施氮與不施氮條件下玉米開(kāi)花期相關(guān)性狀的 QTL 定位

郭向陽(yáng)，陳建軍，衛(wèi)曉軼，祝云芳，王安貴，劉鵬飛，湯繼華，陳澤輝*

（1 貴州省旱糧研究所，貴陽(yáng) 550006；2 貴州省遵義市輝煌種業(yè)有限責(zé)任公司，遵義 563100；3 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，鄭州 450002；4 河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，新鄉(xiāng) 453000）

施氮與不施氮條件下玉米開(kāi)花期相關(guān)性狀的 QTL 定位

郭向陽(yáng)1，陳建軍2，衛(wèi)曉軼3,4，祝云芳1，王安貴1，劉鵬飛1，湯繼華3*，陳澤輝1*

（1 貴州省旱糧研究所，貴陽(yáng) 550006；2 貴州省遵義市輝煌種業(yè)有限責(zé)任公司，遵義 563100；3 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，鄭州 450002；4 河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，新鄉(xiāng) 453000）

【目的】探究施氮與不施氮對(duì)玉米開(kāi)花期相關(guān)性狀變異的影響，并定位相關(guān) QTLs。 【方法】以玉米的骨干自交系綜 3 為供體親本，許 178 為受體親本，通過(guò)雜交、回交和分子標(biāo)記輔助選擇的方法，構(gòu)建了一套以許178 為遺傳背景的綜 3 染色體單片段代換系 (SSSLs) 群體，其中包含 160 個(gè)單片段代換系。以這套 SSSLs 以及許 178 為材料，采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在施氮 (N+) 和不施氮 (N-) 條件下，通過(guò)一年三點(diǎn) (貴州貴陽(yáng)、德江和云南羅平) 的表型評(píng)價(jià)，利用復(fù)合區(qū)間作圖法對(duì)玉米散粉期、吐絲期和散粉-吐絲間隔期 (ASI) 3 個(gè)開(kāi)花期相關(guān)性狀進(jìn)行 QTL 定位。 【結(jié)果】在基因組范圍內(nèi)，2 種氮處理?xiàng)l件下共定位到 54 個(gè)開(kāi)花期相關(guān)性狀 QTLs，主要定位在第 1、3、6、9 和 10 染色體上。其中 5 個(gè) QTLs 在 3 個(gè)環(huán)境中均被檢測(cè)到。施氮條件下，吐絲期 (DTS) 相關(guān)位點(diǎn) qDTS9a，位于第 9 染色體，可解釋表型變異的 3.05%；吐絲散粉間隔期 (ASI) 相關(guān)位點(diǎn) qASI10a，位于第10 染色體，可解釋表型變異的 30.74%。不施氮條件下，散粉期 (DTP) 相關(guān)位點(diǎn) qDTP9，可解釋表型變異的3.43%；吐絲期相關(guān)位點(diǎn) qDTS9a，位于第 9 染色體，可解釋表型變異的 4.08%；ASI 相關(guān)位點(diǎn) qASI10，位于第10 染色體，可解釋表型變異的 50.28%。對(duì)不同處理?xiàng)l件下的定位結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，不施氮條件下檢測(cè)到的 QTLs數(shù)目顯著高于施氮條件下的檢測(cè)數(shù)量。 【結(jié)論】不同氮素處理下存在一些共有的控制玉米開(kāi)花期相關(guān)的遺傳區(qū)段，分別位于 Bin9.02 (umc1170-umc1636-bnlg1401-umc1271) 和 Bin10.04 (umc1077-umc1053-umc2350)，這些區(qū)段可能在玉米氮素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和利用過(guò)程中起重要作用，可作為下一步精細(xì)定位和圖位克隆玉米開(kāi)花期相關(guān)基因的重要候選區(qū)域。

玉米；SSSL；不同氮處理；開(kāi)花期相關(guān)性狀；數(shù)量性狀基因座 (QTLs)

