热带玉米自交系抗穗粒腐病遗传分析及QTL定位

Maize ear rot is a serious disease in China,especially in tropical and subtropical areas. Current research on maize ear rot resistance are mainly based on utilizing temperate maize germplasm, while utilization of tropical maize germplasm is rare. Tropical elite maize germplasm is especially useful for discovering new QTLs and new genes for maize ear rot resistance since it contains diverse genetic variation. In this study, two elite ear rot resistant tropical maize inbred lines, YML171 and Y32 were crossed with two susceptible maize inbred lines Zheng58 and CIMBL83 respectively, to construct two mapping populations for phenotyipic and genotypic analysis of maize ear rot resistance.Through precision phenotyping under artificial inoculation, and genetic analysis utilizing MaizeSNP3K chip, we aim to determine key components for the inheritance of maize ear rot resistance, to locate the major resistance QTLs, and to identify the candidate new genes of resistance from the tropical donor lines.Moreover,SNP and SSR markers closely link with the QTLs will be identified for validation and use in a marker assisted selection program.

玉米穗粒腐病是我国大面积发生的一种重要病害，在热带亚热带地区发生尤其严重。国内外开展的玉米抗穗粒腐病研究目前主要以温带材料为主，利用热带材料进行的玉米抗穗粒腐病研究不多，而热带玉米具有丰富的遗传多样性，利用热带抗病种质更有可能挖掘到抗穗粒腐病的主效QTL和候选新基因，甚至有可能挖掘到热带材料中的广谱抗病基因。本研究利用两个高抗玉米穗粒腐病的热带自交系YML171和Y32分别与感病自交系郑58和CIMBL83杂交构建F2:3作图群体，在云南进行两年三点人工接种及表型鉴定，通过MaizeSNP3K芯片分析抗感分离家系基因型差异，构建连锁图谱并分析候选新基因，开展热带玉米抗穗粒腐病遗传研究和QTL定位，并参考B73序列挖掘热带玉米中抗穗粒腐病候选新基因，开发能应用于热带玉米抗穗粒腐病分子标记辅助选择的SSR和SNP标记，为玉米抗穗粒腐病分子育种提供理论支持。

玉米穗粒腐病是我国大面积发生的一种重要病害。热带玉米具有丰富的遗传多样性，利用热带抗病种质挖掘抗穗粒腐病QTL对玉米育种和抗病研究有重要意义。本研究利用两个高抗玉米穗粒腐病的热带自交系CML171和Y32分别与温带感病自交系CIMBL83杂交，形成两个拥有共同感病亲本的重组自交系CC和CY。玉米穗粒腐病的主要病原菌禾谷镰孢菌和轮枝镰孢菌分别适应不同的发病条件，本试验于夏季在云南昆明和砚山、冬季在景洪和德宏分别进行两种主要致病菌人工接种及表型鉴定，通过Maize SNP6K芯片分析两群体各家系基因型差异，构建遗传连锁图谱并进行玉米抗穗粒腐病QTL定位。试验结果表明，玉米抗禾谷镰孢菌穗粒腐病表型在不同年份、不同地点、不同群体间差异显著，而抗轮枝镰孢菌穗粒腐病表型在年份间、地点间、群体间差异不显著。我们结合玉米表型和基因型，本研究共定位到玉米穗粒腐病抗性相关QTL39个，其中，可解释表型变异15%以上的主效QTL 7个；在CC群体中共定位到抗玉米穗粒腐病QTL 19个，其中抗禾谷镰孢菌致玉米穗粒腐病相关QTL 14个，单个QTL可解释8.10-16.67%表型变异，抗轮枝镰孢菌致玉米穗粒腐病相关QTL 5个，单个QTL可解释9.72-19.71%表型变异；在CY群体共定位到抗玉米穗粒腐病相关QTL 20个，其中抗禾谷镰孢菌致玉米穗粒腐病相关QTL 11个，单个QTL可解释7.78-26.86%表型变异，抗轮枝镰孢菌致玉米穗粒腐病相关QTL 9个，单个QTL可解释8.64-12.85%表型变异。不同条件下定位到相邻抗病QTL 8组，这些QTL组由来自不同群体或针对不同病原菌的相邻QTL组成，说明相邻QTL区间内有较大概率挖掘到玉米穗粒腐病抗性相关的重要基因。项目资助发表SCI论文1篇，核心论文2篇；培养硕士生2名，项目组成员2人晋升副研究员。