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作物杂志,2024, 第4期: 82–89 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.04.010

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

谷子主要性状主基因多基因混合遗传模型分析

解慧芳1(), 魏萌涵2, 宋中强1, 刘金荣1, 王素英1, 邢璐1, 王淑君1, 刘海萍1, 贾小平3(), 宋慧1()   

  1. 1安阳市农业科学院，455000，河南安阳
    2许昌职业技术学院，461000，河南许昌
    3河南科技大学农学院，471023，河南洛阳
  • 收稿日期:2023-02-10 修回日期:2023-09-21 出版日期:2024-08-15 发布日期:2024-08-14
  • 通讯作者: 宋慧，研究方向为谷子遗传育种，E-mail：837181622@qq.com；贾小平，研究方向为谷子资源评价与分子育种，E-mail：jiaxiaoping2007@163.com
  • 作者简介:解慧芳，研究方向为谷子遗传育种，E-mail：xiehuifangxhf@163.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2019YFD1000700);国家重点研发计划(2019YFD1000702-8);现代农业产业技术体系建设专项(CARS-06-13.5-B25);河南省青年人才托举工程项目(2021HYTP035);河南省现代农业产业体系建设专项(HARS-22-04-Z1)

Analyzing of the Mixed Inheritance Model of Major Gene Plus Polygene of Main Traits in Foxtail Millet

Xie Huifang1(), Wei Menghan2, Song Zhongqiang1, Liu Jinrong1, Wang Suying1, Xing Lu1, Wang Shujun1, Liu Haiping1, Jia Xiaoping3(), Song Hui1()   

  1. 1Anyang Academy of Agricultural Sciences, Anyang 455000, Henan, China
    2Xuchang Vocational Technical College, Xuchang 461000, Henan, China
    3College of Agriculture, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, Henan, China
  • Received:2023-02-10 Revised:2023-09-21 Online:2024-08-15 Published:2024-08-14

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1

PDF (PC)

45

摘要：

本研究揭示了谷子抽穗期、生育期、株高、主茎节数、穗下节间长、穗颈粗、穗长、单穗重和单穗粒重9个主要农艺性状遗传规律，为相关性状的进一步遗传改良及基因定位提供参考。以高产、优质、广适品种豫谷18为母本，抗除草剂品种冀谷38为父本构建1个包含584个家系的重组自交系（RIL）群体，采用主基因+多基因混合遗传模型，对RIL群体9个性状进行遗传分析。结果表明，RIL群体各性状表现出不同程度的分离，变异系数最高的为单穗粒重，最低的为生育期。对各性状进行相关性分析，表明多个性状间存在显著相关性，与单穗粒重相关性最高的为单穗重，其次为株高。遗传模型分析显示，抽穗期、生育期和穗颈粗均存在较强的主基因效应，且主基因遗传率较高。

关键词: 谷子, 重组自交系, 农艺性状, 主基因+多基因, 遗传模型

Abstract:

This study revealed the genetic rules of nine main agronomic traits in foxtail millet, including heading date, growth period, plant height, numbers of stem nodes, internode length under panicle, panicle neck diameter, panicle length, panicle diameter, single panicle weight, grain weight per panicle. These results served as a guide for future genetic improvement and gene mapping of related traits. A recombinant inbred line (RIL) population with 584 families was constructed using Yugu 18 as the female parent and Jigu 38 as the male parent. Nine traits of the RIL population were analyzed using the mixed inheritance model of major gene plus polygene. The results showed that the traits of RIL population showed different degree of separation, the highest variation coefficient was grain weight per panicle, the lowest coefficient of variation was growth period. Correlation analysis was carried out for traits, the result showed that there were significant correlations among the traits. The highest correlation with grain weight per panicle was single panicle weight, following by plant height. The genetic model analysis showed that strong main gene effects were seen in panicle neck diameter, growth period, and heading date, major genes also showed a high heritability.

Key words: Foxtail millet, Recombinant inbred line (RIL), Agronomic traits, Major gene plus polygene, Inheritance model

表1

亲本和RIL群体性状描述

性状
Trait		 亲本Parent RIL群体RIL population
豫谷18
Yugu 18		 冀谷38
Jigu 38		 最小值
Min. value		 最大值
Max. value		 中位数
Median		 平均值
Mean value		 标准偏差
Standard deviation		 变异系数
Variable coefficient (%)		 偏斜度
Skewness		 峰度
Kurtosis
抽穗期HD (d) 53.00 56.00 49.00 68.00 57.00 56.79 3.09 5.45 0.01 -0.09
生育期GP (d) 92.00 94.00 87.00 101.00 92.00 91.60 2.82 3.08 0.34 0.45
株高PH (cm) 113.17 124.00 92.00 150.33 124.00 123.92 9.69 7.82 -0.15 0.09
主茎节数NSN 12.33 14.00 10.00 16.67 13.33 13.42 1.05 7.85 -0.32 0.17
穗下节间长PIL (cm) 29.00 38.33 17.00 41.00 29.67 29.49 3.53 11.99 -0.27 0.33
穗颈粗PND (cm) 2.50 3.19 2.10 3.67 2.75 2.77 0.27 9.77 0.70 0.75
穗长PL (cm) 19.83 23.83 15.67 29.67 22.67 22.72 2.11 9.30 0.08 0.46
单穗重SPW (g) 17.95 14.84 9.44 24.44 15.78 15.92 2.59 16.25 0.44 0.02
单穗粒重GWP (g) 14.62 11.09 7.22 19.77 12.05 12.21 2.12 17.40 0.48 0.14

图1

RIL群体9个性状的频率分布（柱形）、拟合分布（红线）和成分分布（黑线）

图2

RIL群体超亲遗传比率

表2

RIL群体性状间的相关性

性状
Trait		 抽穗期
HD		 生育期
GP		 株高
PH		 主茎节数
NSN		 穗下节间长
PIL		 穗颈粗
PND		 穗长
PL		 单穗重
SPW		 单穗粒重
GWP
抽穗期HD 1.000
生育期GP 0.716** 1.000
株高PH 0.166** 0.151** 1.000
主茎节数NSN 0.385** 0.260** 0.482** 1.000
穗下节间长PIL -0.122** -0.070 0.347** -0.154** 1.000
穗颈粗PND 0.143** 0.052 0.038 0.106* -0.092* 1.000
穗长PL 0.005 0.052 0.146** 0.056 0.018 0.484** 1.000
单穗重SPW 0.119** 0.130** 0.289** 0.061 0.118** 0.256** 0.250** 1.000
单穗粒重GWP 0.124** 0.138** 0.314** 0.056 0.145** 0.242** 0.260** 0.964** 1.000

表3

9个性状备选模型的极大对数似然函数值、AIC值及遗传模型的适合性检验

性状
Trait		 备选模型
Candidate model		 极大对数似然函数值
Maximum logarithmic likelihood value		 AIC值
AIC value		 适合性检验
Test of goodness-of-fit
抽穗期HD 4MG-AI -1477.311 2976.621 1/0/0/2/2
3MG-AI -1489.350 2996.700 1/1/1/2/2
MX2-ED-A -1495.658 3003.316 0/0/0/1/1
生育期GP 4MG-AI -1172.061 2366.122 0/0/3/1/1
MX3-AI-A -1366.896 2755.791 0/0/1/1/1
MX2-EA-A -1372.996 2755.992 0/0/1/1/1
株高PH MX2-IE-A -2165.974 4341.948 0/0/0/0/0
MX2-CE-A -2165.999 4341.998 0/0/0/0/0
PG-AI -2166.407 4342.813 0/0/0/0/0
主茎节数NSN 3MG-CEA -867.231 1740.461 0/0/0/1/1
2MG-CE -868.123 1742.246 0/0/0/1/1
2MG-AE -868.004 1744.008 0/0/0/1/1
穗下节间长PIL PG-AI -1591.805 3193.611 0/0/0/0/0
MX2-AI-AI -1589.787 3195.574 0/0/0/0/0
MX1-A-AI -1591.813 3195.625 0/0/0/0/0
穗颈粗PND MX3-AI-A -39.956 101.912 0/0/1/0/0
MX2-IE-A -405.471 820.942 0/1/2/1/1
MX2-CE-A -405.489 820.978 0/1/2/1/1
穗长PL PG-AI -1269.208 2548.416 0/0/0/0/0
MX2-IE-A -1269.400 2548.801 0/0/0/0/0
MX2-CE-A -1269.430 2548.860 0/0/0/0/0
单穗重SPW MX2-AE-A -1381.294 2774.588 0/0/0/0/0
MX2-AI-AI -1380.063 2776.127 0/0/0/0/0
MX2-AI-A -1381.294 2776.588 0/0/0/0/0
单穗粒重GWP MX2-DE-A -1265.140 2540.281 0/0/0/0/0
MX2-AE-A -1264.671 2541.342 0/0/0/0/0
MX2-ED-A -1264.898 2541.797 0/0/0/0/0

表4

RIL群体相关性状的一阶遗传参数估值

性状Trait 模型Model m(m1) m2 m3 d(da) db dc iab(i*) iac ibc iabc [d]
抽穗期HD MX2-ED-A 56.925 － － 0.265 3.876 － － － － － -3.703
生育期GP MX3-AI-A 91.642 － － -2.284 -1.183 -1.187 0.086 0.087 1.184 -0.084 3.739
株高PH MX2-IE-A 122.150 － － － － － -3.575 － － － -5.417
主茎节数NSN 3MG-CEA 13.324 － － -0.361 -0.361 -0.361 － － － － －
穗下节间长PIL PG-AI 29.000 38.33 29.462 － － － － － － － －
穗颈粗PND MX3-AI-A 2.805 － － -2.514 -2.386 -2.514 -0.021 0.107 -0.021 -2.386 9.480
穗长PL PG-AI 19.830 23.83 22.716 － － － － － － － －
单穗重SPW MX2-AE-A 15.895 － － 1.151 － － 0.573 － － － -0.745
单穗粒重GWP MX2-DE-A 13.452 － － － － － -1.019 － － － 1.765

表5

RIL群体相关性状的二阶遗传参数估值

性状
Trait		 模型
Model		 方差
Variance		 主基因方差
Major gene variance		 多基因方差
Polygenes variance		 主基因遗传率
Major gene heritability (%)		 多基因遗传率
Polygenes heritability (%)
抽穗期HD MX2-ED-A 2.50 7.06 1.69 73.84 17.71
生育期GP MX3-AI-A 1.13 6.82 0.00 85.76 0.00
株高PH MX2-IE-A 83.97 10.01 83.56 10.65 88.91
主茎节数NSN 3MG-CEA 0.70 0.41 － 37.31 －
穗下节间长PIL PG-AI 12.94 － 12.45 － 96.10
穗颈粗PND MX3-AI-A 0.04 0.20 0.02 82.88 9.99
穗长PL PG-AI 4.45 － 4.34 － 97.24
单穗重SPW MX2-AE-A 3.69 3.01 3.52 44.91 52.60
单穗粒重GWP MX2-DE-A 2.71 1.81 2.55 40.00 56.51
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