为挖掘控制甜玉米籽粒体积和粒重的相关基因，2017—2019年，以209份甜玉米自交系构成的关联群体为材料，测定干籽粒的体积和粒重，结合全基因组重测序（De novo sequencing）获得的980万个单核苷酸多态性（Single-nucleotide polymorphism,SNP）标记，采用GLM模型进行全基因组关联分析。结果表明，甜玉米籽粒体积变异范围为0.06～0.15mL，变异倍数为2.5倍，单粒重变异范围为0.08～0.17g，变异倍数为2.1倍，均符合正态分布。共检测到15个SNP位点与籽粒体积或粒重显著关联，分别解释籽粒体积55.7%和粒重52.1%的表型变异，其中4个位点和普通玉米报道的QTL重叠，其余11个是新鉴定的位点，通过基因注释发现大部分候选基因为转录因子等调控基因。此外，首次检测到Br2（矮化基因2）与籽粒体积、粒重两性状均显著关联，并且籽粒体积和粒重均随着该基因表达量的升高而增加。

【目的】筛选与玉米粒长紧密关联的SNP标记和候选基因，为分子标记辅助选择籽粒较长的玉米材料及克隆相关的功能基因奠定基础。【方法】以80个核心玉米自交系作为关联群体，在2014年和2015年分别将其种植在吉林省长春市和梅河口市，收获后考种。同时采用Illumina Hiseq PE150高通量测序仪对关联群体进行全基因组重测序，将获得的高质量SNP标记用于后续玉米粒长的全基因组关联分析。【结果】不同玉米自交系的籽粒长度遗传变异较大，广义遗传力为83.67%，说明该性状主要受到遗传因素的控制。经过全基因组关联

利用江苏省沿江地区农业科学研究所新育成的玉米3个自交系S1、S3和S7组配的2个组合S1×S3和S3×S7的P1、P2、F1、B1、B2、F26个世代,运用主基因+多基因遗传模型和6个世代联合分析的方法,进行了玉米穗粒重和百粒重性状的遗传分析。结果表明:玉米穗粒重性状在2个组合中均表现为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传,以主基因遗传为主。百粒重性状在S1×S3组合中表现为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因混合遗传,在S3×S7组合中表现为1对加性-显性主基因+加性-显性多基因混合遗传,均以主基因遗传为主。自交系S3在穗粒重性状上含有比S7或S1效应...

【目的】小麦籽粒品质是影响小麦加工品质和营养价值的重要因素。挖掘与小麦籽粒品质性状显著关联的位点及候选基因，为拓宽对小麦品质性状遗传机理的理解和分子标记辅助优质小麦育种提供依据。【方法】通过对来自国内外259份冬小麦品种（系）的蛋白质含量、湿面筋含量、淀粉含量、沉降值和籽粒硬度等5个品质性状进行测定，并结合90K SNP芯片进行全基因组关联分析，将定位到的显著性关联位点进行单倍型分析。【结果】5个性状均符合正态分布且在不同环境间均表现出丰富的变异，沉降值的变异系数最大（20.11%—24.42%）。各性状在基因型、环境、基因型×环境间均呈现出极显著差异（P<0.001），广义遗传力为0.77—0.84。通过全基因组关联分析，共检测到44个与5个性状显著关联（P<0.001）的位点，分布在除1D和3D染色体外的其他19个连锁群。在2个及以上的环境中均稳定存在的位点18个，涉及蛋白质含量（12个）、湿面筋含量（9个）、淀粉含量（11个）、沉降值（12个）和籽粒硬度（7个）等5个性状，能解释遗传变异的4.27%—10.98%。其中13个为多效应位点，与蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值和淀粉含量等性状相关联的多效应位点最多（7个）。位于2B、2D和3A染色体的GENE-0762＿631、IAAV7742和RAC875＿c66845＿466位点同时在2个环境和BLUP值下被检测到，表型贡献率的范围为4.32%—7.07%。通过对多环境下存在且表型贡献率高的多效应位点进行单倍型分析，在5D染色体的D＿GDS7LZN02F4FP5＿176位点发掘到与蛋白质含量、沉降值和淀粉含量等性状显著相关的Hap1、Hap2、Hap3和Hap4等4个不同单倍型，其中，Hap1是高淀粉含量单倍型（P<0.001），而Hap2和Hap3均为高蛋白质含量和沉降值的单倍型（P北部冬麦区>国外品种>长江中下游冬麦区>西南冬麦区。对稳定遗传的位点进行候选基因的挖掘，筛选到10个可能与小麦籽粒品质相关的候选基因。【结论】检测到18个与籽粒品质性状显著关联的稳定位点，鉴定到4个不同单倍型，筛选出10个与籽粒品质相关的候选基因。

