摘要
近年来，随着“温室效应”的不断加剧，极端高温天气的频繁出现，使得许多地区都遭受了一定程度的高温危害，高温已经成为限制玉米生产的主要非生物胁迫因子之一。在黄淮海的夏玉米区，短期的异常高温时有发生，往往造成玉米品质变劣和产量降低。玉米作为世界上主要的粮食作物、饲料作物和工业原料，在我国的粮食安全中发挥着重要的作用。因此选育和推广耐高温品种，是防止玉米高温伤害的根本途径。挖掘耐热性的基因，深入了解耐热性机制，能加快运用到育种实践。本试验通过连锁分析结合关联分析，探索玉米耐热性的抗性位点，并对候选基因进行了初步验证。主要研究结果如下: 1、通过对RIL群体和关联群体高温发生的规律及对玉米危害程度的连续观察，确定了用于玉米耐热性鉴定的指标，建立了田间玉米耐热性鉴定体系。以结实性和散粉性同时对包括CIMMYT、P群、塘四平头、Reid等血缘的261份自交系进行抗性鉴定评价，利用参考品种法筛选出了8个耐高温自交系，如CNW058、CML162、CNW063等。 2、利用对高温敏感的自交系BT-1和耐高温的自交系N6构建了包含237个自交系的RIL群体，以结实性的平均等级为指标，进行了两年3环境的抗性鉴定，在第五染色体上检测出了4个稳定的与耐热性相关的QTL位点，分别命名为qSSR5-1、qSSR5-2、qSSR5-3、qSSR5-4，这些QTLs解释了表型变异为10.2％-11.3％，其中qSSR5-4解释表型变异为11.3％。 3、利用包含261份来自不同血缘玉米自交系的自然群体，以两年3环境对结实性进行抗性鉴定，全基因组关联分析获得了42个显著(P＜10-4)的SNP位点及17个候选基因。连锁分析结合关联分析，获得了4个与耐热性相关的候选基因GRMZM2G377194、GRMZM2G026892、GRMZM2G060349和GRMZM2G122199，分别编码D-type cyclin、富半胱氨酸蛋白（CRP）、DNA错配修复蛋白(MutS2)和一个未知蛋白。结合qRT-PCR，发现N6在受高温胁迫后，其GR亿M2G377194、GRMZM2G060349基因的表达量较BT-1相比显著上调。通过与N6序列比对，发现BT-1中基因GRMZM2G377194有一个氨基酸发生替换，而基因GRMZM2G060349发生一个氨基酸替换和一个氨基酸缺失。 4、以四个环境的散粉性平均等级为指标对RIL群体进行抗性鉴定，第3、5、6、8、9染色体上获得了5个稳定的耐热性位点，解释了4.36％-7.27％表型变异。关联群体以两年4环境进行耐热性鉴定，全基因组关联分析得到17个显著性SNP位点及10个对应的候选基因，这些候选基因包括富含羟脯氨酸的糖蛋白(HRGP)、锌指蛋白HIT、肌动蛋白解聚因子等与玉米对高温响应相关。在这5个QTL中比较显著的SNP位点是S9_16481394，对应的基因为GRMZM2G338056，表达C2H2型锌指蛋白，该蛋白是植物的一种转录因子，在生物胁迫和非生物胁迫下对植物应激反应和激素信号转导起着重要作用。 试验在了解高温发生规律以及高温发生时期的基础上，建立科学的耐热性鉴定体系。通过对材料的抗性评价，及玉米耐热性的遗传研究，加深了对高温抗性遗传机制的认识，为后续克隆玉米耐热性相关主效基因及耐热性分子育种奠定了基础。
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