雜種優(yōu)勢是常見的遺傳學現象,研究雜種優(yōu)勢作用機制可以促進遺傳育種進程。前期關于玉米雜種優(yōu)勢的研究受群體類型、群體大小以及分子標記密度的影響,構建的遺傳圖譜分辨率低,定位到的雜種優(yōu)勢QTL區(qū)間范圍大,鑒定到的雜種優(yōu)勢位點的位置不夠精確,因此不能在全基因組范圍內識別關鍵的雜種優(yōu)勢位點以及關鍵候選基因。本研究使用三個具有代表性的玉米雜交組合Zheng58×Chang7-2、B73×Mo17和C428×C434作為研究材料,構建了群體總量為5360株的F₂代雜種優(yōu)勢群體。利用全基因組測序的方法對每個單株進行全基因組低豐度測序,獲得具有高度多態(tài)性的SNP位點,構建高密度遺傳連鎖圖譜。同時,對三套雜種優(yōu)勢群體的親本、F₁和F₂單株進行表型鑒定,獲得19個與雜種優(yōu)勢相關的農藝性狀的表型數據,利用復合區(qū)間作圖的方法鑒定控制表型性狀的QTL位點。在三套雜種優(yōu)勢群體中總共發(fā)現了628個關鍵的QTLs位點（三套群體分別鑒定到256、214、158個QTLs）。結合基因組數據以及表型數據進行QTL位點的遺傳效應分析,發(fā)現絕大部分位點表現為完全-... 

【文章來源】：山東農業(yè)大學山東省

【文章頁數】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國玉米品種每公頃的平均產量(Hochholdingeretal.,2018)

利用三套玉米雜交群體對雜種優(yōu)勢位點進行定位及遺傳解析6圖1-2雜種優(yōu)勢在玉米不同表型性狀上的表現(Hochholdingeretal.,2018)Fig.1-2Themanifestationofheterosiswithrespecttodifferentphenotypictraitsofmaize(Hochholdingeretal.,2018)遺傳背景存在差異的父本和母本通過雜交過程產生的子代在環(huán)境適應能力、耐脅迫能力、個體代謝速度、個體發(fā)育能力以及產量潛力上均超越親本，1908年，科學家Shull率先描述了雜種優(yōu)勢的概念(Shull,1908；Molletal.,1965)。親本產生的配子以及配子結合形成的合子，在結構上存在很大差異，所以造成雜交子代在某些性能上優(yōu)于親本，從而呈現出雜種優(yōu)勢現象(Huaetal.,2003)。在雜種優(yōu)勢的研究過程中，科學家們對其形成的理論基礎開展了多方面、大規(guī)模的探索，但是雜種優(yōu)勢并不是由單一基因控制的，其具體的作用機制復雜，受到環(huán)境、遺傳等多種因素的影響。因此，目前已有的研究結果對于雜種優(yōu)勢的解析僅僅從單一或少數幾個方面進行了初步解釋，詳細的雜種優(yōu)勢遺傳機制和分子調控網絡尚不清楚(Studer,1994)。1.3雜種優(yōu)勢遺傳理論基礎研究雜種優(yōu)勢對于提高作物的產量和增加社會經濟效益具有重要作用。因此，在作物種植以及農業(yè)生產上，雜種優(yōu)勢原理已經被廣泛應用(Wangetal.,2019)，但是具體的雜種優(yōu)勢遺傳調控機制尚不清楚。早期關于雜種優(yōu)勢的研究主要體現在理論層面，其中顯性假說、超顯性假說和上位性假說是三個最經典的并被廣泛認可的雜種優(yōu)勢假說，它們分別從不同角度解釋了雜種優(yōu)勢可能的形成機制(Liangetal.,2015；Shangetal.,2015)。除此之外，在近些年的研究與探索中，科學家們還發(fā)現除了三個經典假說之外基因表達調控也是影響雜種優(yōu)勢形成的關鍵，基因在不同表達水平上的表達差異以及具有差異性表達的?

山東農業(yè)大學碩士學位論文9圖1-3解釋雜種優(yōu)勢機制的三個假說(Fujimotoetal.,2018)（A）顯性假說作用模式；（B）超顯性假說作用模式；（C）上位性假說作用模式。Fig.1-3Threehypothesestoexplainthegeneticmechanismofheterosis(Fujimotoetal.,2018)(A)Thedominancehypothesismodel.(B)Theoverdominancehypothesismodel.(C)Theepistasishypothesismodel.1.3.4等位基因特異性表達對雜種優(yōu)勢的影響近年來，一些研究結果認為等位基因的特異性表達（ASE，AlleleSpecificExpression）或者是雜交種的兩個親本的等位基因表達水平之間的不平衡是形成雜種優(yōu)勢的關鍵（圖1-4）(Guoetal.,2003；Pascholdetal.,2012)。在形成雜種優(yōu)勢的過程中，等位基因特異性表達是因為來自父母親本基因組的基因調節(jié)序列發(fā)生變化，使雜交子代優(yōu)先表達某些特殊的親本等位基因(Gauretal.,2013；SpringerandStupar2007a；Guoetal.,2004)。ASE基因引起的表達差異可能導致雜交子代表型發(fā)生變異，該現象已經在玉米、水稻等多種作物中被揭示(Guoetal.,2008)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]全基因組關聯分析（GWAS）在作物農藝性狀研究中的應用[J]. 姜洪真,馬伯軍,錢前,高振宇.  農業(yè)生物技術學報. 2018(07)
[2]玉米種質改良與相關理論研究進展[J]. 張世煌,田清震,李新海,李明順,謝傳曉.  玉米科學. 2006(01)



本文編號：3364703