氮作為玉米必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，在其生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中起著重要作用。長(zhǎng)期以來(lái)，為追求玉米產(chǎn)量，氮肥被大量使用在玉米的栽培過(guò)程中。有報(bào)道顯示，發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)氮肥使用量超過(guò) 500萬(wàn)噸，發(fā)展中國(guó)家則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)該數(shù)字。過(guò)量使用氮肥 造 成 土 壤 、 淡 水 以 及 大 氣 等 嚴(yán) 重 污 染[1]。 長(zhǎng) 期 以來(lái)，為探索玉米產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展途徑，研究者從土壤供氮能力、施肥量、作物本身的氮素吸收和利用能力等方面對(duì)氮素利用效率進(jìn)行了大量的探索，揭示了不同地區(qū)的施肥量與玉米高產(chǎn)潛力的關(guān)系，說(shuō)明了不同土壤的供氮能力對(duì)玉米產(chǎn)量提高的作用，并在此基礎(chǔ)上培育出一系列的高產(chǎn)、高效優(yōu)勢(shì)玉米自交系或雜交種。如 Mo17，掖 478 等在低氮條件下往往表現(xiàn)出嚴(yán)重的缺氮癥狀，而大多數(shù)自交系表現(xiàn)為中間類(lèi)型。沈 125 表現(xiàn)出一定程度的低氮耐受性[2]。劉建安等[3]研究表明，不同雜交種對(duì)氮水平的反應(yīng)存在顯著差異。劉宗華等[4]利用許 178 和黃 C 構(gòu)建的F2∶3群體研究了不同氮水平條件下玉米株高變異的遺傳差異，結(jié)果表明許 178 具有較黃 C 更高的低氮耐受性，并定位到了一些與氮素利用效率相關(guān)的重要QTLs。鄭祖平等[5]利用 Mo17 和黃早四構(gòu)建的 RIL 群體 定 位 到42 個(gè) 可 能 與 玉 米 對(duì) 低 氮 脅 迫 相 關(guān) 的QTLs。然而，氮素吸收利用是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控過(guò)程，涉及到很多微效位點(diǎn)或基因，且不同性狀在不同氮處理?xiàng)l件下，其遺傳差異也不盡相同。因此，針對(duì)不同性狀，構(gòu)建相應(yīng)的分離群體并以不同的表型性狀作為目標(biāo)，探究不同氮處理水平對(duì)目標(biāo)表型變異的影響并定位出相應(yīng)的遺傳位點(diǎn)，將會(huì)為深入解析玉米氮素利用效率的遺傳基礎(chǔ)提供進(jìn)一步的支持。

