作物杂志,2019, 第3期: 24–28 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2019.03.005

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

利用分子标记技术对玉米自交系子粒油分的改良研究

鲁守平,张华,孟昭东,穆春华   

  1. 山东省农业科学院玉米研究所/农业农村部黄淮海北部玉米生物学与遗传育种重点实验室,250100,山东济南
  • 收稿日期:2018-12-10 修回日期:2019-04-18 出版日期:2019-06-15 发布日期:2019-06-12
  • 通讯作者: 穆春华
  • 作者简介:鲁守平,副研究员,主要从事玉米遗传育种研究;
  • 基金资助:
    山东省科技发展计划(2014GNC110016,2015GNC113001);转基因生物新品种培育重大专项(2017ZX08013001-001-007);国家高技术研究发展计划(2006AA100103)

Improvement of Grain Oil Content in Maize Inbred Lines by Molecular Markering Technology

Lu Shouping,Zhang Hua,Meng Zhaodong,Mu Chunhua   

  1. Maize Research Institute of Shandong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Maize Biology and Genetic Breeding in North Huanghuaihai, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Jinan 250100, Shandong, China
  • Received:2018-12-10 Revised:2019-04-18 Online:2019-06-15 Published:2019-06-12
  • Contact: Chunhua Mu

摘要:

高油玉米是指子粒油分含量高于6%的玉米,是一种优良的粮油饲兼用型作物。高油玉米自交系By804含有qHO1和qHO6两个提高子粒油分的主效QTL。以By804为供体,利用分子辅助选择技术,结合田间农艺性状鉴定及核磁共振油分检测,将2个主效QTL分别回交转育至普通玉米自交系lx9801、lx03-2及lx00-1中。结果表明:来自By804的2个QTL均表现为随着回交次数的增加,子粒含油量较轮回亲本提高幅度逐步降低;不同遗传背景对QTL效应有较大影响:2个QTL在不同自交系的效应均以lx9801最佳,转育目标QTL后自交系绝对含油量较轮回亲本平均增加0.72%;2个位点效应相比,qHO6对子粒含油量的改良效果较优,3个自交系的改良系平均绝对含油量增加0.58%。

关键词: 玉米, 自交系, 子粒油分, QTL, 分子标记辅助选择

Abstract:

High-oil maize refers to maize with a grain oil content higher than 6%. It is an excellent crop of grain, oil and feed. The high oil maize inbred line By804 contains two major QTLs, qHO1 and qHO6. In this study, By804 was used as a donor, using linkage-labeled molecular-assisted selection technology, combined with field agronomic traits identification and nuclear magnetic resonance verification, two major QTLs were transferred to common maize inbred lines lx9801, lx03-2 and lx00- 1 by backcrosses. The results showed that the growth trend of oil in different generations of improved inbred lines was similar. The generation BC1F1 had the highest oil content increase, and with the increase of backcross algebra, the oil content of grain decreased gradually. Different genetic backgrounds had an effect on oil content. The average effect on lx9801 was the best with absolute oil content increases by 0.72% compared with the two-point effects. qHO6 was better in improving the grain oil content, which could increased the oil content of grain by an average of 0.58%.

Key words: Maize, Inbred line, Grain oil, QTL, Marker-assisted selection

表1

试验材料各世代种植时间、地点及选择方法"

时间Date 种植世代Generation 种植地点Site 选择方法Method of selection
2006年10月October 2006 亲本 海南三亚 -
2007年2月February 2007 F1 海南三亚 -
2007年6月June 2007 BC1F1 济南章丘 农艺性状、油分检测、标记辅助检测
2007年10月October 2007 BC2F1 海南三亚 农艺性状、油分检测、标记辅助检测
2008年6月June 2008 BC3F1 济南章丘 农艺性状、油分检测、标记辅助检测
2008年10月October 2008 BC4F1 海南三亚 农艺性状、油分检测、标记辅助检测
2009年6月June 2009 BC5F1 济南章丘 农艺性状、油分检测、标记辅助检测
2009年10月October 2009 BC5F2 海南三亚 农艺性状、油分检测、标记辅助检测

