玉米矮杆突变体DN132610主基因+多基因遗传模型及遗传效应分析

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0999

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (33): 114-118.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0999

玉米矮杆突变体DN132610主基因+多基因遗传模型及遗传效应分析

张瑞芳¹(), 冯云超¹^,²(), 尹启诗¹, 赵文¹, 羊炼¹^,²

¹ 重庆三峡学院，重庆万州 404100
² 重庆三峡农业科学院/重庆市山地生态农业工程技术研究中心，重庆万州 404100

收稿日期:2022-11-23 修回日期:2023-03-15 出版日期:2023-11-25 发布日期:2023-11-22
通讯作者: 冯云超，男，1983年出生，四川丹棱人，副研究员，硕士，主要从事玉米遗传育种研究。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，Tel：13996670945，E-mail：yunchaofeng2006@163.com。
作者简介:
张瑞芳，女，1996年出生，河南新乡人，在读研究生，研究方向为玉米遗传育种研究。通信地址：404155 重庆市万州区百安坝街道天星路666号，重庆三峡学院，Tel：18738594761，E-mail：1391852504@qq.com。
基金资助:
重庆市科企联合体种质资源收集利用与品种试验示范项目“优质玉米资源收集利用与品种试验示范”/重庆市教育委员会科学技术研究项目“适宜弹性鲜收鲜食糯玉米品种选育”(KJQN202101222)

Maize Dwarf Mutant DN132610: Major Gene + Polygene Genetic Model and Genetic Effect Analysis

ZHANG Ruifang¹(), FENG Yunchao¹^,²(), YIN Qishi¹, ZHAO Wen¹, YANG Lian¹^,²

¹ Chongqing Three Gorges University, Wanzhou, Chongqing 404100
² Chongqing Three Gorges Academy of Agricultural Sciences/Chongqing Engineering Research Center of the Mountain Ecological Agriculture, Wanzhou, Chongqing 404100

Received:2022-11-23 Revised:2023-03-15 Published-:2023-11-25 Online:2023-11-22

摘要/Abstract

摘要：

为了培育矮杆玉米品种，用栽培种材料DN132610和突变体材料DN132610-1杂交获得6个世代群体，探究突变体株高遗传特性。以P₁、P₂、F₁、B₁、B₂、F₂ 6个世代群体为试验材料，利用植物数量性状分离分析软件进行联合分析。结果表明，矮化突变体最适遗传模型为E-1，即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型。2对主基因加性效应值均为-11.205，显性效应值分别是-28.303和-15.840，B₁、B₂和F₂主基因遗传率分别为57.26%、30.06%和76.85%，多基因遗传率分别为0%、28.06%和0%，环境因素引起的变异分别占42.74%，41.88%和23.15%。上述试验表明，控制玉米株高的2对基因以显性效应为主，主基因遗传率较高，B₁、F₂多基因遗传率为0%，且玉米株高受环境影响较大，存在遗传与环境互作效应，可结合环境鉴定，早期对株高性状进行选择。

关键词: 玉米, 株高, 遗传效应, 主基因+多基因

Abstract:

In order to cultivate dwarf maize varieties, six generations of population were obtained by crossing the cultivated material DN132610 and the mutant material DN132610-1 to explore the genetic characteristics of the mutant plant height. Six generation populations of P₁, P₂, F₁, B₁, B₂, and F₂ were selected as test materials and joint analysis was conducted using plant quantitative trait segregation analysis software. The results revealed that the optimal genetic model for the dwarf mutant was E-1, which was a mixed genetic model with 2 pairs of additive-dominant-epistasis master genes + additive-dominant polygenes. The additive effect values of both 2 pairs of master genes were -11.205 and dominant effect values were -28.303 and -15.840, respectively. The main gene heritability was 57.26% for B₁, 30.06% for B₂, 76.85% for F₂, and 0%, 28.06% and 0% for polygenic heritability, respectively. The variation caused by environmental factors accounted for 42.74 %, 41.88 % and 23.15 %, respectively. The above experiments showed that the two pairs of genes controlling maize plant height were dominated by dominant effects with high heritability of the main gene. The heritability of B₁ and F₂ polygenes was 0% and maize plant height was influenced by the environment. There was a genetic and environmental interaction effect, which could be combined with environmental identification for early selection on plant height traits.