研究了6个新选甜玉米自交系及其15个F1组合在授粉后不同时间籽粒含糖量的遗传及变异规律。结果表明,授粉后不同时间籽粒含糖量有极显著差异,以授粉后20 d籽粒含糖量较高;要获得含糖量较高的甜玉米组合,需要选择双亲含糖量均表现优良的亲本材料进行组配,亲子遗传在不同组合中表现出明显差异。含糖量主要受加性基因效应的作用,非加性基因的作用相对很小,其遗传符合加性-显性模型。控制含糖量遗传的增效基因为隐性基因。

为了阐明雄穗长的遗传基础并定位相关的数量性状位点,利用289份常用玉米自交系为试验材料,在自然条件下测量并分析玉米的株高、穗位高、雄穗柄长与雄穗长的相关性,并利用全基因组关联分析对雄穗长进行初步定位。结果表明,玉米雄穗长与3个农艺性状呈显著相关或极显著相关,其中与雄穗柄长关联最密切,相关系数最高达到0.717。同时共定位出13个与玉米雄穗长相关的标记位点,分别位于Bin1.05、Bin7.02、Bin8.03、Bin10.05处。采用全基因组关联分析的方法发掘雄穗长基因位点及候选基因,对揭示雄穗的遗传机理

【目的】玉米株型性状与植株产量、光合效率、抗倒性等密切相关,是理想株型设计育种的基础,通过对玉米多个株型相关性状进行全基因组关联分析,构建玉米理想株型,为抗倒伏、耐密性的玉米新品种选育提供理论基础。【方法】以284份温带、亚热带和热带材料组成的关联群体为研究对象,在郑州与浚县2个环境下对玉米总叶片数(LN)、穗上叶片数(LNAN)、穗上叶片数与总叶片数比值(LNAN/LN)、株高(PH)、穗位高(EH)、穗位高与株高的比值(EH/PH)等6个玉米株型相关性状进行调查,借助覆盖玉米全基因组约56万个SNP标

为了阐述玉米叶夹角的遗传基础并定位相关的数量性状位点,利用289份常用玉米自交系为试验材料,在自然条件下测量玉米穗上叶夹角,对其进行性状分析,结果表明,各个环境的穗上叶夹角数据呈正态分布,并且各个环境间的数据呈极显著正相关。同时采用MaizeSNP50基因芯片进行基因分型,利用R平台下的farmCPU对叶夹角进行全基因组关联分析。在4个环境中共检测到42个与玉米叶夹角显著关联(P

以中晚熟高产玉米品种农大108为供试材料,分别研究了在前轻中重(基肥N90kg·hm-2++小花肥N 180 kg·hm-2)和前重中轻(基肥N 180 kg·hm-2++小花肥N90kg·hm-2)共2种氮肥运筹基础上均于吐丝期增施N 75 kg·hm-2对籽粒灌浆和籽粒N积累的影响。结果表明:1)吐丝期增施氮肥后籽粒千粒重明显增加(4.81%)且接近显著水平,其中在前轻中重基础上吐丝期施氮后烘干千粒重比原来(257.7g)提高5.89%;2)吐丝期增施氮肥显著地提高了籽粒粗蛋白含量,如在前重中轻基础上籽粒粗蛋白含量由原来的7.63%增加到 8.23%(增幅达 7.95%);3)吐丝期增施氮...

【目的】研究鲜食甜玉米籽粒蛋白质含量的QTL定位,为加快高蛋白质含量甜玉米的育种进程及实现分子标记辅助选择提供理论依据。【方法】以籽粒蛋白质含量有极显著差异的超甜玉米自交系T8和T48为亲本配制杂交组合,以232个F2单株为作图群体,构建了包含245个SSR标记位点、全长1 527.76cM的玉米遗传连锁图谱,标记间的平均距离为6.23cM,用复合区间作图法在F2和F2:3家系中检测籽粒蛋白含量相关QTL。【结果】在F2群体和F2:3家系中共检测到10个鲜食甜玉米籽粒蛋白含量QTL,分别位于第2、4、5、6和9号染色体上,其中F2群体、F2:3家系分别定位到4和6个籽粒蛋白含量QTL,单个QT...

