Technology Innovation Team"(2022D14017);Key Foundation of Autonomous Region "Molecular Genetic Analysis and Functional Gene Mining of Drought resistance in Corn Field based on Machine Learning Multi-omics Technology"(2022D01D34);Key R & D project of the autonomous region "optimization, integration and application of corn green high yield, quality and efficiency improvement technology - research and demonstration of corn green and efficient planting technology in Yili River Valley"(2021b02002-2-2)

摘要/Abstract

摘要：

【目的】分析控制玉米叶宽的关键QTL位点,为选育具有理想株型的玉米奠定基础。【方法】以玉米自交系B73和郑58为亲本构建F_2∶3家系,采用液相48k探针捕获技术检测基因型,对多环境下玉米叶宽表型进行QTL定位和全基因组选择。【结果】叶宽在基因型、环境、基因型与环境的互作变异项都具有显著差异,遗传力为0.39。共检测到12个穗位叶宽相关QTL位点,分别位于第1、3、4、5、8和10号染色体,表型贡献率为3.75%~16.17%。位于bin 1.06和bin 5.01的2个QTL在多环境下被检测到,具有环境稳定性,其中位于bin 5.01的QTL为主效位点,可用于精细定位研究。当SNP标记个数为300、训练群体占总群体50%时即可得到较好的预测精度。【结论】玉米叶宽是由主效多基因控制的,全基因组选择可以加速玉米叶宽性状的选育效率。

关键词: 玉米; 叶宽; 数量性状位点

Abstract:

【Objective】 To carry out ggenetic analysis of the leaf width of maize and detection of major QTL controlling leaf in the hope of providing an important theoretical basis for breeding maize with ideal plant type.【Methods】 In this experiment, the F_2∶3 family was constructed from the maize inbred lines B73 and Zheng 58 which were genotyped by liquid phase 48k probe capture technology and phenotyped in multi-environment trails for QTL mapping and genomic selection.【Results】 The results showed that the leaf width displayed significant differences in genotype, environment, and genotype and environment interaction.The broad-sense heritability was 0.39.A total of 12 QTL distributed on chromosomes 1, 3, 4, 5, 8 and 10 were identified for leaf width.The phenotypic variation explained of each QTL ranged from 3.75% to 16.17%.Two loci, located on bin1.06 and bin5.01, were stable QTL detected in multiple environments.The QTL located on bin 5.01 was a major QTL, which could be used for fine mapping.When the number of SNPs reached 300 and the training population size reached 50%.【Conclusion】 Leaf width is controlled by major polygenes, and genome selection can accelerate the efficiency of leaf wide traits.

Key words: maize; leaf width; QTL

中图分类号:

S513

陈占辉, 孙强, 任姣姣, 黄博文, 许加波, 杨杰, 吴鹏昊. 玉米叶宽的QTL定位及全基因组选择分析[J]. 新疆农业科学, 2023, 60(7): 1606-1613.

CHEN Zhanhui, SUN Qiang, REN Jiaojiao, HUANG Bowen, XU Jiabo, YANG Jie, WU Penghao. QTL mapping and genomic selection of maize leaf width[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2023, 60(7): 1606-1613.

图/表 6

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亲本Parents		环境 Environ- ment	均值 Mean	最小值 Max.	最大值 Min.	标准差 S.D.	变幅 A.O.F	变异系数 CV.	峰度 Kurtosis	偏度 Skewness
郑58	B73	环境 Environ- ment	均值 Mean	最小值 Max.	最大值 Min.	标准差 S.D.	变幅 A.O.F	变异系数 CV.	峰度 Kurtosis	偏度 Skewness
8.02	9.04	海南	8.68	8.55	8.82	0.06	0.27	0.01	0.21	-0.44
		九圣禾	8.04	7.23	8.99	0.31	1.76	0.04	0.09	-0.22
		三坪	7.24	6.96	7.63	0.13	0.67	0.02	0.07	-0.02
		联合	8.00	7.78	8.19	0.07	0.41	0.01	-0.17	-0.11

