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作物杂志,2017, 第3期: 13–18 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2017.03.003

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

玉米株高和穗位高在不同环境下的数量遗传分析

何文昭,王红武,胡小娇,李坤,王琪,吴宇锦,刘志芳,黄长玲   

  1. 中国农业科学院作物科学研究所,100081,北京
  • 收稿日期:2017-04-02 修回日期:2017-05-04 出版日期:2017-06-15 发布日期:2018-08-26
  • 通讯作者: 王红武,黄长玲
  • 作者简介:何文昭,在读硕士,从事玉米遗传育种研究
  • 基金资助:
    国家重点基础研究发展计划“玉米产量和品质性状全基因组选择育种体系的建立和应用”(2014CB138206);国家科技支撑计划“黄淮海玉米商业化育种技术研究与示范”(2014BAD01B02)

Quantitative Genetic Research of Plant Height and Ear Height in Maize under Different Environments

He Wenzhao,Wang Hongwu,Hu Xiaojiao,Li Kun,Wang Qi,Wu Yujin,Liu Zhifang,Huang Changling   

  1. Institute of Crop Sciences,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China
  • Received:2017-04-02 Revised:2017-05-04 Online:2017-06-15 Published:2018-08-26
  • Contact: Hongwu Wang,Changling Huang

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PDF (PC)

164

摘要：

以玉米杂交种中单909的双亲郑58和HD568及其组配得到的220个重组自交系为材料,在3个环境下对株高和穗位高的遗传特性进行剖析。通过对群体表型数据的分析,发现株高和穗位高受环境影响显著,两者的广义遗传力均较大。对株高和穗位高进行联合分离分析发现,株高在2015年夏河南新乡(环境Ⅰ)环境下符合F-2遗传模型,在2016年夏河南新乡(环境Ⅱ)和2016年春吉林公主岭(环境Ⅲ)环境下均符合G-0遗传模型;穗位高在环境Ⅰ和Ⅱ符合F-2遗传模型,在环境Ⅲ符合G-0遗传模型,说明株高和穗位高的遗传模型受环境的影响很大。该结果为相关QTL定位和广适性玉米品种选育提供理论基础。

关键词: 玉米, 株高, 穗位高, 遗传模型

Abstract:

Using a recombinant inbred line (RIL) population derived from the cross between Zhongdan 909’s parental lines Zheng 58 and HD568, we studied the genetic characters of plant height and ear height of maize under different environments. Analysis of phenotype data from RIL population and their parents showed that plant height and ear height had high broad sense heritability, but still significantly affected by environment factors. The joint segregation analysis of the three generations revealed that the plant height fitted the genetic model of F-2 in environment Ⅰ (Xinxiang,Henan; Summer of 2015) and genetic model of G-0 in both environments Ⅱ (Xinxiang, Henan; Summer of 2016) and Ⅲ(Gongzhuling, Jilin; Spring of 2016); Ear height fitted the genetic model of F-2 in environments Ⅰ and Ⅱ, and genetic model G-0 in environment Ⅲ. The results indicated that environment factors had a significant effect on the genetic models of these two traits. Study of the genetic laws of plant height and ear height under different environments will provide a theoretical basis for QTL mapping and breeding maize varieties with wide adaptability.

Key words: Maize, Plant height, Ear height, Genetic model

表1

3个环境下亲本和RIL群体的表型值统计分析"

环境
Environment		 性状
Trait		 亲本 Parent RIL群体RIL population
郑58 Zheng 58 HD568 均值±标准误Mean±SE 峰度Kurtosis 偏度Skewness 变异系数CV (%)
Ⅰ 株高Plant height 1.54 1.82 1.69±0.01 -0.27 -0.07 11.93
穗位高Ear height 0.54 0.71 0.61±0.01 -0.06 0.27 18.75
Ⅱ 株高Plant height 1.54 1.76 1.65±0.01 -0.49 -0.30 11.61
穗位高Ear height 0.50 0.65 0.57±0.01 0.11 0.32 18.90
Ⅲ 株高Plant height 1.91 1.99 1.96±0.00 0.14 -0.08 11.14
穗位高Ear height 0.64 0.79 0.78±0.01 0.35 0.11 17.93

表2

群体株高和穗位高的联合方差分析"

变异来源Source of variation 株高Plant height 穗位高Ear height
自由度DF 均方MS F值F value 自由度DF 均方MS F值F value
环境Environment 2 12.100330 2 123.96** 2 5.315545 2 057.54**
家系Genealogy 217 0.210972 37.03** 217 0.071884 27.82**
重复Repeat 1 0.002425 0.43 1 0.000103 0.04
环境×家系Environment×Genealogy 430 0.018232 3.20** 430 0.007909 3.06**
环境×重复Environment×Repeat 2 0.094939 16.66** 2 0.064114 24.82**
重复×家系Repeat×Genealogy 217 0.007113 1.25 217 0.002777 1.07
广义遗传力Generalized heritability (%) 91.35 88.99