開(kāi)花期作為玉米重要農(nóng)藝性狀，對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量、地域與季節(jié)的適應(yīng)性都具有十分重要的決定作用[6]。不同來(lái)源種質(zhì)之間的開(kāi)花期相關(guān)性狀存在豐富的變異，在溫帶材料與熱帶種質(zhì)之間的差異尤其突出。為研究不同種質(zhì)開(kāi)花期變異的遺傳基礎(chǔ)，研究者基于不同群體，定位了大量與開(kāi)花期相關(guān)遺傳位點(diǎn)。目前，在 MaizeGDB 上已經(jīng)公布的玉米花期相關(guān) QTLs 達(dá) 201 個(gè)(http：//www.maizegdb.org/qtl.php)，其中 156 個(gè) QTLs 與散粉期、吐絲期和開(kāi)花-吐絲間隔期 (ASI) 直接相關(guān)[7]。前人利用不同群體對(duì)玉米開(kāi)花期相關(guān)性狀進(jìn)行了定位研究；Veldboom 等[8]利用Mol7 × H99 的 F2∶3家系，將影響散粉期的 QTL 定位到 1、5、6、7、8 和 9 染色體上；影響吐絲期的 5個(gè) QTLs 定位在 1、2、6、7 和 8 染色體上，影響ASI 的 QTLs 定位在第 6 和 8 染色體上。Sari-Gorla等[9]利用 B73 × H99 的 RILs 群體和 Ribaut 等[10]利用Ac7643 × Ac7729/TZSRW 的 F2∶3家系，定位到的與散粉期、吐絲期、ASI 相關(guān)的 QTLs 與前者有所差異。此外，Agrama 等[11]、Khairallah 等[12]、Austin 等[13]也對(duì)玉米花期相關(guān)性狀進(jìn)行了 QTL 定位。蘭進(jìn)好[6]研究表明，花期性狀 QTL 的基因作用方式以加性和部分顯性為主，上位性效應(yīng)對(duì)玉米花期性狀具有十分 重 要 的 作 用 ， 韓 婭 楠 等[14]研 究 也 得 出 同 樣 結(jié) 果 。Li 等[15]利用黃早四 × 掖 107 的 F2∶3群體，在灌溉和干旱脅迫下，分別檢測(cè)到 3 個(gè)和 2 個(gè)控制 ASI 的QTLs，分別位于第 1、2、3 和第 2、5 染色體；同時(shí)，發(fā)現(xiàn) ASI 與產(chǎn)量性狀 QTL 存在顯著關(guān)系。胡彥民等[16]利用瓊 68 和 K12 的 F2∶3群體定位到 22 個(gè)開(kāi)花期相關(guān)的 QTLs，散粉期 5 個(gè)、吐絲期 4 個(gè)、散粉至吐絲間隔期 5 個(gè)、散粉周期 4 個(gè)、吐絲周期 2個(gè)、花絲活力 2 個(gè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)多數(shù) QTL 存在環(huán)境表達(dá)的特異性。Gonzalo 等[17]利用 B73 和 Mo17 構(gòu)建的RILs 群體，對(duì)不同密度下的開(kāi)花期相關(guān)性狀進(jìn)行定位，分別在第 2、8 染色體上檢測(cè)到開(kāi)花期相關(guān)QTLs。但是利用開(kāi)花期相關(guān)性狀作為目標(biāo)，探究不同氮素處理對(duì)其表型變異的影響并定位相關(guān) QTLs 的研究則少有報(bào)道。以單片段代換系為材料，采用施氮和不施氮兩種處理，鑒定不同施氮水平下的開(kāi)花期相關(guān)性狀變異情況，并利用符合區(qū)間作圖法定位控制花期相關(guān)性狀的 QTLs，借助不同處理?xiàng)l件下的定位結(jié)果比較，鑒定出兩種條件下的共有位點(diǎn)。通過(guò)對(duì)兩種施氮條件下的玉米開(kāi)花期相關(guān)性狀進(jìn)行QTL 定位，發(fā)掘控制玉米開(kāi)花期相關(guān)的遺傳區(qū)段，借助不同條件下的定位結(jié)果一致性分析，鑒定出與氮素吸收利用顯著相關(guān)的候選遺傳區(qū)段，為揭示玉米氮素效率利用差異以及分子輔助的提高玉米氮利用效率育種提供分子遺傳學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究所用的 160 份玉米單片段代換系由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)湯繼華教授提供。該群體是以優(yōu)良玉米自交系綜 3 為供體親本、許 178 為受體親本，通過(guò)雜交、回交、自交，結(jié)合 SSR 分子標(biāo)記輔助選擇的方法構(gòu)建而成。綜 3 和許 178 作為中國(guó)玉米育種中的骨干材料，在生產(chǎn)上發(fā)揮了重要作用，以這兩個(gè)材料為親本之一的重要玉米雜交種如豫玉 22 號(hào) (綜 3 × 87 - 1) 和農(nóng)大 108 (黃 C × 許 178) 等在生產(chǎn)上被大面積推廣應(yīng)用。

1.2 試驗(yàn)區(qū)概況與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2015 年分別在貴州省德江縣 (北緯 28°15′51″，東經(jīng) 108°06′39″)、貴陽(yáng)市 (北緯 26°34′13″，東經(jīng)106°42′39″) 和云南省羅平縣 (北緯 24°31′，東經(jīng)103°57′) 進(jìn)行田間試驗(yàn)。試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，不同氮處理水平作為主區(qū)，設(shè)施氮 (N+) 和不施氮 (N-) 兩個(gè)水平，三個(gè)親本群體 (SSSLs) 作為副區(qū)。單行區(qū)，小區(qū)行長(zhǎng) 4.0 m，寬行 0.7 m，每行 17 株，株距0.235 m，密度為 52500 plant/hm2，每個(gè)處理 2 次重復(fù)。對(duì)代表花期相關(guān)性狀的散粉期、吐絲期和散粉-吐絲間隔期進(jìn)行鑒定和檢測(cè)。散粉期是指播種至全區(qū) 50% 以上植株雄花開(kāi)始散粉的天數(shù)，吐絲期是指播種至全區(qū) 50% 以上植株雌穗花絲吐出的天數(shù)，散粉-吐絲間隔是指從散粉期到吐絲期之間的天數(shù)。試驗(yàn)點(diǎn)各小區(qū)供試土壤耕層養(yǎng)分含量見(jiàn)表 1。

