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玉米主要植株性状的杂种优势位点分析 摘要：随着科学技术的发展，玉米杂种优势的利用促进了玉米生产的大幅度增长杂种优势的遗传实质是多个基因、各种遗传效应的综合作用，本文对玉米主要植株性状的杂种优势位点分析关键词：玉米；农艺性状；SSSL测交群体；杂种优势位点我国是一个农业大国，是世界第二大玉米生产国玉米在粮食生产中的作用举足轻重，在国民经济中占有重要地位自新中国成立的60多年来，玉米在解决温饱问题、保障粮食和饲料安全、发展国民经济以及缓解能源危机等方面发挥了重要作用一、材料与方法1.试验材料利用203个玉米自交系许178背景的综3单片段代换系（SSSLs）群体为基础材料该群体是以综3为供体亲本、许178为受体亲本，通过多代回交和自交结合SSR分子标记辅助选择，在BC4F2、BC4F3和BC4F4筛选到的纯合单片段代换系材料，包含150个不同染色体片段的SSSLs，分布在玉米的10条染色体上，代换片段平均长度为47.67 cM，导入片段总长11 394.22 cM，覆盖率玉米基因组的67.56%2.田间试验设计2016年冬以203个SSSLs为母本，受体许178为父本，利用人工授粉的方式获得203个SSSLs的测交群体。

2017年夏播在某市农业科学院对203单片段代换系及其回交群体进行了田间鉴定田间试验采取随机区组设计，3次重复，单行区，行长4 m，行距0.6 m，密度为67 500株/hm2为保证试验数据的准确性，SSSLs群体和2个亲本采用同样的田间设计播种在同一试验田中，田间管理措施同常规大田生产3.性状田间测定从苗期开始，每一行从第3株开始在不同的发育时期选择10株标记叶片数散粉后选择10株表型一致的单株进行田间农艺性状调查，主要包括株高（plantheight，PH）、穗位高（ear height，EH）、总叶片数（leaf number，LN）株高指植株从地面到雄穗顶端的高度（cm）；穗位高指植株从地面到第一个穗所在节的高度（cm）4.QTL和杂种优势位点分析采用SPSS17.0统计软件，对203个SSSLs群体所调查的性状进行单因素的方差分析和Duncan’s多重比较如果某一性状与许178在P＜0.05水平上差异显著，即认为该单片段代换系代换片段上存在一个目标性状的QTL加性效应值=（单片段代换系的表型值-对照的表型值）/2；贡献率=（加性效应值／对照的表型值）100%利用3个地点的中亲优势值（HMP）来检测杂种优势位点（heterotic loci，HL）。

中亲优势值计算公式如下：HMP（%）=（F1-MP）/MP100%其中，MP=（单片段代换系的表型值+对照许178的表型值）/2；F1指对应测交群体的表型值如果测交群体的某一性状表型值与对应MP在P＜0.05上差异显著，即认为该测交群体对应的单片段代换系代换片段上存在一个杂种优势位点（heterotic loci，HL）二、结果1.单片段代换系及其测交群体主要农艺性状和杂种优势表现1）单片段代换系及其测交群体的主要农艺性状表现SSSLs群体的株高平均值分别为216.07、201.22和183.65 cm，且3个试点的变异与亲本相比，都比低值亲本综3低，比高值亲本许178高穗位高的平均值分别为91.37、82.85和76.19 cm，在3个试点间的高度变化趋势与株高相同；与株高和穗位高相比，总叶片数在亲本间和SSSL群体间的变异都较小SSSLs群体的3个主要农艺性状在3个环境中与轮回亲本许178的表型值基本相同受体亲本许178的株高和穗位高在所有测试点均比供体亲本综3高，叶片数则比综3少SSSLs测交群体在3个点的株高平均值分别为227.92、211.98和182.97 cm；穗位高平均值分别为97.49、89.24和71.71 cm。

株高、穗位高、总叶片数的广义遗传率分别为65.0%、63.7%和80.8%2）单片段代换系测交群体主要农艺性状的中亲优势表现单片段代换系测交群体在试点株高的中亲优势值分别为4.74%、3.61%和1.09%，变异范围分别为-3.27%—14.88%、-6.07%—13.28%和-4.99—10.92%穗位高的中亲优势值分别为6.06%、7.77%和7.51%，变异范围分别为-7.95%—20.25%、-4.96%—24.30%和-13.24%—29.58%总叶片数的中亲优势值分别为1.14%、0.90%和2.17%不同试点中亲优势值和变异的数据表明，株高、穗位高的中亲优势值受环境影响较大，总叶片数中亲优势值也受到环境影响，但影响效应比株高和穗位高的小3.玉米主要农艺性状的杂种优势位点分析利用SSSL测交群体的表现值及其中亲优势进行显著性分析和杂种优势位点分析，在P＜0.05的显著水平上株高性状共检测到6个HL，有3个HL在3个地点间被同时检测到，其中hPH1a在试点对株高中亲优势的贡献率分别为7.8%、7.8%和9.5%，表现为超显性效应hPH3试点对株高中亲优势的贡献率分别为8.9%、11.9%和7.8%，表现为超显性效应；而hPH8对株高中亲优势的贡献率分别为5.6%、5.3%和3.4%，表现为显性效应。