表3

株高在3个环境下的AIC"

模型代码
Model code		 环境Environment 模型代码
Model code		 环境Environment
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ
A-0 2 139.916 2 191.265 2 268.605 E-5 2 078.848 2 127.724 2 205.402
A-1 2 092.312 2 146.722 2 215.780 E-6 2 078.864 2 130.288 2 207.599
B-1 2 094.458 2 147.159 2 217.372 E-7 2 076.865 2 129.057 2 206.060
B-2 2 094.010 2 148.550 2 217.758 E-8 2 076.865 2 129.057 2 206.060
B-3 2 092.010 2 146.550 2 215.758 E-9 2 076.862 2 128.281 2 205.599
B-4 2 094.287 2 148.705 2 217.776 F-1 2 093.528 2 082.453 2 152.275
B-5 2 092.474 2 145.166 2 215.372 F-2 2 061.712 2 044.444 2 083.405
B-6 2 092.458 2 145.159 2 215.372 F-3 2 082.937 2 070.834 2 140.346
B-7 2 090.480 2 143.168 2 213.372 F-4 2 093.802 2 148.443 2 217.753
B-8 2 092.454 2 146.803 2 215.794 G-0 2 075.179 1 993.764 2 060.324
B-9 2 092.734 2 143.101 2 212.494 G-1 2 088.050 2 060.419 2 121.378
C-0 2 082.339 2 130.894 2 208.449 G-2 2 088.450 2 142.562 2 218.722
C-1 2 080.428 2 131.696 2 207.912 G-3 2 076.909 2 130.818 2 206.895
D-1 2 078.865 2 130.213 2 207.553 G-4 2 088.478 2 142.540 2 219.055
D-2 2 076.908 2 130.836 2 206.897 H-1 2 094.535 2 120.893 2 199.099
E-0 2 081.802 2 130.934 2 208.771 H-2 2 087.815 2 122.364 2 216.871
E-1 2 080.863 2 129.489 2 207.244 H-3 2 091.661 2 146.380 2 215.754
E-2 2 078.909 2 132.828 2 208.896 H-4 2 093.663 2 148.381 2 217.755
E-3 2 076.909 2 130.827 2 206.896 H-5 2 093.671 2 147.975 2 217.406
E-4 2 078.871 2 127.724 2 205.402

表4

株高遗传模型的适合性检验"

环境Environment 模型Mode 群体Population U12 U22 U32 nW2 Dn
Ⅰ F-2 P1 4.69(0.03) 2.45(0.12) 4.56(0.03) 0.54(<0.05) 0.93(<0.05)
P2 5.80(0.02) 2.50(0.11) 9.02(0.00) 0.65(<0.05) 0.99(<0.05)
RIL 0.61(0.44) 0(0.95) 7.56(0.01) 0.23(>0.05) 0.03(>0.05)
Ⅱ F-2 P1 3.34(0.07) 2.26(0.13) 1.13(0.29) 0.43(>0.05) 0.86(<0.05)
P2 2.22(0.14) 1.95(0.16) 0.03(0.86) 0.33(>0.05) 0.77(>0.05)
RIL 0.00(0.96) 0.25(0.62) 4.45(0.03) 0.13(>0.05) 0.02(>0.05)
G-0 P1 0(1) 0.05(0.82) 0.80(0.37) 0.07(>0.05) 0.36(>0.05)
P2 0(1) 0.01(0.93) 0.11(0.74) 0.05(>0.05) 0.32(>0.05)
RIL 0.25(0.62) 0.55(0.46) 1.06(0.30) 0.15(>0.05) 0.01(>0.05)
Ⅲ F-2 P1 0.69(0.41) 1.07(0.30) 0.85(0.36) 0.16(>0.05) 0.59(>0.05)
P2 3.40(0.07) 2.26(0.13) 1.28(0.26) 0.42(>0.05) 0.85(<0.05)
RIL 0.01(0.91) 0.26(0.61) 2.56(0.11) 0.09(>0.05) 0.00(>0.05)
G-0 P1 0(1) 0.07(0.79) 1.15(0.28) 0.07(>0.05) 0.37(>0.05)
P2 0(1) 0.00(0.98) 0.01(0.93) 0.05(>0.05) 0.30(>0.05)
RIL 0.04(0.84) 0.03(0.86) 0.01(0.94) 0.05(>0.05) 0.00(>0.05)

表5

穗位高在3个环境下的AIC"