表1 0—20 cm 土層基礎(chǔ)肥力狀況Table 1 Soil fertility at the 0-20 cm layer

施氮處理在苗期和大喇叭口期各施尿素375 kg/hm2(N+) 。 每 個(gè) 小 區(qū) 均 基 施 過(guò) 磷 酸 鈣375 kg/hm2、硫酸鉀 187.5 kg/hm2，田間管理措施同大田。

1.3 表型數(shù)據(jù)分析與 QTL 定位

采用 SPSS17.0 統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì) 160 份 SSSLs 的開(kāi)花期進(jìn)行單因素的方差分析和 Duncan’s 多重比較。本研究中涉及到的基因型鑒定數(shù)據(jù)的相關(guān)研究結(jié)果[18]已發(fā)表。利用完備區(qū)間作圖法對(duì)生育期相關(guān) QTL 進(jìn)行定位，若某一性狀與許 178 在 P ＜ 0.05 水平上差異顯著，則認(rèn)為該單片段代換系代換片段上存在一個(gè) QTL，并同時(shí)估算各個(gè) QTL 的加性效應(yīng)值及貢獻(xiàn)率[19]。

加性效應(yīng)值 (A) = (單片段代換系的表型值 - 對(duì)照的表型值)/2；

貢獻(xiàn)率 (R) = 加性效應(yīng)值/對(duì)照的表型值 × 100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 開(kāi)花期相關(guān)性狀

不同 SSSLs 開(kāi)花期相關(guān)性狀的表型調(diào)查結(jié)果列于表 2。施氮條件下，散粉期不同親本群體在德江的變異范圍為 84.5～94.5 d，平均值為 88.3 ± 1.9 d；在貴 陽(yáng) 和 羅 平 的 變 異 范 圍 分 別 為74.0～86.0 d 、68.0～80.5 d。吐絲期不同 SSSLs 在德江、貴陽(yáng)和羅平的變異范圍分別為 90.0～99.5 d、76.5～87.0 d 和71.0～84.0 d。散粉-吐絲間隔期 (ASI) 不同 SSSLs 在德江、貴陽(yáng)和羅平的變異范圍分別為 1.5～6.5 d、1.0～5.0 d 和 1.0～6.5 d。

表2 SSSLs 開(kāi)花期相關(guān)性狀表型Table 2 Performance of SSSLs population in the three experimental sites

不施氮條件下，不同 SSSLs 在德江、貴陽(yáng)和羅平 的 散 粉 期 的 變 化 范 圍 分 別 為 85.5～ 97.0 d、76.5～85.5 d 和 70.0～82.0 d；吐絲期的變化范圍分別為 90.0～102.0 d、80.0～88.0 d 和 73.0～85.5 d；ASI 變 化 范 圍 分 別 為2.5～6.0 d、1.5～5.5 d 和1.0～7.5 d。開(kāi)花期相關(guān)性狀在不同處理?xiàng)l件下均表現(xiàn)出較為豐富的表型變異，為后續(xù)的 QTL 定位提供了較為豐富的表型數(shù)據(jù)。

2.2 控制玉米開(kāi)花期相關(guān)性狀的 QTLs

對(duì)不同氮素處理?xiàng)l件下的開(kāi)花期性狀 QTL 定位結(jié)果列于表 3。結(jié)果顯示，施氮 (N+) 和不施氮 (N-)兩 種 處 理 條 件 下 ， 共 檢 測(cè) 到 54 個(gè) 開(kāi) 花 期 性 狀QTLs，分布在除第 2 和 4 染色體外的其它染色體上。其中在德江試驗(yàn)點(diǎn)，兩種氮處理水平下共檢測(cè)到 18 個(gè) QTLs；在貴陽(yáng)試驗(yàn)點(diǎn)，兩種氮處理水平下共檢測(cè)到 17 個(gè) QTLs；在羅平試驗(yàn)點(diǎn)，兩種氮處理水平下共檢測(cè)到 19 個(gè) QTLs；其中單個(gè) QTL 可解釋目標(biāo)表型變異的變幅為 2.2%～80.0%。