为了明确不同采收期下甜玉米籽粒含水量和物性品质的差异,以我国主推京科甜608等7个甜玉米品种为研究材料,设置授粉后12,15,18,21,24,27,30 d共计7个采收期处理,研究了不同采收期下甜玉米籽粒TPA物性特征值、感官品质和含水量的动态变化。利用主成分分析将各TPA物性特征参数转换成3个彼此独立的综合指标;利用隶属函数法对3个综合指标分析,得到各参试品种不同采收期TPA物性综合评价D值。结果表明:参试甜玉米品种TPA物性特征参数、感官品质特征参数和含水量均存在不同程度的相关性。参试甜玉米品种感官品质在不同品种和采收期间存在差异,其中气味、风味、色泽和甜度随采收期的推迟呈先升高后降低的趋势,峰值均出现在22 d左右。不同品种间,平均外观品质、气味、风味、甜度以京科甜533、京科甜608、中农大甜413评分相对较高。柔嫩度以米哥和京科甜608评分相对较高;皮薄厚以京科甜608和中农大甜413评分相对较高。通过对TPA物性综合D值、感官品质总评分和含水量的比较得知,感官品质总评分均在85以上时,含水量在76. 39%～74. 56%,TPA物性综合D值在0. 23～0. 46。平均TPA物性综合D值在以米哥、京科甜608、中农大甜413相对较低,平均感官品质评分以京科甜533最高(80. 65),其次是京科甜608(80. 31),京科甜158和京科甜183评分相对较低,分别是76. 8,76. 7。降水速率以中农大甜413(0. 72%/d)、京科甜533(0. 77%/d)、京科甜608(0. 81%/d)相对较低。

应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型多世代联合分析方法,研究了爆裂玉米吉爆902(吉812×吉704)的P1、P2、F1、B1:2、B2:2和F2:3 6个世代百粒重的遗传。结果表明:百粒重性状的遗传适合D-2模型,即1对加性主基因+加性-显性多基因模型。爆裂玉米的百粒重是由1对独立主基因控制的加性遗传,主基因的加性效应为d=0.078 5,多基因的加性效应为[d]=0795 2,多基因显性效应为[h]=1.495 3。B1:2、B2:2和F2:3 3个世代主基因遗传率分别为12.96%,51.42%和70.33%,多基因遗传率分别为67.63%,34.41%和12.81%。说明B2:2...

【目的】根系作为植株吸收水分和养分的重要器官,对玉米生长及产量的形成至关重要。研究玉米根系结构的遗传机制指导玉米高产育种实践。【方法】以111份玉米优异自交系为材料,于2017年在北京、陕西永寿、山西定襄和河南原阳4个环境下对玉米地下节根层数(RLN)、地下节根总条数(TRN)、地下节根角度(RA)、地下节根面积(RS)、地下节根体积(RV)和地下节根干重(RDW)等6个玉米根系相关性状进行调查。取4个环境的平均值作为6个根系相关性状的表型数据,对6个相关性状进行统计分析和相关性分析,对不同年代、不同类群自交系的地下节根相关性状进行差异分析。基于该群体全基因组152 352个高质量SNP标记,利用FarmCPU模型进行全基因组关联分析获得显著关联SNP位点,并在LD衰减距离范围内查找候选基因,对候选基因的功能进行富集分析。【结果】表型分析表明,6个地下节根性状均呈现正态分布,且均显示出较高的遗传力;相关性分析结果表明,地下节根层数和总条数均与地下节根角度和面积呈负相关,地下节根的角度、面积、体积和干重等4个性状之间相互呈现显著正相关关系;不同年代的玉米地下根系结构存在差异,地下节根层数和总条数在年代的更替间表现出下降的趋势,地下节根角度和面积在年代更替间表现出上升的趋势,根干重和根体积在各年代间无显著差异;玉米地下根系结构在类群间也存在差异,旅大红骨类群的6个地下节根性状值均高于其余类群。全基因组关联分析共检测到26个SNP位点与地下节根层数、总条数、体积和干重性状显著关联(P<0.00001),其中11个显著关联位点定位于前人报道的根系QTL区间内,2个显著关联SNP在地下节根层数和总条数中均被检测到。基于显著关联SNP位点共挖掘到177个候选基因,其中135个具有功能注释,Zm00001d037368可能为控制地下节根层数和总条数的一因多效候选基因。候选基因功能的富集分析结果显示,候选基因的功能主要涉及植物体内的代谢调节、应激反应、运输活性、催化活性、结合蛋白及细胞成分等。【结论】玉米自交系的根系结构在不同年代间和不同类群间存在不同程度的差异,采用全基因组关联分析策略挖掘控制玉米根系结构的相关遗传位点及候选基因,共检测到26个显著关联的SNP位点。

