结合连锁和关联分析剖析玉米雌穗性状的遗传基础

Maize (Zea mays) is one of the most important staple crops in the world, improvement of kernel production is a long-term goal in maize breeding. Ear length, ear row number and ear weight are important factors impacting on the shaping of maize yield, thus understanding genetic bases of ear traits is significant for genetic improvement of maize production. We developed 10 RIL populations with 14 parental materials from 500 genetically diverse maize inbred lines. This germplasm were genotyped by high-density SNP markers and phenotyped in multiple environments. Our project plans to systematically dissect the genetic architecture of maize ear traits by linkage and association analyses. We will also validate the candidate QTLs through candidate-gene association analysis, bioinformatic and molecular biological methods. The functional markers derived from causal genes will greatly accelerate the progress of improvement of high-yield maize varieties.

玉米（Zea mays）是世界上主要的粮食、饲料及经济作物，提高玉米籽粒产量长期以来都是育种追求的目标。穗长、穗行数和单穗重是玉米产量形成的重要因素，因此明晰穗部性状的遗传机制对改良玉米产量具有重要意义。本课题拟用具有广泛代表性的500份玉米自交系和10个重组自交系群体为材料，通过多年多点的田间表型鉴定和高密度的分子标记分析，结合连锁和关联分析在全基因组水平上剖分穗部性状的遗传结构。利用生物信息学和候选基因关联分析以及其它分子生物学研究手段对检测到的QTL进行验证，并开发功能分子标记应用于玉米高产遗传育种。

不断地提高农作物籽粒产量，是解决全世界持续增长的粮食需求的一个重要的、长期玉米育种目标。作为世界第一大作物，目前，玉米产量的遗传基础尚不清楚。在本研究中，利用一个包含10个重组自交系群体的遗传设计，结合高密度的分子标记和全国八个环境的田间表型试验，采用多种新的统计分析模型，我们对玉米雌穗性状的遗传基础进行剖析。对不同穗部性状，我们总共鉴定了17到34个微效QTL。它们具有微小的上位性和QTL与环境互作效应，但是所有微效QTL累加效应能解释55.4%到82%的表型变异。利用候选基因关联分析、eQTL分析和残余杂合家系分析，我们对其中4个新QTL进行了遗传验证和精细定位。. 综上所述，本研究以玉米产量性状为目标，提出了一种新的数量性状遗传分析设计（随机开放亲本关联群体，ROAM），这种设计能有效地整合分析多个独立遗传群体或资源，极大地提高复杂性状QTL定位的精度，这为加速玉米分子育种提供了有益的基因资源和参考信息。. 利用该项目的资助，课题组在主流期刊New phytologist和 Molecular Plant发表第一作者论文2篇。圆满完成各项任务。