Key words: corn, plant height, effect of heredity, major gene + polygene

张瑞芳, 冯云超, 尹启诗, 赵文, 羊炼. 玉米矮杆突变体DN132610主基因+多基因遗传模型及遗传效应分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(33): 114-118.

ZHANG Ruifang, FENG Yunchao, YIN Qishi, ZHAO Wen, YANG Lian. Maize Dwarf Mutant DN132610: Major Gene + Polygene Genetic Model and Genetic Effect Analysis[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(33): 114-118.

图/表 7

参考文献 29

[1]	刘磊. 玉米矮化突变体gad39的遗传分析与分子鉴定[D]. 郑州: 河南农业大学, 2021:01-02.
[2]	何文昭, 王红武, 胡小娇, 等. 玉米株高和穗位高在不同环境下的数量遗传分析[J]. 作物杂志, 2017, 178(3):13-18.
[3]	孙传波, 桑建, 侯佳贤, 等. 玉米抗倒伏性研究进展[J]. 农业与技术, 2022, 42(14):14-17.
[4]	王夏青, 宋伟, 张如养, 等. 玉米茎秆抗倒伏遗传的研究进展[J]. 中国农业科学, 2021, 54(11):2261-2272. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.11.002
[5]	晏小凤, 汤雯雯, 周玉姝, 等. 玉米倒伏研究进展及应对倒伏的措施[J]. 山东农业科学, 2022, 54(10):153-160.
[6]	李影, 李军, 于明鑫. 玉米倒伏的原因及对策[J]. 农业开发与装备, 2021, 240(12):217-218.
[7]	潘志远, 段燕燕, 常宝学, 等. 不同株高杂交种玉米抗倒伏特性及杂种优势[J]. 新疆农业科学, 2022, 59(7):1590-1597. doi: 10.6048/j.issn.1001-4330.2022.07.004
[8]	邓妍, 王创云, 赵丽, 等. 行距配置对玉米茎秆抗倒伏特性及光合性能的影响[J]. 中国农学通报, 2017, 33(21):15-20. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb17040091
[9]	王月华, 韩烈保, 曾会明. 植物赤霉素矮化突变研究进展[J]. 中国生物工程杂志, 2006, 26(28):22-27.
[10]	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[J]. 玉米科学, 2012, 20(4):45-49.
[11]	蒋锋, 刘鹏飞, 曾慕衡, 等. 甜玉米株高的多世代遗传分析与QTL定位[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2011, 39(3):67-74.
[12]	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[J]. 江苏农业学报, 2014, 30(2):253-258.
[13]	许莹莹, 马青美, 傅经效, 等. 玉米株高与穗位高的遗传效应分析[J]. 青岛农业大学学报(自然科学版), 2019, 36(3):171-175,187.
[14]	霍仕平, 晏庆九, 许明陆, 等. 玉米主要株型数量性状的基因效应分析[J]. 玉米科学, 2001(1):12-15.
[15]	LI Z F, GUO Y, OU L, et al. Identification of the dwarf gene GmDW1 in soybean (Glycine max L.) by combining mapping-by-sequencing and linkage analysis[J]. Theoretical and applied genetics, 2018, 131(5):1001-1016. doi: 10.1007/s00122-017-3044-8
[16]	WÜRSCHUM T, LANGER S M, LONGIN C F H, et al. A modern green revolution gene for reduced height in wheat[J]. The plant journal: for cell and molecular biology, 2017, 92(5):892-903. doi: 10.1111/tpj.2017.92.issue-5 URL
[17]	QIN X L, FENG F, LI Y J, et al. Maize yield improvements in China: past trends and future directions[J]. Plant breeding, 2016, 135(2):166-176. doi: 10.1111/pbr.2016.135.issue-2 URL
[18]	蒋锋, 闫艳, 麦嘉埼, 等. 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. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-1155
[19]	盖钧镒. 植物数量性状遗传体系的分离分析方法研究[J]. 遗传, 2005(1):130-136.
[20]	章元明, 盖钧镒, 戚存扣. 植物数量性状遗传体系检测中回交或自交家系重复试验数据的分析方法[J]. 遗传, 2001(4):329-332.
[21]	吴元奇, 唐兰, 邱贵兰, 等. 一份矮生玉米株高主基因+多基因遗传模式分析[J]. 四川农业大学学报, 2022, 40(3):353-361.
[22]	赵延明. 玉米株高遗传效应及与环境互作效应分析[J]. 中国种业, 2008(S1):53-55.
[23]	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[J]. 南京农业大学学报, 2013, 36(6):1-6.
[24]	王靖天, 张亚雯, 杜应雯, 等. 数量性状主基因+多基因混合遗传分析R软件包SEAv2.0[J]. 作物学报, 2022, 48(6):1416-1424. doi: 10.3724/SP.J.1006.2022.14088
[25]	邱正高. 糯玉米农艺性状航空诱变效应及遗传模型研究[D]. 重庆大学, 2008:21-28.
[26]	袁谦, 赵永涛, 孟凡奇, 等. 大穗型小麦新种质穗部性状遗传效应分析[J]. 江苏农业科学, 2022, 50(16):86-91.
[27]	范孟媛, 房桂萍, 成玉富, 等. 茄子产量相关性状的遗传分析[J]. 蔬菜, 2022, 380(8):10-18.
[28]	张梦圆. 花生网斑病抗性遗传分析与QTL定位[D]. 洛阳: 河南科技大学, 2022:11-14.
[29]	陈楠. 辣椒10个性状的主基因+多基因遗传分析[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2022:9-29.