【目的】叶绿素含量与作物产量呈正相关。通过提高叶绿素含量来提高作物产量是作物育种的方向之一。因此,利用全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)解析玉米叶绿素含量的遗传基础,可为玉米高光效理想株型设计育种提供理论指导。【方法】以538份玉米自交系构成的关联群体为研究对象,在5个环境下,通过对其授粉后5 d的棒三叶(穗位叶、穗上叶、穗下叶)叶绿素含量进行测定,并借助覆盖玉米全基因组的558 629个单核苷酸多态性标记(SNPs),利用3种模型(Q、K和Q+K)对叶绿素含量进行全基因组关联分析,随后选择最优模型的GWAS结果并结合eQTL(expression quantitative trait loci)分析对叶绿素含量的自然变异进行解析。【结果】5个环境下,棒三叶叶绿素含量均遵从正态分布且叶绿素含量间呈正相关;方差分析表明棒三叶叶绿素含量的环境效应、基因型效应、基因型与环境互作效应均达到了极显著水平;此外,穗上叶、穗位叶和穗下叶叶绿素含量的遗传力分别为0.66、0.66和0.67。比较3种模型发现K模型对假阳性(I型错误)控制最好,在此模型下共检测到29个与棒三叶叶绿素含量显著关联的SNP(P≤3.99×10-6),涉及到18个位点,共有76个候选基因落在这18个位点内,其中85.5%(65/76)的候选基因具有eQTL,11.8%(9/76)的候选基因与对应表型显著相关(P<0.05),说明这9个基因可能是通过表达量变化来调控表型变异。在这76个基因中,60个候选基因有功能注释,功能涉及到能量代谢、物质输送代谢途径和生物合成调节等过程。此外还发现2个可以在不同环境或不同叶片共定位的位点,其中,共定位位点内的基因GRMZM2G074759编码一种与AAE3高度相似的酰基活化酶,该基因通过提高α-酮戊二酸(ALA)和草酰乙酸含量进而影响氨基酸生物合成,提高籽粒赖氨酸含量,改善玉米品质。此外,ALA的合成会促使叶绿素含量升高,进而提高作物产量,推测该基因为最可能的候选基因。【结论】K模型对假阳性的控制效果最好,基于K模型,共检测到18个玉米叶绿素含量显著关联位点,发现多个参与叶绿素合成途径相关基因。

为了初步揭示玉米粗蛋白含量、淀粉含量、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber, NDF）含量、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber,ADF）含量、可溶性糖含量和体外干物质消化率等性状的遗传规律，按照随机区组设计将183份自交系为材料种植于贵阳，测定玉米粗蛋白含量、淀粉含量、NDF含量、ADF含量、可溶性糖含量和体外干物质消化率，利用Maize SNP 50芯片对供试材料进行基因分型，采用混合线性模型进行全基因组关联分析，结果显示，分别鉴定出31、61、11、36、20和42个与粗蛋白、淀粉、NDF、ADF、可溶性糖及体外干物质消化率显著相关的单核苷酸多态性位点（SNP）(P<0.001)，对表型变异的解释率分别为5.80%～11.40%、5.78%～11.38%、5.78%～7.85%、5.81%～10.37%、5.78%～7.35%和5.79%～11.33%。同时，发现SYN6712、PHM1190.3、SYN7541和PZE-104072386属于一因多效位点；其中，6号染色体上的SYN6712、PHM1190.3和SYN7541同时与淀粉、体外干物质消化率显著关联，4号染色体上的PZE-104072386同时与ADF、可溶性糖显著关联，经过等位变异鉴定发现T/T基因型是SYN6712和PHM1190.3的优异等位变异，并挖掘到了Zm00001d037272、Zm00001d037386、Zm00001d037532和Zm00001d051166等候选基因。