在施氮條件下，3 個(gè)地點(diǎn)共鑒定出 6 個(gè)控制散粉期的一致性 QTLs，分布于第 1、6、7、10 染色體上，單個(gè) QTL 可解釋的表型變異介于 2.5%～8.8%之間，其中 1 個(gè) QTLqDTP6 在兩個(gè)地點(diǎn) (德江、羅平) 被同時(shí)檢測(cè)到，位于 Bin6.04，在德江和羅平點(diǎn)的貢獻(xiàn)率分別為 8.8% 和 3.4%，且來(lái)自于許 178 的等位基因起增效作用。對(duì)于吐絲期，在 3 個(gè)環(huán)境條件下共鑒定到 7 個(gè) QTLs，分布在第 1、3、5、6、7、9 染色體上，單個(gè) QTL 所解釋的表型變異介于2.5%～7.7% 之間。其中 1 個(gè) QTLqDTS9a 在三個(gè)地點(diǎn)被同時(shí)檢測(cè)到，位于 Bin9.0 區(qū)域，其貢獻(xiàn)率分別為 2.5% (德江)、3.1% (貴陽(yáng)) 和 3.6% (羅平)，且來(lái)自許 178 的等位基因起增效作用。對(duì)于 ASI，在 3 個(gè)地點(diǎn)共鑒定到 4 個(gè)共有 QTLs，分布在第 5、9 和 10 染色體上，單個(gè) QTL 所解釋的表型變異介于 13.6%～62.5% 之間。1 個(gè) QTLqASI10a 在三個(gè)地點(diǎn)被同時(shí)檢測(cè)到，位于 Bin10.04 區(qū)域；其貢獻(xiàn)率分別為 13.6% (德江)、50.0% (貴陽(yáng)) 和 28.6% (羅平)，來(lái)自于許 178的等位基因起增效作用。

不施氮條件下，3 個(gè)地點(diǎn)共鑒定到 7 個(gè)散粉期相關(guān) QTLs，分布在第 1、5、6、8、9 和 10 染色體上，單個(gè) QTL 所解釋的表型變異介于 2.2%～6.7%之間。1 個(gè) QTLqDTP9 在三個(gè)地點(diǎn)被同時(shí)檢測(cè)到，位于 Bin9.02，可解釋的表型變異分別為 2.2% (德江)、2.5% (貴陽(yáng)) 和 5.5% (羅平)，來(lái)自于許 178 的等位基因起增效作用。在 3 個(gè)地點(diǎn)共鑒定到 8 個(gè)吐絲期 QTL，分布在第 1、3、5、8、9、10 染色體上，單個(gè) QTL 所解釋的表型變異介于 1.8%～7.0% 之間。1 個(gè) QTLqDTS9a 在三個(gè)地點(diǎn)被同時(shí)檢測(cè)到，位Bin9.02，在 3 種環(huán)境的貢獻(xiàn)率分別為 3.2% (德江)、3.0% (貴陽(yáng)) 和 6.0% (羅平)，來(lái)自于許 178 的等位基因起增效作用。在 3 個(gè)地點(diǎn)共鑒定到 4 個(gè)散粉-吐絲間隔期 QTL，分布在第 3、9 和 10 染色體上，單個(gè)QTL 所解釋的表型變異介于 12.5%～80.0% 之間，1個(gè) QTLqASI10a 在三個(gè)地點(diǎn)被同時(shí)檢測(cè)到；qASI10a位于 Bin10.04，在 3 種環(huán)境的貢獻(xiàn)率分別為 12.5% (德江)、80.0% (貴陽(yáng)) 和 58.3% (羅平)，來(lái)自于許 178的等位基因起增效作用。這些染色體區(qū)段將作為下一步精細(xì)定位和圖位克隆玉米生育期相關(guān)性狀候選基因的重點(diǎn)區(qū)域。

