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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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7

PDF (PC)

141

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
[1] Flintgarcia S A, Jampatong C, Darrah L L , et al. Quantitative trait locus analysis of stalk strength in four maize populations. Crop Science, 2003,43(1):13-22.
doi: 10.2135/cropsci2003.0013
[2] 丰光, 刘志芳, 李妍妍 , 等. 玉米茎秆耐穿刺强度的倒伏遗传研究. 作物学报, 2009,35(11):2133-2138.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2009.02133
[3] 勾玲, 黄建军, 孙锐 , 等. 玉米不同耐密植品种茎秆穿刺强度的变化特征. 农业工程学报, 2010,26(11):156-162.
doi: 10.3969/j.issn.1002-6819.2010.11.028
[4] 李清超, 李永祥, 杨钊钊 , 等. 基于多重相关RIL群体的玉米株高和穗位高QTL定位. 作物学报, 2013,39(9):1521-1529.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2013.01521
[5] 刘小刚, 马飞前, 王红武 , 等. 玉米茎秆穿刺强度遗传研究.作物杂志, 2014(4):27-31.
[6] 马飞前, 刘小刚, 王红武 , 等. 玉米茎秆纤维品质性状及其相关分析.作物杂志, 2014(4):44-48.
[7] Zhang Z M, Zhao M J, Ding H P , et al. Quantitative trait loci analysis of plant height and ear height in maize (Zea mays L.). Russian Journal of Genetics, 2006,42(3):306-310.
doi: 10.1134/S1022795406030112
[8] Mdela L, Cldejr S, Dav B , et al. Mapping QTL for grain yield and plant traits in a tropical maize population. Molecular Breeding, 2006,17(3):227-239.
doi: 10.1007/s11032-005-5679-4
[9] Bai W, Zhang H, Zhang Z , et al. The evidence for non-additive effect as the main genetic component of plant height and ear height in maize using introgression line populations. Plant Breeding, 2010,129(4):376-384.
[10] Salvi S, Corneti S, Bellotti M , et al. Genetic dissection of maize phenology using an intraspecific introgression library. BMC Plant Biology, 2011,11:4.
doi: 10.1186/1471-2229-11-4 pmid: 21211047
[11] 王铁固, 马娟, 张怀胜 , 等. 玉米穗位高的主基因+多基因的遗传模型分析. 贵州农业科学, 2012,40(4):10-13.
[12] 王铁固, 马娟, 张怀胜 , 等. 玉米株高主基因+多基因遗传模型分析. 玉米科学, 2012,20(4):45-49.
doi: 10.3969/j.issn.1005-0906.2012.04.010
[13] 高树仁, 刘文研, 张玉胡 . 玉米株高的遗传分析. 黑龙江八一农垦大学学报, 2010,22(6):1-3.
[14] Gai J Y, Wang J K . Identification and estimation of a QTL model and its effects. Theoretical and Applied Genetics, 1998,97(7):1162-1168.
doi: 10.1007/s001220051005
[15] 盖钧镒 . 植物数量性状遗传体系.北京: 科学出版社, 2003.