模型代码
Model code		 环境Environment 模型代码
Model code		 环境Envitonment
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ
A-0 1 835.468 1 847.213 1 966.698 E-5 1 774.078 1 784.986 1 903.061
A-1 1 779.063 1 790.235 1 915.104 E-6 1 774.553 1 786.200 1 903.223
B-1 1 782.112 1 792.191 1 915.481 E-7 1 773.314 1 784.586 1 900.961
B-2 1 780.514 1 791.819 1 916.873 E-8 1 773.313 1 784.586 1 900.961
B-3 1 778.514 1 789.826 1 914.873 E-9 1 772.491 1 784.196 1 903.130
B-4 1 780.927 1 792.179 1 917.103 F-1 1 788.007 1 792.090 1 902.219
B-5 1 780.248 1 790.235 1 913.482 F-2 1 765.586 1 758.921 1 893.372
B-6 1 780.112 1 790.191 1 913.481 F-3 1 776.683 1 781.170 1 895.952
B-7 1 778.301 1 788.251 1 911.482 F-4 1 780.204 1 791.580 1 916.759
B-8 1 779.104 1 790.381 1 915.393 G-0 1 783.438 1 779.353 1 861.105
B-9 1 779.223 1 789.122 1 915.449 G-1 1 781.481 1 795.126 1 902.249
C-0 1 773.737 1 785.009 1 904.627 G-2 1 789.977 1 798.374 1 933.262
C-1 1 774.246 1 784.195 1 911.481 G-3 1 774.866 1 785.317 1 912.535
D-1 1 774.419 1 786.163 1 905.648 G-4 1 789.971 1 798.344 1 933.257
D-2 1 774.870 1 785.318 1 912.546 H-1 1 790.813 1 791.743 1 911.049
E-0 1 778.026 1 788.785 1 907.467 H-2 1 777.609 1 778.617 1 918.277
E-1 1 776.058 1 786.927 1 905.223 H-3 1 778.046 1 789.455 1 914.709
E-2 1 776.868 1 787.317 1 914.542 H-4 1 780.047 1 791.455 1 916.711
E-3 1 774.868 1 785.318 1 912.540 H-5 1 780.011 1 791.320 1 916.519
E-4 1 774.078 1 784.986 1 903.061

表6

穗位高遗传模型适合性检验"

环境Environment 模型Mode 环境Population U12 U22 U32 nW2 Dn
Ⅰ F-2 P1 4.63(0.03) 2.44(0.12) 4.33(0.04) 0.54(<0.05) 0.92(<0.05)
P2 3.15(0.08) 2.12(0.15) 1.10(0.29) 0.36(>0.05) 0.78(>0.05)
RIL 0.13(0.72) 0(0.95) 1.25(0.26) 0.05(>0.05) 0(>0.05)
Ⅱ F-2 P1 3.73(0.05) 2.28(0.13) 2.08(0.15) 0.42(>0.05) 0.83(>0.05)
P2 4.13(0.04) 2.37(0.12) 2.95(0.09) 0.47(<0.05) 0.87(<0.05)
RIL 0.24(0.63) 0.03(0.86) 1.43(0.23) 0.15(>0.05) 0(>0.05)
Ⅲ F-2 P1 5.19(0.02) 2.48(0.12) 6.36(0.01) 0.59(<0.05) 0.95(<0.05)
P2 5.66(0.02) 2.50(0.11) 8.38(0.00) 0.63(<0.05) 0.98(<0.05)
RIL 0.50(0.48) 0.01(0.94) 6.06(0.01) 0.21(>0.05) 0(>0.05)
G-0 P1 0(1) 0.05(0.82) 0.80(0.37) 0.07(>0.05) 0.36(>0.05)
P2 0(1) 0.01(0.93) 0.11(0.74) 0.05(>0.05) 0.32(>0.05)
RIL 0.07(0.79) 0.10(0.75) 0.05(0.82) 0.04(>0.05) 0(>0.05)

表7

株高性状的F-2和G-0模型遗传参数估计值"

一阶参数
1st order parameter		 估计值Estimate 二阶参数
2nd order parameter		 估计值Estimate
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ
m 154.89 297.89 362.17 σ2p 661.85 845.25 1 152.12
da 18.21 -20.61 -24.48 σ2mg 410.08 487.98 688.39
db -19.28 -20.58 -24.45 σ2pg - 356.09 451.52
dc -19.28 -20.60 -24.48 σ2e 251.77 1.18 12.21
iab - -20.57 -24.44 h2mg(%) 61.96 57.73 59.75
iac - -20.58 -24.44 h2pg(%) - 42.13 39.19
ibc - -20.56 -24.43

表8

穗位高性状的F-2和G-0模型遗传参数估计值"

一阶参数
1st order parameter		 估计值Estimate 二阶参数
2nd order parameter		 估计值Estimate
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ
m 54.85 51.23 121.97 σ2p 163.14 171.72 300.10
da 7.32 6.95 -8.33 σ2mg 109.99 114.40 111.55
db -7.24 -7.45 -8.31 σ2pg - - 185.82
dc -7.24 -7.45 -8.32 σ2e 53.15 57.32 2.73
iab - - -8.30 h2mg(%) 67.42 66.62 37.17
iac - - -8.30 h2pg(%) - - 61.92
ibc - - -8.30
iabc - - -8.29
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