亲本Parents		环境 Environ- ment	均值 Mean	最小值 Max.	最大值 Min.	标准差 S.D.	变幅 A.O.F	变异系数 CV.	峰度 Kurtosis	偏度 Skewness
郑58	B73	环境 Environ- ment	均值 Mean	最小值 Max.	最大值 Min.	标准差 S.D.	变幅 A.O.F	变异系数 CV.	峰度 Kurtosis	偏度 Skewness
8.02	9.04	海南	8.68	8.55	8.82	0.06	0.27	0.01	0.21	-0.44
		九圣禾	8.04	7.23	8.99	0.31	1.76	0.04	0.09	-0.22
		三坪	7.24	6.96	7.63	0.13	0.67	0.02	0.07	-0.02
		联合	8.00	7.78	8.19	0.07	0.41	0.01	-0.17	-0.11

变异来源 Source	自由度 Degree of freedom	平方和 Sum of square	均方 Mean of square	F	P	遗传力 H²
环境Environment	2	420.49	210.24	726.28	<0.01^**	0.39
基因型Genotype	199	109.78	0.55	1.91	<0.01^**
基因型环境互作GXE	398	166.11	0.42	1.44	<0.01^**
误差Error	597	172.82	0.29
总变异Variation	1 196	869.20

变异来源 Source	自由度 Degree of freedom	平方和 Sum of square	均方 Mean of square	F	P	遗传力 H²
环境Environment	2	420.49	210.24	726.28	<0.01^**	0.39
基因型Genotype	199	109.78	0.55	1.91	<0.01^**
基因型环境互作GXE	398	166.11	0.42	1.44	<0.01^**
误差Error	597	172.82	0.29
总变异Variation	1 196	869.20

QTL	环境 Environ ment	染色体 /Bin Chromo- some /Bin	遗传位置 Genetic position (cM)	物理距离 /Mb^a Physical position /Mb^a	左翼标记 Left marker	右翼标记 Right marker	LOD值	表型贡献率 PVE (%)	加性效应 Add	显性效应 Dom	基因效应^b Gene action
qew1-1	海南	1/1.06	74	196.18~197.14	RM1_149	RM1_150	2.73	5.04	0.1	-0.06	PD
qew3-1	海南	3/3.07	52	198.91~198.92	RM3_117	RM3_118	2.93	5.51	-0.1	-0.01	A
qew5-1	海南	5/5.01	17	8.86~8.90	RM5_27	RM5_26	8.06	16.17	0.2	0.01	A
qew8-1	海南	8/8.02	13	13.54~13.64	RM8_22	RM8_23	2.52	4.41	0.06	0.09	OD
qew1-2	三坪	1/1.07	84	212.21~212.36	RM1_173	RM1_174	2.57	5.88	0.05	-0.01	A
qew4-1	三坪	4/4.08	60	188.92~189.03	RM4_135	RM4_136	4.66	10.63	0.05	0.05	D
qew8-2	九圣禾	8/8.05	31	138.67~138.78	RM8_63	RM8_64	2.65	6.28	0.01	0.02	OD
qew1-3	联合	1/1.06	74	196.18~197.14	RM1_149	RM1_150	4.02	5.47	0.05	-0.01	A
qew3-2	联合	3/3.04	28	36.82~50.97	RM3_50	RM3_51	3.93	5.21	-0.05	-0.01	A
qew4-2	联合	4/4.09	69	223.31~224.37	RM4_155	RM4_156	6.03	8.19	0.06	0.02	PD
qew5-2	联合	5/5.01	17	8.86~8.90	RM5_27	RM5_26	9.08	13.18	0.08	0.01	A
qew10-1	联合	10/10.07	56	146.71~146.77	RM10_102	RM10_103	2.78	3.75	0.04	0.0001	A

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