[16] 曹锡文, 刘兵, 章元明 . 植物数量性状分离分析Windows软件包SEA的研制. 南京农业大学学报, 2013,36(6):1-6.
doi: 10.7685/j.issn.1000-2030.2013.06.001
[17] 李洪戈, 余坤江, 郭婷婷 , 等. 甘蓝型油菜无花瓣性状的主基因+多基因遗传分析. 江苏农业学报, 2014,30(2):253-258.
[18] 王建康 . 基因定位与育种设计.北京: 科学出版社, 2014.
[19] 邱正高, 王贵学, 杨华 , 等. 航空诱变糯玉米突变体株高穗位高遗传模型. 西南大学学报(自然科学版), 2008,30(3):60-65.
[20] 李颖 . 高油玉米主要性状主基因+多基因遗传分析. 长春:吉林农业大学, 2011.
[21] 赵刚, 吴子恺, 王兵伟 . 微胚乳超高油玉米株高和穗位高的主基因+多基因遗传模型. 安徽农业科学, 2007,35(17):5096-5098.
doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2007.17.032
[1] 陈广周 王广福 渠建洲 司雷勇 金 岩 徐淑兔 薛吉全 路海东. 不同玉米自交系子粒脱水速率及其#br# 与主要影响性状的相关分析[J]. 作物杂志, 2018, (5): 33–39
[2] 苏桂华 李春雷, 苏义臣. 吉林省22 份主推玉米品种区域试验评价[J]. 作物杂志, 2018, (5): 63–70
[3] 吴荣华 庄克章 刘 鹏 张春艳. 鲁南地区夏玉米产量对气象因子的响应[J]. 作物杂志, 2018, (5): 104–109
[4] 李少昆 张万旭, 王克如 韩冬生 杨小霞 陈永生. 北疆玉米大田机械粒收质量调查[J]. 作物杂志, 2018, (5): 127–131
[5] 高文俊 杨国义 高新中 玉 柱 许庆方 原向阳 孙耀武. 氮磷钾肥对青贮玉米产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2018, (5): 144–149
[6] 李红燕,王永宏,赵如浪,张文杰,明博,谢瑞芝,王克如,李璐璐,高尚,李少昆. 宁夏引/扬黄灌区玉米子粒脱水模型的构建与应用[J]. 作物杂志, 2018, (4): 149–153
[7] 李少昆,张万旭,王克如,俞万兵,陈永生,韩冬生,杨小霞,刘朝巍,张国强,王浥州,柳枫贺,陈江鲁,杨京京,谢瑞芝,侯鹏,明博. 北疆玉米密植高产宜粒收品种筛选[J]. 作物杂志, 2018, (4): 62–68
[8] 樊艳丽,董会,卢柏山,史亚兴,高宁,史亚民,徐丽,席胜利,张翠芬,刘焱辉. 播期对不同糯玉米品种淀粉糊化特性的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 79–83
[9] 杨京京,陈江鲁,谢瑞芝,张小伟,丁变红,吴新明,李少昆,李东方. 玉米种子粒重差异对相关发芽指标整齐度的影响[J]. 作物杂志, 2018, (3): 180–184
[10] 李少昆,王克如,王延波,赵海岩,沈玉忠,蔡丹丹,肖万欣,姜文野,黄兆福,翟立超,谢瑞芝,侯鹏,明博. 辽宁中部地区玉米机械粒收质量及其限制因素研究[J]. 作物杂志, 2018, (3): 162–167
[11] 史磊,王国宏,王延波,王大为,赵海岩. 玉米杂交种及其亲本子粒脱水速率初步研究[J]. 作物杂志, 2018, (3): 84–89
[12] 王克如,李少昆,王延波,赵海岩,沈玉忠,蔡丹丹,肖万欣,姜文野,黄兆福,翟立超,李璐璐,谢瑞芝,侯鹏,明博. 辽宁中部适宜机械粒收玉米品种的筛选[J]. 作物杂志, 2018, (3): 97–102
[13] 李璐璐,谢瑞芝,王克如,明博,侯鹏,李少昆. 去苞叶对玉米子粒脱水过程的影响[J]. 作物杂志, 2018, (2): 114–117
[14] 李锐,白建荣,王秀红,张丛卓,张效梅,闫蕾,杨瑞娟. 144份甜玉米群体的遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2018, (2): 17–24
[15] 李忠南,王越人,邬生辉,曲海涛,许正学,李光发. 玉米主要性状GCA效应值的因子分析[J]. 作物杂志, 2018, (2): 25–29
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[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 朱鹏锦,庞新华,梁春,谭秦亮,严霖,周全光,欧克维. 低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 131 –137 .
[9] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[10] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .