论文部分内容阅读
甜玉米因营养丰富、风味独特,越来越受人们的喜爱,但种子活力低下是一直以来存在的问题。甜玉米制种产量低,种子价格昂贵,且种子极不易保存,活力低极大地阻碍了甜玉米的推广。因此,甜玉米种子老化生理生化的研究和甜玉米种子活力相关基因的定位、克隆及功能研究,可揭示甜玉米种子活力的调控机理,为培育高活力的甜玉米新品种提供理论基础与支撑。本研究主要分为两部分,一是以甜玉米品种“农甜88”和“农甜99”为试验材料,研究其老化后生理生化的变化,分析其与种子活力的关系。另一部分是利用简化基因组测序,采用人工老化的方法对BC4F3群体进行种子活力相关性状的QTL定位,并预测调控种子活力的主效基因。本研究主要研究结果如下:1.随老化时间的增加,“农甜88”和“农甜99”的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数逐渐降低,表明种子老化会降低种子活力。对比两品种老化条件下种子活力下降情况,发现“农甜88”种子耐老化能力强于“农甜99”。2.随老化时间的增加,“农甜88”和“农甜99”的脱氢酶（Dehydrogenase,DHA）活性和过氧化物酶（Peroxidase,POD）活性逐渐降低,而相对电导率（Relative electrical conductivity,REC）和丙二醛（Malondialdehyde,MDA）含量则逐渐升高。相关分析发现,2个品种老化种子浸出液的REC和MDA含量均与种子活力各性状呈显著或极显著负相关,DHA和POD活性均与种子活力各性状呈显著或极显著正相关。表明DHA活性、POD活性、REC和MDA含量可以作为检测种子活力的指标。3.老化处理使种子的遗传多样性下降,老化处理6 d后,“农甜88”和“农甜99”等位基因数、有效等位基因数、基因多样性分别比对照下降29.35%和23.58%、25.00%和20.00%、96.99%和83.35%。4.对BC4F3群体种子分别进行老化发芽试验和发芽试验,与未老化种子相比,老化后种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数和苗鲜重的均值均出现一定程度的下降。种子活力相关性状值均符合正态分布。5.相关性分析发现,BC4F3群体种子老化前后种子活力相关性状间相关性都达到了极显著水平,即发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、苗鲜重、老化发芽势、老化发芽率、老化发芽指数、老化活力指数和老化苗鲜重这10个指标间两两极显著正相关。方差分析发现,在材料间,发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数和苗鲜重均达到了极显著差异;在处理间,发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数和苗鲜重均达到了极显著差异。6.利用所构建的遗传图谱与甜玉米种子活力相关性状数据进行连锁分析,共检测到42个QTL。基于发芽试验,检测到18个QTL,分布在第7、10染色体上,贡献率在0.052%1.514%之间,加性效应大部分为负值。基于老化发芽试验,检测到24个QTL,分布在第1、3、4、5、6、7、10染色体上,贡献率在0.471%13.138%之间,加性效应大部分为负值。根据贡献率大于10,在第10染色体上定位到两个主效QTL,即qAGR10-2和qAGR10-3,贡献率分别为13.138%和10.490%。7.利用玉米遗传学和基因组学数据库对标记区间进行基因注释。结果表明,该区域有21个候选基因,其中Zm00001d024488、Zm00001d024497、Zm00001d024498和Zm00001d024500这4个基因可能为调控种子活力的基因。