玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0912

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (29): 8-15.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0912

所属专题：生物技术；玉米

玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展

谢雯¹^,²(), 霍川³, 彭超颖¹^,², 霍仕平¹^,²()

¹重庆三峡学院,重庆万州 404100
²重庆三峡农业科学院,重庆万州 404155
³四川省资阳市农技推广站,四川资阳 641400

收稿日期:2021-09-24 修回日期:2022-02-05 出版日期:2022-10-15 发布日期:2022-10-14
通讯作者: 霍仕平
作者简介:谢雯,女,1997年出生,江苏镇江人,硕士研究生,主要从事玉米遗传育种方面的研究。通信地址：404155 重庆市万州区厦门路600号重庆三峡农业科学院（重庆三峡学院）,E-mail： 2717298520@qq.com。
基金资助:
重庆市自然基金重点项目“玉米果穗苞叶长度的QTL分析”(cstc2015jcyjb0298);重庆市社会事业与民生保障主题专项“功能玉米种质资源精准鉴定与材料创新”(cstc2016shms-ztzx80013);“丘陵山区早熟饲用玉米筛选与品种培育”(cstc2016shms-ztzx80017);重庆市技术创新与应用发展项目“玉米抗茎腐病育种材料鉴定筛选与创新”(cstc2019jscx-msxmX0362)

QTL of Kernel Yield of Maize and Its Components’ Traits: Research Progress

XIE Wen¹^,²(), HUO Chuan³, PENG Chaoying¹^,², HUO Shiping¹^,²()

¹Chongqing Three Gorges University, Wanzhou, Chongqing 404100
²Chongqing Three Gorges Academy of Agricultural Sciences, Wanzhou, Chongqing 404155
³Extension Station of Agricultural Technology in Sichuan Ziyang, Ziyang, Sichuan 641400

Received:2021-09-24 Revised:2022-02-05 Online:2022-10-15 Published:2022-10-14
Contact: HUO Shiping

摘要/Abstract

摘要：

为推进分子标记辅助选择在玉米育种中的应用,总结出近30年玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展。表明子粒产量的QTL为5~9个,主要分布在第1、2、5、6、7、8、9染色体上,穗行数、行粒数和百粒重的QTL均为3~6个,主要分布在第1、2、3、4、5、6、7、8染色体上,这些QTL成簇分布在几条主要染色体上,形成QTL富集区域,它们能解释性状表型变异的25%左右;多数性状的QTL主要表现为加性、显性、部分显性或超显性效应,部分性状的QTL存在遗传×环境互作效应。预示子粒产量及其组成性状的QTL存在共同染色体载体,育种选择应在多环境、大样本下进行,在不同环境下均能稳定表达的QTL更适用于育种选择;单株穗数、植株性状和抗逆性的QTL研究有待加强。

关键词: 玉米, 产量因子, 染色体, QTL, 遗传效应

Abstract:

In order to promote the application of molecular marker-assisted selection in maize breeding, the research progress of QTL of kernel yield of maize and its components’ traits in recent 30 years was summed up. The results showed that there were 5-9 QTLs for kernel yield, and they were mainly distributed on chromosome 1, 2, 5, 6, 7, 8 and 9. There were 3-6 QTLs for the kernel row number, kernel number per row and 100-kernel weight, and they were mainly distributed on chromosome 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8. These QTLs were distributed in clusters on several main chromosomes and formed QTL enrichment regions, and they could explain about 25% of the phenotypic variation in traits. QTLs of most traits mainly manifested as additive, dominant, partial dominant or superdominant effects, and QTLs of some traits showed genetic × environment interaction. It indicated that QTLs of kernel yield and its components’ traits had common chromosomal carriers, the breeding selection should be carried out in multiple environments and with large number of samples, and those QTLs that could be expressed stably in different environments were more suitable for breeding selection. The QTL study on ear number per plant, plant traits and stress resistance should be strengthened.

Key words: maize, yield components, chromosome, QTL, genetic effect

中图分类号:

S513.035.1

谢雯, 霍川, 彭超颖, 霍仕平. 玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(29): 8-15.

XIE Wen, HUO Chuan, PENG Chaoying, HUO Shiping. QTL of Kernel Yield of Maize and Its Components’ Traits: Research Progress[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(29): 8-15.

参考文献 62

[1]	EDWARDS M D, STUBER C W, WENDEL J F. Molecular-marker facilitated investigations of quantitative trait loci in maize.Ⅱ.Factors influenceing yield and its component traits[J]. Crop sci., 1986, 27(4):639-648. doi: 10.2135/cropsci1987.0011183X002700040006x URL
[2]	杨俊品, 荣廷昭, 向道权, 等. 玉米数量性状定位[J]. 作物学报, 2005, 31(2):188-196.
[3]	王满. 玉米产量相关性状的遗传分析[D]. 武汉: 华中农业大学, 2015.
[4]	RAGOT M, SISCO P H, HOISINGTON D, et al. Molecular-marker-mediated characterization of favorable exotic alleles at quantitative trait loci in maize[J]. Crop sci., 1995, 35(5):1306-1315. doi: 10.2135/cropsci1995.0011183X003500050009x URL
[5]	ALBER B S B, EDWARDS M D, STUBER C W. Isoenzymatic identification of quantitative trait loci in crosses of elite maize inbreds. Crop sci., 1991, 31:267-274. doi: 10.2135/cropsci1991.0011183X003100020006x URL
[6]	杨莎, 王彩红, 梁世浩, 等. 基于不同群体的玉米产量性状QTL分析[J]. 河北农业大学学报, 2016, 39(1):1-8.
[7]	STUBER C W, LINCOLN S E, WOLFF D W, et al. Identification of genetic factors contributing to heterosis in a hybrid from two elite maize inbred lines using molecular markers[J]. Genetics, 1992, 132(3):823-839. doi: 10.1093/genetics/132.3.823 pmid: 1468633
[8]	LAWRENCE C J, DONG Q, POLACCO M L, et al. Maize GDB the community database for maize genetics and genomics[J]. Nucleic acids research, 2004, 32:393-397.
[9]	CAO Y G, WANG G Y, WANG S C, et al. Construction of a ge netic map and location of quantitative trait loci for dwarf trait in maize by RFLP markers[J]. Chinese science bulletin, 2000, 45(3):247-250. doi: 10.1007/BF02884683 URL
[10]	孙敬华. 浅谈玉米育种的途径和方法[J]. 技术与市场, 2006, 4:33-34.
[11]	丰光, 李妍妍, 邢锦丰. 美国先锋玉米育种经验的启示[J]. 玉米科学, 2010, 18(2):133-135.
[12]	VELDBOOM L R, LEE M. Genetic mapping of quantitative trait loci in maize in stress and nonstress environments: I. Grain yield and yield components[J]. Crop sci., 1996, 36:1310-1319. doi: 10.2135/cropsci1996.0011183X003600050040x URL
[13]	张玉娜, 张强, 潘芳芳, 等. 玉米产量相关性状的QTL定位与剖析(英文)[J]. 复旦学报(自然科学版), 2017, 56(4):421-430.
[14]	谭巍巍, 王阳, 李永祥, 等. 不同环境下多个玉米穗部性状的QTL分析[J]. 中国农业科学, 2011, 44(2):233-244.
[15]	谭巍巍, 李永祥, 王阳, 等. 在干旱和正常水分条件下玉米穗部性状QTL分析[J]. 作物学报, 2011, 37(2):235-248.
[16]	兰进好, 李新海, 高树仁, 等. 不同生态环境下玉米产量性状QTL分析[J]. 作物学报, 2005, 31(10):1253-1259.
[17]	王辉, 梁前进, 胡小娇, 等. 不同密度下玉米穗部性状的QTL分析[J]. 作物学报, 2016, 42(11):1592-1600. doi: 10.3724/SP.J.1006.2016.01592
