玉米锌铁元素吸收分配的研究及相关性状的QTL定位

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:engineer2007
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锌、铁、铜、锰是植物生长发育所必需的微量营养元素,玉米(Zea mays L.)是对锌、铁等元素缺乏反应比较敏感的作物。全世界有1/3的石灰性土壤表现出锌、铁等微量元素供应不足,我国北方大部分玉米种植在石灰性土壤上。因此,提高玉米自身锌、铁等微量元素的吸收利用效率,不仅可以有效的增加玉米产量,而且也是最经济且可持续的保障粮食安全的措施。本研究以玉米籽粒锌、铁含量差异显著的两个自交系和其组配的F1为供试材料,测定其在吐丝期和成熟期不同部位叶(或茎)锌、铁含量,分析比较亲子代间锌、铁吸收与分配的特征;以玉米自交系178和P53为亲本构建的重组自交系(RIL)为试验材料,利用SNP分子标记对2017、2018年施锌和不施锌两种处理下的吐丝期与成熟期叶、茎以及籽粒锌、铁、铜、锰含量等性状进行连锁定位,挖掘主效位点,以期为选育锌、铁等微量元素利用效率高的品种提供理论依据。主要研究结果如下:1 F1不同穗位的叶和茎锌、铁含量介于双亲之间,且偏向于籽粒锌、铁含量高的亲本;积累量显著高于双亲,表现出明显的杂种优势。亲本和F1的不同穗位叶和茎锌铁含量、积累量从吐丝到成熟均表现出增加的趋势。F1籽粒中锌含量及积累量偏向于母本,积累量表现出杂种优势;铁含量介于双亲之间,积累量偏向于母本。2不同基因型玉米叶和茎中锌、铁、铜、锰含量和积累量在不同环境条件下表现不同,均表现出连续性变异。成熟期锌、铁、铜、锰含量和积累量除茎锰元素外均比吐丝期高,吐丝后根系对锌、铁、铜、锰的吸收仍保持较强的能力,所吸收到的锌、铁、铜、锰保留在叶和茎中的量要高于籽粒;茎中锌含量和积累量高于叶,茎中铁、锰元素含量和积累量低于叶,叶与茎中铜含量与积累量差异不显著;叶、茎、籽粒中锌、铁、铜、锰含量及积累量间以及这些元素含量与其对应的积累量间存在显著相关关系。3共检测到168个与叶锌、铁、铜、锰含量和积累量有关的QTL位点,其中有5个共位点,10个紧密连锁的位点;单个QTL的物理区间变异范围为0.5711.81 Mb,平均为5.86 Mb;单个QTL解释的表型贡献率范围在0.2640.16%之间,平均为11.30%。共检测到132个与茎锌、铁、铜、锰含量和积累量有关的QTL位点,其中有4个共位点,7个紧密连锁的位点;单个QTL的物理区间变异范围为0.6032.82 Mb,平均为5.63 Mb;单个QTL解释的表型贡献率范围在0.5035.72%之间,平均为11.49%。检测到80个与籽粒锌、铁、铜、锰含量和积累量有关的QTL位点,其中有6个共位点,3个紧密连锁的位点;单个QTL的物理区间变异范围为0.5310.67 Mb,平均为5.72 Mb;单个QTL解释的表型贡献率范围在0.5020.01%之间,平均为9.62%。还定位到多个不同环境下同一性状的稳定表现的QTL,其中叶共检测到17个,吐丝期和成熟期分别为6个、11个;茎共检测到18个,吐丝期和成熟期分别为4个、14个;籽粒共检测到8个。总之,玉米不同部位叶(或茎)锌、铁含量积累量表现有杂种优势或中亲优势,不同基因型叶和茎中锌、铁、铜、锰含量和积累量在不同环境表现不同,成熟期各元素含量和积累量均比吐丝期高,后期吸收到的锌、铁、铜、锰保留在叶和茎中的量要高于籽粒;不同环境条件下均检测到与锌、铁、铜、锰含量和积累量有关的QTL,且这些QTL存在多个紧密连锁位点,该研究结果为选育锌、铁等微量元素高效利用的玉米品种提供理论依据。
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