3 討論

關(guān)于玉米氮高效利用的 QTL 定位研究前人已有報(bào)道[20-24]。Gallais 等[25]在高氮水平下和低氮水平下檢測(cè)到的 QTL 有很大差別；Agrama 等[21]的研究發(fā)現(xiàn)在低氮和高氮水平下既有相同的 QTL 也有特異表達(dá)的QTL。本研究中，施氮條件下，在染色體 Bin1.03 區(qū)域，檢測(cè)散粉期 QTLqDTP1b 和吐絲期 QTLqDTS1，代換片段均為 phi001-phi095-bnlg182，該研究結(jié)果與前人的定位結(jié)果存在一定的一致性，只是在他們的研究中，該區(qū)域存在一個(gè)分別與株型性狀和絲黑穗病抗性相關(guān)的 QTL-qDH12[26-27]，一定程度上反映出生育期與生物量以及抗病性之間是存在一定關(guān)系的。在 Bin6.04 區(qū)域，存在一個(gè)與散粉期和吐絲期顯著相關(guān)的 QTLs (qDTP6 和 qDTS6)，代換片段均為umc1014。在 Bin7.05 區(qū)域，檢測(cè)到控制散粉期變異的 QTLs，qDTP7a 和 qDTP7b，吐絲期 QTLqDTS7，而前期報(bào)道則在該區(qū)域檢測(cè)到一個(gè)與株高相關(guān) QTL和葉面積相關(guān) QTL qLA-6[26]。說(shuō)明了在不同氮素處理?xiàng)l件下，一些共有的和特異性遺傳位點(diǎn)共同起用，從而影響玉米氮素利用的效率。

除此之外，兩種氮處理?xiàng)l件下，共檢測(cè)到 31 個(gè)控制玉米開(kāi)花期相關(guān)性狀的 QTLs。不施氮條件下，在 染 色 體bin8.05 區(qū) 域 ， 檢 測(cè) 到2 個(gè) 散 粉 期QTLqDTP8 和 QTLqDTS8，其代換片斷為 bnlg2046-bnlg162-umc1889-umc2401-umc2356-umc1724，在該區(qū) 域 存 在 穗 行 數(shù) 相 關(guān) QTL qKRN8-2QTL[28]。 在Bin9.06 區(qū) 域 ， 檢 測(cè) 到1 個(gè) 吐 絲 期 相 關(guān) QTL qDTS9b，代換片段為 umc2345-umc2207-bnlg292；在染色體 Bin10.04 區(qū)域，檢測(cè)到 1 個(gè)吐絲期 QTL qDTS10，代換片段為 umc1077-umc1053-umc2350；與Khairallah 等[29]基于 F2 群體的定位結(jié)果較為一致，他們?cè)谠搮^(qū)域定位了一個(gè)控制 ASI 的 QTL；另外，Ducrocq 等[30]基于不同日照長(zhǎng)短自交系構(gòu)建的近等基因系群體，通過(guò)關(guān)聯(lián)分析的方法也在該區(qū)域定位到一個(gè)與玉米散粉期相關(guān)的主效 QTLs，其貢獻(xiàn)率為40%。進(jìn)一步說(shuō)明了本研究結(jié)果的可靠性。更為重要的是，本研究在兩種氮處理?xiàng)l件下，共檢測(cè)出在 3個(gè)試驗(yàn)環(huán)境中均穩(wěn)定表達(dá)且效應(yīng)較大的一致性QTLs，分別位于 Bin9.02 區(qū)域 (qDTS9a)(umc1170～umc1636～bnlg1401～umc1271) 和 Bin10.04 區(qū)域(qASI10a)(umc1077～umc1053～umc2350)。盡管這些區(qū)域在前人的研究中與穗粗、穗行數(shù)等顯著相關(guān)[27]，但是關(guān)于該群段在玉米氮素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)以及利用過(guò)程中的重要性的研究則沒(méi)有。本研究結(jié)果證明了這些區(qū)段在玉米不同氮素處理過(guò)程中均起著重要作用，對(duì)于深入挖掘玉米氮素利用效率將提供更為可靠的分子遺傳學(xué)信息。

4 結(jié)論

玉米在不同氮素處理?xiàng)l件下既存在一些共有的主效 QTL，如 qDTS9a、qASI10 在施氮和不施氮條件下均被檢測(cè)到；同時(shí)還存在一些特異性的 QTL 區(qū)段，如 qDTP9 僅在不施氮條件下被檢測(cè)到。這些染色體區(qū)段將為進(jìn)一步改良玉米氮素利用效率以及相關(guān)候選基因的圖位克隆等提供更多的分子遺傳學(xué)支持。

致謝:貴州省旱糧研究所楊明倫老師在田間管理過(guò)程中給予幫助；貴州省旱糧研究所吳迅博士在文章修改中提出寶貴意見(jiàn)與建議；在此表示感謝。

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QTL mapping of flowering related traits of maize with and without nitrogen application

GUO Xiang-yang1, CHEN Jian-jun2, WEI Xiao-yi3,4, ZHU Yun-fang1, WANG An-gui1,
LIU Peng-fei1, TANG Ji-hua3*, CHEN Ze-hui1*
( 1 Guizhou Institute of Upland Crops, Guiyang 550006, China; 2 Huihuang Seed Industry Co., LTD, Zunyi Guizhou 563100, China; 3 College of Agronomy, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 4 Xinxiang Academy of Agricultural Sciences of Henan Province, Xinxiang Henan 453000, China )

【Objectives】The purpose of this study was to dissect variation of maize flowering-related traits under two conditions of nitrogen applied normally or none, and to map the related QTLs. 【Methods】 One panel included 160 Single Segment Substitution Lines (SSSLs) was constructed by using foundation parental lines of Zong3 and Xu178 as donor and receptor parents, respectively. The panel was treated with two conditions of nitrogen applied normally or none by using the split-plot experiment design, and the nitrogen treatment was set as the main plot and genotypes were set as the sub-plots under three environments, including Guiyang, Dejiang in Guizhou Province and Luoping in Yunnan Province. Three flowering-related traits, including day to pollen (DTP),day to silk (DTS) and anthesis-silking interval (ASI), were investigated in one treatment. 【Results】The results showed that across the whole genome, about 54 flowering-related traits QTLs were identified under the two N treatments, which were mainly located on the chromosome 1, 3, 6, 9 and 10, among them, 3 QTLs were common under three environments. Under N+treatment, QTL qDTS9a controlling day to silling (DTS) was found which was located on chromosome 9, and could explain 3.05% genetic variation; another QTL qASI10a controlling the ASI was also found, which located on chromosome 10, and could explain 30.74% genetic variation. Under N-conditions, QTL qDTP9 was identified, which could explain 3.43% genetic variation of DTP; qDTS9a related with DTS was found, which located on chromosome 9, and could explain 4.08% genetic variation; QTL qASI10 was also identified, which located on chromosome 10, and could explain 50.28% genetic variation. Comparing between N+ and N- conditions showed that, the QTLs identified under N- was much more than those under N+ treatment. 【Conclusions】Two commonly QTLs are existed in the two nitrogen treatments, one is qDTS9a, which is located on Bin9.02, with flank markers of umc1170-umc1636-bnlg1401-umc1271, and the other is qASI10a, which is located on Bin 10.04, with flank markers of umc1077-umc1053-umc2350. These loci may play important role in nitrogen absorbing, transporting, and utilization during maize development, and served as candidate loci in further map-based cloning of maize flowering-related traits.

maize; single segment substitution lines (SSSLs); nitrogen levels; flowering related traits; quantitative trait locus (QTLs)

2016-07-18 接受日期：2016-11-22

貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主創(chuàng)新項(xiàng)目（黔農(nóng)科院自主創(chuàng)新科研專(zhuān)項(xiàng)字[2014]006號(hào)）；貴州省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（黔科合支撐[2016]2605號(hào)）；國(guó)家“七大作物育種”專(zhuān)項(xiàng)（2016YFD0101206-4）資助。

郭向陽(yáng)（1982—），男，河南滑縣人，博士研究生，副研究員，主要從事玉米遺傳育種研究。E-mail:xyguo0372@163.com

* 通信作者 E-mail:Tangjihua1@163.com；Tel:0851-83760096，E-mail:chenzh907@sohu.com