亲本	株高/cm	峰度	变异系数(CV)/%
P₁	166.70±10.77A	-1.04	6.46
F₁	144.70±5.29	-0.28	3.65
P₂	139.43±10.14B	2.15	7.27
B₁	138.96±13.82	0.47	9.94
B₂	135.65±14.11	-0.33	10.40
F₂	156.02±19.01	3.25	12.10

亲本	株高/cm	峰度	变异系数(CV)/%
P₁	166.70±10.77A	-1.04	6.46
F₁	144.70±5.29	-0.28	3.65
P₂	139.43±10.14B	2.15	7.27
B₁	138.96±13.82	0.47	9.94
B₂	135.65±14.11	-0.33	10.40
F₂	156.02±19.01	3.25	12.10

模型代码	模拟含义	AIC值	极大对数似然函数值
A-1	1MG-AD	4806.14	-2399.07
A-2	1MG-A	4833.90	-2413.95
A-3	1MG-EAD	4879.27	-2436.64
A-4	1MG-NCD	4801.15	-2397.58
B-1	2MG-ADI	4681.29	-2330.65
B-2	2MG-AD	4730.52	-2359.26
B-3	2MG-A	4830.40	-2411.20
B-4	2MG-EA	4865.56	-2429.78
B-5	2MG-CD	4846.73	-2419.36
B-6	2MG-EAD	4890.68	-2442.34
C-0	PG-ADI	4669.92	-2324.96
C-1	PG-AD	4845.21	-2415.61
D-0	MX1-AD-ADI	4662.18	-2319.09
D-1	MX1-AD-AD	4775.51	-2378.76
D-2	MX1-A-AD	4797.13	-2390.57
D-3	MX1-EAD-AD	4818.46	-2401.23
D-4	MX1-NCD-AD	4702.11	-2343.05
E-0	MX2-ADI-ADI	4650.39	-2307.20
E-1	MX2-ADI-AD	4636.55	-2303.28
E-2	MX2-AD-AD	4823.89	-2400.95
E-3	MX2-A-AD	4630.42	-2306.21
E-4	MX2-EA-AD	4782.12	-2383.06
E-5	MX2-CD-AD	4746.95	-2364.47
E-6	MX2-EAD-AD	4775.50	-2379.75

