优质蛋白玉米‘荃玉9号’主要营养品质性状的QTL定位

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0889

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (23): 16-21.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0889

优质蛋白玉米‘荃玉9号’主要营养品质性状的QTL定位

李燕¹(), 梁增浩¹, 杨荣志², 刘志涛¹, 谭君¹, 邓路长¹, 陈洁¹, 杨麟¹, 何文铸¹, 朱永卉¹, 唐海涛¹^,³()

¹ 四川省农业科学院作物研究所（四川省种质资源中心）/粮油作物绿色种质创新与遗传改良四川省重点实验室，成都 610066
² 阿坝藏族羌族自治州农业科学技术研究所，四川马尔康 624099
³ 四川省农业科学院植物保护研究所，成都 610066

收稿日期:2023-12-25 修回日期:2024-02-15 出版日期:2024-08-09 发布日期:2024-08-09
通讯作者:
唐海涛，男，1975年出生，研究员，硕士，主要从事玉米遗传育种方面的研究。通信地址：610066 四川省成都市锦江区静平路666号四川省农业科学院作物研究所，Tel：028-84504255，E-mail：13808068781@163.com。
作者简介:
李燕，女，1984年出生，四川威远人，助理研究员，博士，主要从事玉米遗传育种方面的研究。通信地址：610066 四川省成都市锦江区静平路666号四川省农业科学院作物研究所，Tel：028-84504255，E-mail：250237401@qq.com。
基金资助:
国家重点研发计划“农业生物种质资源挖掘与创新利用”专项“西南中低海拔区高产抗逆耐瘠薄宜籽粒机收玉米新种质创制与应用”(2023YFD1201102); 四川省“十四五”育种攻关（重点研发项目）“突破性玉米及高粱育种材料和方法创新及新品种选育”(2021YFYZ0017); 四川省“十四五”育种攻关项目（公共服务类）“主要农作物种质资源研究与公共服务”(2021YFYZ0020); 国家现代农业产业技术体系四川玉米创新团队建设项目“机械化生产玉米种质创新”(SCCXTD-2023-02); 四川省财政自主创新专项“玉米纹枯病和灰斑病抗性主效QTL定位”(2022ZZCX002); 四川省人力资源和社会保障厅关于批准设立2022年度博士创新实践基地“阿坝藏族羌族自治州农业科学技术研究所博士后创新实践基地”(川人社函[2022]752号)

The Quality Protein Maize ‘Quanyu No.9’: QTL Mapping of Main Nutritional Quality Traits

LI Yan¹(), LIANG Zenghao¹, YANG Rongzhi², LIU Zhitao¹, TAN Jun¹, DENG Luchang¹, CHEN Jie¹, YANG Lin¹, HE Wenzhu¹, ZHU Yonghui¹, TANG Haitao¹^,³()

¹ Crop Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Environment-friendly Crop Germplasm Innovation and Genetic Improvement Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 610066
² Aba Tibetan and Qiang Autonomous Prefecture Institute of Agricultural Science and Technology, Ma’erkang, Sichuan 624099
³ Plant Protection Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066

Received:2023-12-25 Revised:2024-02-15 Published:2024-08-09 Online:2024-08-09

摘要/Abstract

摘要：

油分、蛋白质和淀粉是玉米籽粒的主要营养成分，同时也是玉米重要的品质性状。为探索更多玉米品质相关的QTL，本研究以优质蛋白玉米‘荃玉9号’构建的F_2:3群体为材料，通过方差分析和QTL定位方法，对玉米籽粒品质性状（包括油分、蛋白质和淀粉含量）进行了遗传分析。在新都和简阳2地共检测到24个品质性状QTL，其中仅与油分含量、蛋白质含量和淀粉含量相关的QTL分别为9、9和2个，与多个品质性状相关的QTL为4个，QTL在10条染色体上均有分布，单个QTL可解释的表型贡献率为1.92%~34.43%。染色体上Bin7.01 (6399330~8305989)的QTL在2个环境同时被检测到，可以解释12.68%~18.13%的表型变异且有加性效应，是控制玉米油分含量的主效QTL。本研究为玉米品质改良的分子辅助育种工作提供了基础数据资料，为后续的育种实践提供了有力支撑。