[18]	翟立红, 周兰庭, 韩鹏, 等. 玉米穗行数基因的QTL定位与分析[J]. 江苏农业科学, 2016, 44(2):69-72.
[19]	周玲, 张体付, 梁帅强, 等. 利用三重测交群体解析玉米穗部性状杂种优势遗传学基础[J]. 江苏农业学报, 2017, 33(5):986-992.
[20]	周强. 基于玉米混合分离个体RNA测序与元分析的穗行数性状定位[D]. 合肥: 安徽农业大学, 2014.
[21]	崔建新. 两个玉米RILs群体穗部相关性状的QTL定位与分析[D]. 郑州: 河南农业大学, 2015.
[22]	张啸. 玉米群体重要农艺性状的QTL初步定位[D]. 成都: 四川农业大学, 2012.
[23]	张建华, 刘志增, 祝丽英, 等. 不同密度下玉米DH 群体果穗性状的QTL定位分析[J]. 河北农业大学学报, 2009, 32(5):1-17.
[24]	赵璞, 刘瑞响, 李成璞, 等. 基于掖478导入系的玉米产量性状QTL鉴定[J]. 中国农业科学, 2011, 44(17):3508-3519.
[25]	HUO D, NING Q, SHEN X, et al. QTL mapping of kernel number-related traits and validation of one major QTL for ear length in maize[J]. PLos one, 2016, 11(5):1-12.
[26]	代国丽, 蔡一林, 徐德林, 等. 玉米穗部性状的QTL定位[J]. 西南师范大学学报:自然科学版, 2009, 34(5):133-138.
[27]	杨枭. 农大333×农大335玉米DH群体构建与百粒重QTL定位[D]. 泰安: 山东农业大学, 2017.
[28]	黄之涛. 基于Bin map高密度连锁图谱定位玉米容重及相关性状QTL[D]. 成都: 四川农业大学, 2014
[29]	靳晓春, 李庭峰, 吴方勇, 等. 玉米产量及相关性状的QTL分析[J]. 玉米科学, 2011, 19(5):10-18.
[30]	王晓丽, 李新海, 王振华. 玉米产量因子QTL整合图谱构建与“一致性”QTL 确定[J]. 核农学报, 2008, 22(6):756-761.
[31]	何坤辉, 常立国, 李亚楠, 等. 供氮和不供氮条件下玉米穗部性状的QTL定位[J]. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(1):91-100.
[32]	田宝华, 王建华. 玉米产量相关性状QTL的整合及一致性 QTL 发掘[J]. 分子植物育种, 2013, 11(6):752-761.
[33]	霍冬敖. 玉米穗粒数相关性状QTL定位与候选基因关联分析[D]. 武汉: 华中农业大学, 2016.
[34]	XIANG D Q, CAO H H, CAO Y G, et al. Construction of a genetic map and location of quantitative trait loci for yield component traits in maize by SSR markers[J]. Acta genetica sinica, 2001, 28(8):778-784.
[35]	王帮太, 吴建宇, 丁俊强, 等. 玉米产量及产量相关性状QTL的图谱整合[J]. 作物学报, 2009, 35(10):1836-1843.
[36]	曹晓良, 翟立红, 刘瑞响, 等. 玉米八个产量相关性状的QTL鉴定[J]. 河北农业大学学报, 2012, 35(5):1-8.
[37]	刘宗华, 汤继华, 卫晓轶, 等. 氮胁迫和正常条件下玉米穗部性状的QTL分析[J]. 中国农业科学, 2007, 40(11):2409-2417.
[38]	白娜, 李永祥, 焦付超, 等. 玉米穗行数主效位点qKRN5.04精细定位与遗传效应解析[J]. 作物学报, 2017, 43(1):63-71.
[39]	严建兵, 汤华, 黄益勤. 玉米产量及构成因子主效和上位性的QTL全基因组扫描分析[J]. 科学通报, 2006, 51(12):1413-1421.
[40]	刘建超, 米国华, 陈范骏. 两种供氮水平下玉米穗部性状的QTL定位[J]. 玉米科学, 2011, 19(2):17-20,25.
[41]	姜丽丽, 樊明寿, 郭九峰, 等. 干旱和灌溉两种处理条件下玉米株高、产量的QTL分析[J]. 华北农学报, 2007, 22(4): 86-90. doi: 10.7668/hbnxb.2007.04.020
[42]	LU G H, TANG J H, YAN J B, et al. Quantitative trait loci mapping of maize yield and its components under different water treatmetnat flowering time[J]. Journal of integrative plant biology, 2006, 48(10):1233-1243. doi: 10.1111/j.1744-7909.2006.00289.x URL
[43]	詹晶晶, 邢文慧, 田玉焕, 等. 基于掖478导入系的玉米百粒重QTL鉴定[J]. 植物遗传资源学报, 2015, 16(5):955-960.
[44]	贾波, 管飞翔, 谢庆春, 等. 玉米产量性状QTL定位分析[J]. 西南农业学报, 2013, 26(1):22-25.