穗位高共检测到8个HL，分布在除第5、6、9、10外的其余6条染色体上，只有hEH3在3个环境中同时被检测到，在对穗位高中优势的贡献率分别为9.9%、12.3%和5.1%，表现为显性效应总叶片数检测到5个HL，其中位于1.05 bin的hLN1在试点的中亲优势表型贡献率分别为1.7%、1.8%和10.0%，表现为显性效应在所有检测到的HL中，hPH3和hEH3受同一片段（bnlg1144-bnlg1647-umc1425）上杂种优势基因控制；hPH4和hEH4受同一片段（bnlg1444-phi066-umc2041）上杂种优势基因影响；而片段umc1689-umc1124-umc1703上的基因则同时影响株高和总叶片数杂种优势三、讨论玉米自交系是选配杂交种的基础，其自身农艺经济性状的综合表现，除影响杂交组合的制种产量外，还对杂交组合的性状表现起着重要作用因而，评价自交系是否优良，除了自交系本身表现优良与否外，更重要的是配合力的表现在玉米育种中，用一般配合力可以预测杂交后代的表现特殊配合力是指杂交组合与其双亲平均表现基础上预期结果的偏差，其高低取决于亲本自交系基因型的非加性效应，即显性和上位性基因效应。

特殊配合力受环境条件影响较大，不能稳定遗传，但可以用来指导杂种优势的利用和杂交种的选育，并且可以为杂交组合的选配提供理论依据国内许多学者都对自交系各性状的配合力做了大量研究，如行粒数、秃尖、轴粗、穗重以加性为主，而穗位高、株高、行数、穗粗、单株产量则是加性和非加性各半，共同起作用株高、穗位高、穗行数、百粒重、单穗重以加性效应为主，可早代选择；穗长和行粒数以非加性效应为主，宜晚代选择株高的一般配合力效应值较高，以加性效应为主，宜在早代选择穗粗、秃尖、穗行数、千粒重以加性效应为主，宜早代选择出籽率、穗长、小区产量、单株产量以非加性效应为主，宜晚代进行选择以上研究大体一致，但在个别性状(穗行、行粒数等)上也存在矛盾狭义遗传力反映了亲代性状遗传给子代的潜力，狭义遗传力高的性状适宜在早代加大选择压力在本试验中，株高、秃尖长、穗位、抽丝期狭义遗传力较高，可在早代进行选择，而穗行数、散粉期、穗长、穗粗狭义遗传力较低，宜在晚代进行选择本研究发现单片段代换系测交群体的株高、穗位高中亲优势较大，总叶片数的中亲优势相对较小定位到的24个QTL中，qPH1b、qPH3b、qEH3a和qEH5在不同环境间具有保守性，是所对应性状的主效QTL，其所处的染色体区域可能含有调控相关性状的主要基因。

定位到的杂种优势位点，hPH1a、hPH3、hPH8、hEH3和hLN1具有环境保守性，这些主要的杂种优势位点分布区域可能含有调控相对应性状杂种优势的相关基因株高、穗位高多数QTL/HL位点表现出超显性效应，而多数总叶片数相关的QTL/HL显示出显性效应，表明杂种优势主要来源于位点间的超显性效应染色体片段umc1689-umc1124-umc1703同时影响株高和总叶片数的杂种优势，说明杂种优势同样存在多效性现象株高和穗位高杂种优势与产量呈正相关，总叶片数多的品种具有更高的光合利用效率，上述主效QTL和HL可通过分子标记辅助选择，应用于理想株型育种综上所述，虽然相关的研究也已很多，由于试验材料、时间、地点等因素的不同，各性状之间的遗传和相关性分析结果会有差异，自交系配合力的分析结果也不尽相同，即使是同一个产量性状，不同地点和不同自交系材料之间的表现也不相同参考文献：[1]陈明玉.几种优良玉米植株性状的杂种优势分析.作物学报,2017,39(9):1562-1568.[2]彭亚慧.不同玉米植株性状的杂种优势分析.作物学报,2017,42(4):482-491.-全文完-。