玉米主效抗螨QTL精细定位及其遗传效应分析

As high temperature and drought years increase, mite damages on maize become more and more serious. In arid and semi-arid regions and years, spider mites cause maize grain yield losses by 10-50%; in the most severe case, the loss of yield exceeds 70%. To date, the studies on maize spider mites were limited primarily to the rules of occurrence and chemical controls. In particular, no information about researches of mapping QTLs related with resistances to spider mites, exploitation of the genes controlling the resistance to spider mites and molecular mechanism of the mite-resistance in maize is available. Here, we will perform the following studies of constructing 4 primary segregation populations of F2 and F3 to F5-RILs using the maize inbred line BSSS53-B highly resistant and Mo17-476 highly susceptible to spider mites as parents to primarily map mite-resistant QTLs, subsequently reveal their genetic effects; using BSSS53-B as a donor of mite-resistant genes, constructing BC5F1 CSSLs and BC5F2 mite-resistant QTL-NILs with Mo17-476 genetic background developed by means of MASB technique to precisely position and finely map major mite-resistant QTLs, develop the molecular markers closely linked to mite-resistant QTLs and exploit key regions on chromosomes containing mite-resistant QTLs. These works will be helpful to clone key genes controlling mite-resistant traits and clarify the molecular mechanism of the resistance to spider mites in maize.

随着高温、干旱年份增多，叶螨对玉米的为害越来越严重；干旱少雨的地区和年份，因叶螨造成的玉米产量损失达10～50%，最严重时甚至超过70%。至今为止，人们对玉米叶螨的研究主要局限于对发生规律的了解和防治上，而玉米抗螨QTL定位、抗螨基因发掘及抗螨分子机制等方面的研究严重不足。本研究，利用在前期工作中筛选的高抗螨自交系BSSS53-B和高感螨自交系Mo17-476，构建F2群体和F3～F5-RILs等4个世代的分离群体，进行玉米抗螨QTL初定位、揭示其遗传效应、发掘主效抗螨QTL；以BSSS53-B为抗螨基因供体，借助MASB技术创制以Mo17-476为背景的BC5F1 CSSLs和BC5F2抗螨QTL-NILs，对主效抗螨QTL进行精细定位、开发与之紧密连锁的分子标记、发掘含有抗螨QTL的关键染色体区段。为下一步进行玉米抗螨相关基因的克隆和揭示抗螨分子机制奠定基础。

本项目研究研究，利用玉米抗感螨极端表型的亲本BSSS53-B（高抗螨）和亲本Mo17-476（高感螨），（1）构建并利用F2群体和F3、F4、F5、F6 RILs（正交、反交及正反交混合群体等15个群体）群体和利用168个SSR标记构建的SSR标记连锁遗传图谱，利用IciMapping软件，采用完备区间作图法，进行了抗螨QTL分析；（2）以BSSS53为抗螨基因供体、以Mo17-576为轮回亲本，通过连续回交、结合SSR分子标记全基因组扫描，构建染色体代换系群体，初步完成了BC2F1、BC3F1和BC4F1 CSSLs群体的抗螨QTL初步分析，共发掘出58个LOD值在3.0—13.5之间、对抗螨贡献率PVE(%)在10.9—33.0%之间的高贡献率抗螨QTL。其中，8个分布于1号染色体上、7个分布于2号染色体上、11个分布于3号染色体上、9个分布于4号染色体上、2个分布于5号染色体上、3个分布于6号染色体上、5个分布于7号染色体上、7个分布于8号染色体上、1个分布于9号染色体上、5个分布于10号染色体上。.这些QTL包含于30个定位区间中，其中，4个定位区间位于1号染色体上（7.0—22.5cM）、5个定位区间位于2号染色体上（7.0—27.0cM）、3个定位区间位于3号染色体上（5.1—19.0cM）、2个定位区间位于4号染色体上（18.0—18.1cM）、2个定位区间位于5号染色体上（5.1—19.0cM）、2个定位区间位于6号染色体上（13.1—15.1cM）、2个定位区间位于7号染色体上（13.0—16.0cM）、5个定位区间位于8号染色体上（4.0—19.0cM）、1个定位区间位于9号染色体上（6.5cM）、4个定位区间位于10号染色体上（6.0—21.0cM）。.在所发掘抗螨QTL中，抗螨贡献率PVE(%)＞20的QTL有12个（PVE在20.2—33.0%之间），LOD值在3.1—5.4之间；另外，定位区间小于10cM的QTL有8个（4.0—7.0cM），其中有2个定位区间各包含2个QTL之外，其余6个定位区间只包含1个抗螨QTL。.此外，利用F2分离群体，按抗性高低进行分组，构建抗螨和感螨混池（即抗螨池和感螨池，每个池均由20株构成），连同抗螨亲本BSSS53B和感螨Mo17-476一起，进行BSA-Seq测序与抗螨关联分析，发掘出10个与抗螨相关的