[45]	张伟强, 库丽霞, 张君, 等. 玉米出籽率、子粒深度和百粒重的QTL分析[J]. 作物学报, 2013, 39(3):455-463.
[46]	彭勃, 王阳, 李永祥, 等. 不同水分环境下玉米产量构成因子及子粒相关性状的QTL分析[J]. 作物学报, 2010, 36(11):1832-1842. doi: 10.3724/SP.J.1006.2010.01832
[47]	BEQVIS W D, SMITH O S, GRANT D, et al. Identification of quantitative trait loci using a small sample of top crossed and F₄ progeny from maize[J]. Crop sci., 1994, 34(4):882-896. doi: 10.2135/cropsci1994.0011183X003400040010x URL
[48]	王晓丽, 翁建峰, 吕香玲, 等. 玉米产量性状 “一致性 QTL” 分析[J]. 分子植物育种, 2011, 9(5):579-584.
[49]	杨晓军, 谢传晓, 李新海, 等. 低氮逆境下玉米产量及相关性状QTL整合与一致性分析[J]. 玉米科学, 2010, 18(4):32-39,44.
[50]	江培顺, 张焕欣, 吕香玲, 等. 玉米产量相关性状Meta-QTL及候选基因分析[J]. 作物学报, 2013, 39(6):969-978.
[51]	LIU L, DU Y F, HUO D A, et al. Genetic architecture of maize kernel row number and whole genome prediction[J]. Theor appl genet, 2015, 128:2243-2254. doi: 10.1007/s00122-015-2581-2 pmid: 26188589
[52]	周广飞. 一个控制玉米行粒数、穗长及其一般配合力旳多效性QTL鉴定[D]. 武汉: 华中农业大学, 2014.
[53]	霍仕平, 冯云超, 晏庆九, 等. 玉米自交系XZ966-14的利用潜势研究[J]. 玉米科学, 2020, 28(1):17-24.
[54]	JIA H T, LI M F, LI W Y, et al. A serine/threonine protein kinase encoding gene kernel number per row 6 regulates maize grain yield[J]. Nature communications(Open Access), 2021, 11: 988.
[55]	GAO S B, FENG Z L, LI W C, et al. Mapping QTLs for root and yield under drought stress in maize[J]. Acta agronormic sinica, 2005, 31(6): 718-722.
[56]	RIBAUT J M, JIANG C, GONZALET D L D, et al. Identification of quantitative traits loci under drought conditions in tropical maize: II. Yield components and markerassisted selection strategies[J]. Theor appl genet, 1997, 94:887896.
[57]	TUBEROSA R, SALVI S, SANGUINETI M C, et al. Mapping QTLs regulating morpho-physiological traits and yield: case studies, shortcomings and perspectives in drought-stressed maize[J]. Ann bot, 2002, 89:941-963. doi: 10.1093/aob/mcf134 URL
[58]	兰进好, 宋希云, 谢传晓, 等. 玉米强优势组合7个主要穗部性状在3种环境下的QTL分析[J]. 农业生物技术学报, 2012, 20(7):756-765.
[59]	YANG C, LIU J, RONG T Z. Detection of quantitative trait loci for ear row number in F₂ populations of maize[J]. Genet mol. res, 2015, 14:14229-14238. doi: 10.4238/2015.November.13.6 URL
[60]	郝转芳, 李新海, 张世煌, 等. 玉米耐旱QTL定位研究进展[J]. 玉米科学, 2007, 15(2):49-52.
[61]	MESSMER R, FRACHE B Y, BANZUGER M, et al. Drought stress and tropical maize: QTL-byenvironment interactions and stability of QTLs across environments for yield components and secondary traits[J]. Theor appl genet, 2009, 119:913-930. doi: 10.1007/s00122-009-1099-x URL
[62]	霍仕平, 张道询. 玉米亲本两种配合力效应的分析[J]. 作物杂志, 1988(2):9-11.

玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展

QTL of Kernel Yield of Maize and Its Components’ Traits: Research Progress

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献 62

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	王绍新, 王宝宝, 李中建, 许洛, 冯健英. 中国鲜食玉米的研究脉络和趋势探析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(1): 8-15.
[2]	纪坤, 王彬, 赵博文, 薛浩, 吴建民, 朱晓建, 王依欣, 赵海军, 韩赞平. 不同玉米种质材料植株与穗粒性状的灰色关联度分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(9): 27-32.
[3]	付焱焱, 李云峰, 韩冬, 马树庆. 吉林省粮食主产区玉米生长季水分盈亏及其对产量的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(7): 99-105.
[4]	张洪芬, 杨丽杰, 赵玉娟, 张峰. 陇东2020年“强凉夏”气候特征及对农业影响分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(5): 117-123.
[5]	李锐, 尚霄, 尚春树, 常利芳, 闫蕾, 白建荣. SSR荧光检测解析224份山西玉米自交系的遗传结构与遗传关系[J]. 中国农学通报, 2022, 38(5): 9-16.
[6]	周忠文, 张谋草, 刘英, 柳东慧, 张红妮, 张俊林, 韩博. 气象要素对陇东塬区春玉米灌浆速度影响分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(5): 94-98.
[7]	王辉, 陆鑫海, 杜美芳, 张琪. 1960—2019年海河平原地区夏玉米生长季高温特征分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(4): 62-68.
[8]	孙彦铭, 黄少辉, 刘克桐, 杨云马, 杨军芳, 邢素丽, 贾良良. 土壤肥力差异对冀中南山前平原与低平原夏玉米产量的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(35): 35-42.
[9]	胡雪纯, 解文艳, 马晓楠, 周怀平, 杨振兴, 刘志平. 长期秸秆还田对旱地玉米土壤有机碳及碳库管理指数的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(34): 8-13.
[10]	蒋菊芳, 杨华, 胡文青, 魏育国. 持续高温干旱胁迫对春玉米生长的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(32): 63-68.
[11]	宋英博, 王囡囡, 张洪权, 樊伟民, 李于, 孟凡祥, 李灿东, 陈庆山. Excel VBA数组法在玉米自交系测配试验列表设计中的应用[J]. 中国农学通报, 2022, 38(32): 106-110.
[12]	番华彩, 曾莉, 李卫雁, 丁云秀, 郭志祥, 李舒, 徐胜涛, 郑泗军, 王永斌. 香蕉细菌性软腐病防控药剂筛选及田间应用效果评价[J]. 中国农学通报, 2022, 38(31): 113-118.
[13]	蒋锋, 闫艳, 麦嘉埼, 梁日朗, 周捷成, 李坪遥, 刘鹏飞. 甜玉米品质性状的主基因+多基因遗传分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(30): 14-20.
[14]	张慧敏, 鲍广灵, 周晓天, 高琳琳, 胡宏祥, 马友华. 严格管控类耕地特定农作物重金属安全性评估[J]. 中国农学通报, 2022, 38(3): 52-58.
[15]	朱喜霞, 郑玉珍, 王海红, 黄保, 平西栓, 刘天学, 赵霞, 李毓珍. 机械化条件下“豆玉”不同行距配置和减肥对作物产量及大豆光合特性的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(29): 16-21.