李露露　張磊　崔敏　鄧德祥　劉歡歡　任姣姣　李志鵬　印志同

摘要：玉米籽粒含水量與玉米機械化收獲密切相關(guān)。定位玉米成熟后籽粒含水量相關(guān)性狀位點對利用分子標記輔助選擇開展宜機械化收獲玉米品種選育和克隆相關(guān)基因具有指導意義。利用RA×M53重組自交系為試驗材料，在2個大田種植條件下，測定玉米成熟后籽粒含水量以及與籽粒含水量相關(guān)的果穗苞葉數(shù)、苞葉長等性狀，利用已構(gòu)建的遺傳圖譜進行數(shù)量性狀位點（QTL）分析，共檢測到15個相關(guān)的QTL，LOD值為2.52～6.71，其中，位于第1、6、9號染色體上的qGm1-1、qGm6-1、qBl9-1、qGm9-1在2個環(huán)境下均穩(wěn)定表達。

關(guān)鍵詞：玉米;重組自交系;籽粒含水量;數(shù)量性狀位點

中圖分類號： S513.03文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）09-0093-03

由于我國農(nóng)村勞動力向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)種植方式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，玉米機械化收獲已成為發(fā)展方向。玉米成熟后的籽粒含水量與玉米籽粒機械化收獲密切相關(guān)。籽粒的含水量過高，直接進行機收脫粒，不僅籽粒易破損，導致產(chǎn)量損失，還增加了烘干成本[1-2]。研究表明，玉米籽粒適宜機收的含水量應(yīng)低于27%，但我國目前生產(chǎn)上應(yīng)用的大多數(shù)玉米品種成熟后的籽粒含水量在30%～40%之間[3]。因此，迫切需要選育成熟后籽粒含水量較低的玉米品種。

玉米成熟后籽粒含水量在不同品種間存在遺傳差異。劉思齊等以東北地區(qū)最有代表性的4個玉米品種為試材[4]，對籽粒含水量相關(guān)性狀比較分析發(fā)現(xiàn)，先玉335籽粒含水量最低，果穗風干速度快，適合機收。隨著分子標記和數(shù)量性狀位點（QTL）定位技術(shù)發(fā)展，目前已發(fā)現(xiàn)超過40個與玉米籽粒含水量相關(guān)的QTL[5-9]。但含水量相關(guān)性狀是復雜的數(shù)量性狀，受遺傳材料和環(huán)境的影響較大，已有的定位結(jié)果不盡一致，只有在多個環(huán)境和多種遺傳材料中都穩(wěn)定表達的QTL對育種工作才具有較大利用價值。另外，玉米雌穗的苞葉特征影響籽粒含水量。苞葉層數(shù)少、長度適中而蓬松的玉米品種生育后期籽粒脫水速率快，成熟后的籽粒含水量通常較低[10-11]。迄今，同時定位籽粒含水量和苞葉性狀QTL的研究還比較少。

本研究以1套包含242份家系的玉米重組自交系群體為材料，在2個大田種植條件下，同時定位成熟后玉米籽粒含水量、苞葉數(shù)和苞葉長等性狀QTL，并與其他研究結(jié)果進行比較，以期發(fā)現(xiàn)影響籽粒含水量的關(guān)鍵QTL，為利用分子標記輔助選擇開展宜機械化收獲玉米品種選育和克隆相關(guān)基因提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以玉米自交系RA和M53為親本配制組合，從F2代采用單粒傳法連續(xù)自交，構(gòu)建了一套包含242個家系的重組自交系群體。該群體的SSR圖譜全長1 367 cM，包含916個分子標記，標記間平均距離1.5 cM，較好地覆蓋了玉米的10條染色體[12]。

1.2 田間試驗及表型鑒定

2015年冬季在海南省江蘇南繁中心、2016年春在江蘇省揚州大學農(nóng)學院試驗田分別種植RA×M53重組自交系群體。采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復2次，單行區(qū)，每行種植10株，行長3 m，行距0.55 m，株距0.25 m。田間水肥管理同常規(guī)大田。

為了減少玉米生育期以及環(huán)境因素對試驗造成的影響，在玉米雌穗未吐絲前選擇生長一致的植株套雌穗，待花絲抽出后，統(tǒng)一進行人工授粉，掛牌標記授粉日期[13]。授粉后 45 d 對統(tǒng)一授粉植株進行田間觀察，選取苞葉黃度一致、乳線移近籽?；康挠衩坠脒M行后續(xù)試驗[14]。2015年挑選了符合上述標準的194個家系，2016年挑選了177個符合上述標準的家系。選取的家系每行隨機取3株標記植株，用艾格瑞水分儀SH-02（深圳市艾格瑞儀器有限公司）測定標記的植株籽粒含水量，重復2次。摘取對應(yīng)標記植株玉米果穗，由外向內(nèi)撥開苞葉，計數(shù)苞葉張數(shù)。用直尺量取撥開苞葉的長度。