关键词: 玉米, 籽粒品质, 品质性状, 油分, 油分含量, 蛋白质, 蛋白质含量, 淀粉, 淀粉含量, QTL定位, 遗传分析, 主效QTL

Abstract:

Oil, protein and starch are the main nutritional components of maize kernels, and they are also important quality traits of maize. In order to explore more QTLs related to maize quality, the F_2:3 population constructed by quality protein maize 'Quanyu No.9' was used as the material to measure the quality traits in Xindu and Jianyang. QTL analysis was performed using ICIM mapping4.1 software. In this study, a total of 24 QTLs for quality traits were detected in the two locations, of which 9, 9 and 2 QTLs were only associated with oil content, protein content and starch content, respectively, and 4 QTLs were associated with multiple quality traits. These QTLs were distributed on 10 chromosomes, and the phenotypic contribution rate explained by a single QTL was 1.92%-34.43%. The QTL located in Bin7.01 (6399330-8305989) on the chromosome was detectable in both environments, explaining 12.68%-18.13% of phenotypic variation with additive effects. It is the major QTL controlling oil content in corn. This study provides basic data for molecular assisted breeding of maize quality improvement and provides strong support for subsequent breeding practice.

Key words: corn, grain quality, quality traits, oil, oil content, protein, protein content, starch, starch content, QTL mapping, genetic analysis, major QTL

李燕, 梁增浩, 杨荣志, 刘志涛, 谭君, 邓路长, 陈洁, 杨麟, 何文铸, 朱永卉, 唐海涛. 优质蛋白玉米‘荃玉9号’主要营养品质性状的QTL定位[J]. 中国农学通报, 2024, 40(23): 16-21.

LI Yan, LIANG Zenghao, YANG Rongzhi, LIU Zhitao, TAN Jun, DENG Luchang, CHEN Jie, YANG Lin, HE Wenzhu, ZHU Yonghui, TANG Haitao. The Quality Protein Maize ‘Quanyu No.9’: QTL Mapping of Main Nutritional Quality Traits[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(23): 16-21.

图/表 4

参考文献 26

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性状	地点	变异范围	变异系数	峰度	偏度
油分	新都	2.55~5.20	0.49	0.46	0.46
油分	简阳	2.90~6.00	0.53	0.54	0.68
蛋白质	新都	9.05~15.60	1.11	0.64	-0.57
蛋白质	简阳	7.95~13.15	0.99	-0.35	-0.35
淀粉	新都	68.45~72.10	0.64	0.11	-0.09
淀粉	简阳	69.05~73.15	0.71	0.07	-0.25

性状	地点	变异范围	变异系数	峰度	偏度
油分	新都	2.55~5.20	0.49	0.46	0.46
油分	简阳	2.90~6.00	0.53	0.54	0.68
蛋白质	新都	9.05~15.60	1.11	0.64	-0.57
蛋白质	简阳	7.95~13.15	0.99	-0.35	-0.35
淀粉	新都	68.45~72.10	0.64	0.11	-0.09
淀粉	简阳	69.05~73.15	0.71	0.07	-0.25

性状	地点	基因型	地点×基因型
油分	237.38^**	7.58^**	1.05
蛋白质	1771.28^**	7.48^**	1.37^**
淀粉	245.28^**	3.16^**	1.18

性状	地点	基因型	地点×基因型
油分	237.38^**	7.58^**	1.05
蛋白质	1771.28^**	7.48^**	1.37^**
淀粉	245.28^**	3.16^**	1.18

性状	油分	蛋白质	淀粉
油分	1.00	-.213^**	-0.05
蛋白质	-0.221^**	1.00	0.04
淀粉	-0.149^*	0.159^**	1.00

优质蛋白玉米‘荃玉9号’主要营养品质性状的QTL定位

The Quality Protein Maize ‘Quanyu No.9’: QTL Mapping of Main Nutritional Quality Traits