模型代码	模拟含义	AIC值	极大对数似然函数值
A-1	1MG-AD	4806.14	-2399.07
A-2	1MG-A	4833.90	-2413.95
A-3	1MG-EAD	4879.27	-2436.64
A-4	1MG-NCD	4801.15	-2397.58
B-1	2MG-ADI	4681.29	-2330.65
B-2	2MG-AD	4730.52	-2359.26
B-3	2MG-A	4830.40	-2411.20
B-4	2MG-EA	4865.56	-2429.78
B-5	2MG-CD	4846.73	-2419.36
B-6	2MG-EAD	4890.68	-2442.34
C-0	PG-ADI	4669.92	-2324.96
C-1	PG-AD	4845.21	-2415.61
D-0	MX1-AD-ADI	4662.18	-2319.09
D-1	MX1-AD-AD	4775.51	-2378.76
D-2	MX1-A-AD	4797.13	-2390.57
D-3	MX1-EAD-AD	4818.46	-2401.23
D-4	MX1-NCD-AD	4702.11	-2343.05
E-0	MX2-ADI-ADI	4650.39	-2307.20
E-1	MX2-ADI-AD	4636.55	-2303.28
E-2	MX2-AD-AD	4823.89	-2400.95
E-3	MX2-A-AD	4630.42	-2306.21
E-4	MX2-EA-AD	4782.12	-2383.06
E-5	MX2-CD-AD	4746.95	-2364.47
E-6	MX2-EAD-AD	4775.50	-2379.75

模型	世代	U₁²	U₂²	U₃²	nW²	Dn
E-1	P₁	0.120(0.729)	0.292(0.588)	0.673(0.411)	0.092(0.633)	0.163(0.326)
	F₁	7.882(0.005) *	8.153(0.004) *	0.300(0.583)	0.745(0.009) *	0.263(0.025) *
	P₂	2.771(0.095)	2.370(0.123)	0.083(0.772)	0.326(0.120)	0.188(0.208)
	B₁	0.371(0.542)	1.363(0.243)	5.332(0.020) *	0.184(0.301)	0.088(0.252)
	B₂	6.068(0.013) *	6.207(0.012) *	0.180(0.670）	0.577(0.025) *	0.112(0.040) *
	F₂	2.011(0.156)	1.280(0.257)	0.933(0.333)	0.357(0.098)	0.105(0.028) *
E-3	P₁	0.043(0.835)	0.160(0.688)	0.638(0.424)	0.084(0.679)	0.158(0.394)
	F₁	8.869(0.002) *	9.270(0.002) *	0.415(0.519)	0.839(0.005) *	0.276(0.016) *
	P₂	3.674(0.055)	3.295(0.069)	0.026(0.871)	0.415(0.068)	0.206(0.135)
	B₁	0.527(0.467)	1.720(0.189)	5.922(0.014) *	0.211(0.249)	0.090(0.231)
	B₂	9.085(0.002) *	9.768(0.001) *	0.685(0.407)	0.884(0.004) *	0.134(0.007) *
	F₂	3.268(0.070)	2.319(0.127)	0.827(0.363)	0.498(0.041) *	0.010(0.010) *

玉米矮杆突变体DN132610主基因+多基因遗传模型及遗传效应分析

Maize Dwarf Mutant DN132610: Major Gene + Polygene Genetic Model and Genetic Effect Analysis

