發(fā)布時(shí)間：2020-05-29 17:17

【摘要】：玉米(Zea mays L.)起源于墨西哥西南部的巴爾薩斯河流域,根據(jù)生長(zhǎng)環(huán)境的不同,玉米可劃分為溫帶和熱帶兩大類群。對(duì)不同玉米類群遺傳差異解析,將有助于鑒定馴化和改良過程中與開花期性狀和光周期敏感性狀相關(guān)的基因和優(yōu)勢(shì)單倍型,同時(shí)為種質(zhì)的引入、改良和應(yīng)用提供遺傳基礎(chǔ)。本研究結(jié)合選擇信號(hào)分析、全基因組關(guān)聯(lián)分析、單倍型分析、GO富集分析對(duì)溫帶和熱帶玉米群的候選基因和優(yōu)勢(shì)單倍型進(jìn)行解析。結(jié)論如下:由溫帶和熱帶玉米自交系構(gòu)成的關(guān)聯(lián)群體種植在北京順義、河南新鄉(xiāng)以及海南三亞進(jìn)行田間表型鑒定。溫帶和熱帶玉米群開花期相關(guān)性狀隨著緯度的降低均呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì),但熱帶玉米群具有相對(duì)更長(zhǎng)的開花期。兩組近等環(huán)境(順義-三亞;新鄉(xiāng)-三亞)中光周期敏感性狀比較分析發(fā)現(xiàn),緯度差異與光周期敏感性差異正相關(guān),即順義與三亞的光周期敏感性差異大于新鄉(xiāng)與三亞。相較于溫帶玉米群,熱帶玉米群具有更高的光周期敏感性。為了鑒定與開花期和光周期敏感性狀關(guān)聯(lián)的優(yōu)勢(shì)單倍型,本研究構(gòu)建了與鄰近的標(biāo)記LD系數(shù)大于0.8的所有連續(xù)SNP位點(diǎn)所構(gòu)成的包含至少兩個(gè)SNP的單倍型座位。在39,350個(gè)高質(zhì)量(最小等位基因頻率0.05,缺失率20%)SNP標(biāo)記中發(fā)現(xiàn)了14,359個(gè)SNP位點(diǎn)構(gòu)成4,166個(gè)單倍型座位,共包含11,707個(gè)單倍型等位基因,平均每個(gè)單倍型座位可檢測(cè)出2.8個(gè)單倍型等位基因和3.4個(gè)SNP,長(zhǎng)度為26.2 kb。通過對(duì)溫帶和熱帶玉米群體進(jìn)行選擇信號(hào)分析,在溫帶玉米群中檢測(cè)到106個(gè)選擇信號(hào)。對(duì)選擇信號(hào)區(qū)域內(nèi)蛋白編碼基因進(jìn)行GO富集分析,結(jié)果顯示候選基因主要富集于與生物調(diào)控、生物合成以及脅迫響應(yīng)等相關(guān)的重要途徑中。由溫、熱帶玉米自交系構(gòu)成的關(guān)聯(lián)群體檢測(cè)到78個(gè)與開花期顯著關(guān)聯(lián)信號(hào)(基于SNP的GWAS:63;基于單倍型的GWAS:15),35個(gè)與光周期敏感性顯著關(guān)聯(lián)信號(hào)(基于SNP的GWAS:24;基于單倍型GWAS:11)。與開花期性狀關(guān)聯(lián)單倍型座位分別解釋抽雄期、吐絲期和和散粉期表型變異的18.6%、17.5%和17.7%;與光周期敏感性關(guān)聯(lián)的單倍型座位分別解釋抽雄期相對(duì)差異、吐絲期相對(duì)差異和散粉期相對(duì)差異表型變異的14.8%、11.2%和15.5%。由多環(huán)境、多性狀共同鑒定的顯著關(guān)聯(lián)單倍型座位中,同一單倍型等位基因?qū)ν愋誀罹哂邢嗤?yīng)方向。具有單倍型等位基因GATT(一號(hào)染色體HapL499)的玉米自交系具有更短的開花期;而具有單倍型等位基因GTTGT(二號(hào)染色體HapL978)、CA(十號(hào)染色體HapL4054)以及TA(十號(hào)染色體HapL4055)的玉米自交系具有更低光周期敏感性。值得注意的是,十號(hào)染色體HapL4054(CA和CG)和HapL4055(TA和TG)座位中各自兩種單倍型等位基因?qū)庵芷诿舾行誀罹哂邢喾葱?yīng)。另外,基于SNP和單倍型的GWAS檢測(cè)效力的比較,發(fā)現(xiàn)單倍型應(yīng)用顯著提高了表型解釋率。
【圖文】：

學(xué)位論文 離的方法，，同時(shí)也是常見的選擇信號(hào)鑒定方法，其原理是通過的差異來判別位點(diǎn)選擇作用的可能性。前人提出許多 FST統(tǒng)計(jì)的評(píng)估方法是（HT-HS）/HT，HT代表種群分化之前目標(biāo)位點(diǎn)的群體分化之后目標(biāo)位點(diǎn)的雜合型頻率或者雜合度。FST統(tǒng)計(jì)量于 1 表明目標(biāo)位點(diǎn)在不同亞群之間分化程度越高，可能由于正向選擇，也可能由于目標(biāo)位點(diǎn)在不同亞群中受到了不同方向標(biāo)位點(diǎn)在不同亞群之間分化程度越低，目標(biāo)位點(diǎn)可能是受到了負(fù)向選擇。LSBL 方法由 Shrive 首先提出，A、B 和 C 代表群、 和 分別代表兩兩亞群之間的群體分化程度；而特定位ST值來計(jì)算。 = ( )/2 = ( )/2 = ( )/2

.1 試驗(yàn)材料.1.1 試驗(yàn)材料本課題收集 410 份具有廣泛代表性的玉米自交系（附表 1），其中 238 份是選自育種程序的玉米自交系，代表經(jīng)歷顯著改良并適應(yīng)溫帶長(zhǎng)日照環(huán)境的溫帶玉米，而 172 份主要來源IMMYT 的熱帶、亞熱帶玉米自交系，代表具有豐富的遺傳多樣性、改良程度較低、更適應(yīng)馴化的原始環(huán)境的熱帶玉米。.1.2 基因型數(shù)據(jù)分析本試驗(yàn)利用 PLINK 軟件（Purcell et al., 2007）對(duì)玉米 55K SNP 芯片數(shù)據(jù)（Xu et al., 2017）質(zhì)量控制，具體參數(shù)設(shè)置如下：--vcf snpdata.vcf --geno 0.2 --maf 0.05 --recode vcf-iid --ewdata。即對(duì)所有 SNP 位點(diǎn)按照標(biāo)準(zhǔn)（最小等位基因頻率>0.05，缺失率<20%）進(jìn)行篩選，擇 39,350 個(gè) SNP 作為高質(zhì)量位點(diǎn)，其均勻分布于玉米基因組中。每條染色體有 2,850（十號(hào)體）至 6,050（一號(hào)染色體）SNP 位點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S513

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本文編號(hào)：2687241