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序号	染色体	起始/bp	终止/bp	Bin	最大LOD	性状			表型贡献率/%	加性效应值	显性效应值	地点
序号	染色体	起始/bp	终止/bp	Bin	最大LOD	油分	蛋白质	淀粉	表型贡献率/%	加性效应值	显性效应值	地点
1	1	2,260,926	2,930,873	1.01	5.57	√			1.98	-0.13	-0.04	简阳
1	1	2,260,926	2,930,873	1.01	3.92			√	3.58	-0.11	1.53	简阳
2	1	14,847,071	14,853,885	1.02	19.87	√			7.91	0.28	-0.02	简阳
3	1	20,158,365	20,247,650	1.02	31	√			13.45	-0.37	-0.03	简阳
4	1	25,183,885	25,740,124	1.02	9.22	√			8.87	-0.19	-0.15	新都
5	1	27,179,745	28,026,587	1.02	9.03			√	12.98	0.33	0.13	新都
6	2	210,304,227	210,314,184	2.08	6.58	√			2.42	0.15	0.02	简阳
7	3	5,353,533	5,439,609	3.02	4.42		√		2.56	0.24	-0.01	简阳
8	3	9,116,195	9,116,562	3.03	7.27		√		4.41	0.34	-0.16	新都
9	3	174,507,451	175,199,096	3.06	8.95	√			8.82	-0.22	-0.03	新都
9	3	174,507,451	175,199,096	3.06	10.68	√			4.11	-0.19	-0.01	简阳
10	4	185,864,024	185,913,217	4.08	5.13		√		2.96	0.24	0.07	简阳
11	5	184,103,019	184,161,076	5.05	5.82	√			5.55	0.16	0.02	新都
11	5	184,103,019	184,161,076	5.05	11.74	√			4.34	0.19	-0.03	简阳
12	5	198,006,790	198,535,295	5.06	4.63		√		2.68	-0.23	-0.05	简阳
13	5	200,996,824	201,663,108	5.06	6.41		√		3.94	-0.32	-0.13	新都
14	6	111,070,723	111,188,820	6.04	5.78		√		3.53	0.32	0.02	新都
15	6	151,207,737	151,835,429	6.05	6.35	√			2.31	0.02	0.2	简阳
16	6	165,084,573	165,353,842	6.07	4.52		√		2.59	-0.23	-0.06	简阳
17	6	167,367,594	169,267,083	6.08	6.68			√	6.13	1.5	0.63	简阳
18	7	5,200,541	5,974,400	7.01	6.06	√			2.17	0.02	-0.19	简阳
19	7	6,399,330	8,305,989	7.01	12.89	√			12.68	0.26	-0.12	新都
	7	6,399,330	8,305,989	7.01	8.74		√		5.4	-0.05	0.55	新都
	7	6,399,330	8,305,989	7.01	40.15	√			18.13	0.42	-0.02	简阳
	7	6,399,330	8,305,989	7.01	36.44		√		25.88	-0.76	0.05	简阳
20	7	9,858,385	11,047,930	7.01	43.84		√		34.43	-1.03	0.05	新都
	7	9,858,385	11,047,930	7.01	6.37	√			2.33	0.01	-0.2	简阳
	7	9,858,385	11,047,930	7.01	14.58		√		8.98	-0.02	0.59	简阳
	7	9,858,385	11,047,930	7.01	5.2			√	4.75	0.01	1.77	简阳
21	7	143,048,348	143,637,703	7.03	5.8		√		3.34	-0.26	-0.08	简阳
21	7	143,048,348	143,637,703	7.03	4.04			√	3.63	-0.03	-1.55	简阳
22	8	60,800,166	60,800,395	8.03	5.14		√		2.92	-0.22	-0.13	简阳
23	9	5,242,621	5,258,173	9.01	5.43	√			1.92	-0.13	0.01	简阳
24	10	10,832,099	12,533,958	10.2	7.66		√		4.38	0.25	-0.19	简阳

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