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 29

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

世代	株高次数分布											平均值±标准差/cm
世代	57~	72~	87~	102~	117~	132~	147~	162~	177~	192~	207~	平均值±标准差/cm
P₁	0	0	0	0	0	1	11	11	7	0	0	166.70±10.77A
F₁	0	0	0	0	0	21	9	0	0	0	0	144.70±5.29
P₂	0	0	0	1	3	18	8	0	0	0	0	139.43±10.14B
B₁	0	0	2	10	19	56	44	3	0	0	0	138.96±13.82
B₂	0	0	2	14	53	58	24	5	0	0	0	135.65±14.11
F₂	1	1	9	9	12	18	62	75	13	0	0	156.02±19.01

一阶遗传参数	估计值
第1对主基因加性效应da	-11.205
第2对主基因加性效应db	-11.205
第1对主基因显性效应ha	-28.303
第2对主基因显性效应hb	-15.840
加性×加性互作i	-10.999
加性×显性互作jab	-6.598
显性×加性互作jba	-19.061
显性×显性互作l	31.645
ha/da	2.525
hb/db	1.413

二阶遗传参数	估计值
二阶遗传参数	B₁	B₂	F₂
表型方差σP₂	1.96	2.00	3.63
主基因方差σmg²	112.55	60.32	278.95
多基因方差σpg²	0	56.30	0
主基因遗传率hmg²	57.26	30.06	76.85
多基因遗传率hpg²	0	28.06	0

[1]	杨苔, 于慧颖, 卢立明, 付海燕, 李国良, 代文龙, 刘春光, 杨峰山, 马玉堃. 促生潜力玉米种子内生细菌分离鉴定及发酵条件优化[J]. 中国农学通报, 2023, 39(9): 16-23.
[2]	钱双宏, 蔡世昆, 朱汉勇, 王绍斌, 李正润, 王应梅, 李绍云. 不同玉米品种（系）在云南省不同生态区丰产、稳产及适应性分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(9): 7-15.
[3]	杨海峰, 洪德峰, 马俊峰, 王群, 卫晓轶. DTOPSIS法在分析不同基因型玉米间混作效应中的应用[J]. 中国农学通报, 2023, 39(6): 13-17.
[4]	张可心, 鱼潇, 张谋草. 播期对陇东春玉米生长发育进程及产量的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(6): 6-12.
[5]	于冲, 张凤云, 黄浩, 路运才. 玉米F₂群体轴部相关性状的数量遗传分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(5): 13-20.
[6]	黄浩, 路运才. 外源硅对低温胁迫下玉米和大刍草幼苗的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(5): 21-27.
[7]	孟战赢, 蔡海峡, 杨浩哲, 王跃卿, 郭党, 李丽峰. 豫西地区青贮玉米光合和产量方面品种适应性研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(5): 28-32.
[8]	付瑜华, 蒙秋伊, 尚昆, 李秀诗, 刘凡值, 李祥栋. 玉米和高粱SSR标记在薏苡中的通用性研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(5): 33-38.
[9]	祁伟, 郭月峰, 郭振宁. 砒砂岩复配土对黄瓜生长特性的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(4): 31-36.
[10]	程倩, 丁文魁, 赵福年, 张鹏, 李兴宇. 拔节期干旱复水对干旱区玉米干物质积累分配的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(33): 19-24.
[11]	赵凯, 黄玲, 冯维营, 邵敏敏, 王福玉, 陈贵菊, 张玉丹, 杨本洲, 孙雷明, 闫璐, 王霖. 播期和播量对冬小麦生长发育和产量的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(32): 1-7.
[12]	万海霞, 许浩, 郭永忠, 韩新生, 咸海龙. 蚯蚓处理牛粪效果研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(32): 158-164.
[13]	王昕然, 黄超, 杨玉辉, 刘复伟. 内蒙古扎赉特旗大豆玉米带状复合种植带型试验研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(31): 1-6.
[14]	刘杨洋, 王明田. 主要粮食作物精细化农业气候区划——以四川省中江县为例[J]. 中国农学通报, 2023, 39(31): 129-138.
[15]	徐永清, 刘赫男, 刘春生, 张洪玲, 蒋慧亮. 黑龙江省玉米暴雨洪涝灾害风险评估研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(30): 94-100.