1.3 數(shù)據(jù)處理及玉米籽粒含水量相關(guān)QTL定位

本研究運用SPSS 25.0對重組自交系群體的各性狀進行表型描述性分析和相關(guān)分析。每個性狀計算各家系平均值進行QTL定位。采用R軟件的QTL軟件包，復合區(qū)間作圖法，結(jié)合分子標記和表型數(shù)據(jù)，以LOD閾值為2.5、逐步回歸概率P<0.001、步進區(qū)間為1 cM進行加性QTL定位。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒含水量相關(guān)性狀表型分析

分別對親本RA、M53和重組自交系群體成熟后的籽粒含水量、苞葉數(shù)、苞葉長度等性狀進行測定。通過比較2個親本表型發(fā)現(xiàn)，所調(diào)查的3個性狀均存在顯著差異（表1）。從重組自交系群體調(diào)查的性狀頻數(shù)分布來看，均出現(xiàn)一定數(shù)量的超親類型，且是雙向超親分離，呈近似正態(tài)分布，2年均呈現(xiàn)類似的特征，表明這些性狀為多基因控制的數(shù)量性狀（圖1）。

相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，果穗苞葉數(shù)、苞葉長與籽粒含水量均存在極顯著的正相關(guān)（表2），2年表現(xiàn)出相同的趨勢。表明這2個性狀對玉米的籽粒含水量有一定程度的影響?；谶@2個性狀與含水量間的相關(guān)關(guān)系，有必要進一步研究它們的遺傳特性。

2.2 成熟后籽粒含水量相關(guān)QTL定位結(jié)果

利用R軟件的QTL復合區(qū)間作圖法在全基因組范圍對重組自交系群體在2015年海南和2016年揚州的苞葉數(shù)、苞葉長度、成熟后的籽粒含水量3個性狀進行QTL定位。2年共計定位到15個QTL，這些QTL分別位于1、3、4、5、6、7、9染色體上，其中2015年海南定位到11個QTL，2016年揚州定位到8個QTL，2年共同定位到的QTL有4個。

2個環(huán)境共檢測到7個與苞葉長相關(guān)的QTL（表3），分別為qBl1-1、qBl3-1、qBl4-1、qBl5-1、qBl7-1、qBl7-2、qBl9-1，解釋的表型變異為2.34%～10.25%。其中在2016年揚州定位到的qBl3-1表型貢獻率達到了10.25%。位于9號染色體上的qBl9-1在2015海南和2016揚州2個環(huán)境下穩(wěn)定表達，由來自母本RA的等位基因起增效作用，可解釋的表型變異為2.34%～5.50%。

2個環(huán)境共檢測到4個與苞葉數(shù)相關(guān)的QTL（表3），分別為qBs1-1、qBs3-1、qBs4-1、qBs6-1，可解釋的表型變異為1.14%～6.34%，除了qBs4-1是由父本的等位基因起增效作用，其余的3個QTL都由母本的等位基因起增效作用。

2個環(huán)境共檢測到4個與成熟后籽粒含水量相關(guān)的QTL位點（表3），分別為qGm1-1、qGm4-1、qGm6-1、qGm9-1，這些QTL可解釋的表型變異為2.19～9.28%。其中位于1、6、9號染色體上與含水量相關(guān)的qGm1-1、qGm6-1、qGm9-1在2015海南和2016揚州2個環(huán)境下都能夠穩(wěn)定表達。qGm1-1、qGm9-1由來自母本RA的等位基因起增效作用，qGm6-1由來自父本M53的等位基因起增效作用。

3 討論與結(jié)論

已有研究表明，玉米的苞葉數(shù)、苞葉長度與成熟后籽粒含水量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，苞葉數(shù)目越多、越長，成熟后籽粒含水量相對越高[10-11]。本研究在2年測得的苞葉數(shù)、苞葉長度與成熟后籽粒含水量呈極顯著正相關(guān)，與已有研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)控制苞葉長的qBl4-1與控制含水量的qGm4-1置信區(qū)間重疊;控制苞葉數(shù)的qBs6-1與控制含水量的qGm6-1置信區(qū)間重疊，說明控制他們的基因是一因多效或是在染色體上緊密連鎖。在新品種選育上可以適當選育苞葉少且短的玉米品種。

本研究發(fā)現(xiàn)4個在2年環(huán)境中都穩(wěn)定表達的QTL，分別為qBl9-1、qGm1-1、qGm6-1、qGm9-1。其中，qGm9-1與Sala等定位的與籽粒含水量相關(guān)的QTL9/34置信區(qū)間重疊[7]，因此，該QTL可能具有較大研究利用價值，可作為今后利用分子標記輔助選擇培育籽粒含水量低玉米品種或克隆相關(guān)基因優(yōu)先考慮的位點。本研究檢測到的其他QTL定位區(qū)間與前人不重疊，原因可能與試驗材料、試驗環(huán)境有關(guān)，也可能是因為這些區(qū)間包含新的與籽粒含水量相關(guān)的QTL位點。

數(shù)量性狀的表達是個體基因型和環(huán)境條件協(xié)同作用的結(jié)果。本研究定位到的QTL可解釋的遺傳變異較小，最高的僅為10.25%，這可能與玉米籽粒含水量相關(guān)性狀遺傳基礎(chǔ)復雜，且受溫度、密度、降水、濕度等環(huán)境因素影響有關(guān)[15]。

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