表2

不同受体亲本选用连锁标记信息"

标记
Marker
位置
Position
与QTL距离(cM)
Distance from QTL
QTL 适用亲本Applicable parent
bnlg1884 bin1.06 13.4 qHO1 lx9801, lx03-2
umc1979 bin6.04 0.5 qHO6 lx9801, lx03-2
umc2112 bin1.02 21.0 qHO1 lx00-1
umc1656 bin6.02 17.8 qHO6 lx00-1

表3

选用连锁标记PCR扩增信息"

标记
Marker
序列
Sequence
PCR反应程序
PCR reaction procedure
产物大小(bp)
Product size
bnlg1884 F:TTCGGATGCATGTGTAACGT
R:CGGAAGTCCCATCTGTTTGT
94℃ 5min;94℃ 30s,58℃ 30s,72℃ 50s,30个循环;72℃ 10min 188
umc1979 F:AATTTCGGGAAACAGGCCAT
R:GAGTCCCCGAAACTGAACACC
94℃ 5min;94℃ 30s,58℃ 30s,72℃ 50s,30个循环;72℃ 10min 140
umc2112 F:AGCTCTACCAAACACGAGCTTCAT
R:CAAATGCAGAAAGATAACGCGAAT
94℃ 5min;94℃ 30s,56℃ 30s,72℃ 50s,30个循环;72℃ 10min 133
umc1656 F:AGTTTTGACCGCGCAAAAGTTA
R:GTACGAGCAGGCCATTAACCC
94℃ 5min;94℃ 30s,56℃ 30s,72℃ 50s,30个循环;72℃ 10min 135

表4

各分离世代播种、回交、筛选果穗信息"

世代
Generation
lx9801 lx03-2 lx00-1
播种粒数/穗
Seeding
number/ear
回交穗数
Backcross ear
number
果穗入选率(%)
Ear selection rate
播种粒数/穗
Seeding
number/ear
回交穗数
Backcross ear number
果穗入选率(%)
Ear selection rate
播种粒数/穗
Seeding
number/ear
回交穗数
Backcross ear number
果穗入选率(%)
Ear selection rate
BC1F1 290/10* 280** - 215/10 201 - 415/10 264 -
BC2F1 160/14 151 5.00*** 160/17 152 8.45 220/12 218 4.54
BC3F1 370/20 290 13.24 380/20 310 13.16 487/20 350 9.17
BC4F1 380/20 300 6.89 281/20 200 6.46 460/20 420 5.71
BC5F1 507/28 450 9.33 800/36 560 18.00 373/25 340 5.95
合计Total 1 707/92 1 471 8.62 1 416/103 1 423 11.52 1 955/87 1 592 6.34

图1

不同标记在回交群体后代个体中的扩增图谱"

图2

各改良自交系与受体子粒的油分绝对增量变化"

表5

自交系改良后不同世代子粒油分含量"

材料
Material
lx9801改良系
lx9801 improved line
lx03-2改良系
lx03-2 improved line
lx00-1改良系
lx00-1 improved line
qHO1 qHO6 qHO1 qHO6 qHO1 qHO6
BC1F1 4.16±0.36 4.19±0.23 4.70±0.68 4.85±0.43 4.77±0.63 4.81±0.35
BC2F1 3.47±0.28 3.61±0.32 3.80±0.63 4.01±0.36 4.05±0.64 4.24±0.48
BC3F1 2.81±0.44 3.05±0.54 2.77±0.44 3.04±0.50 3.98±0.44 3.96±0.46
BC4F1 2.87±0.37 2.76±0.37 3.54±0.53 3.41±0.47 3.66±0.57 3.99±0.53
BC5F1 3.08±0.31 3.10±0.35 2.96±0.32 3.01±0.38 3.26±0.35 3.48±0.41
BC5F2 3.20±0.37 3.11±0.41 3.28±0.50 3.58±0.50 3.58±0.40 3.70±0.40

图3

改良自交系BC5F2世代子粒油分含量分布"

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