不同氮水平下玉米苗期根系形态和氮吸收量的QTL定位

[目的]玉米的根系形态与氮素吸收能力关系密切,利用单片段代换群体对玉米苗期根系形态相关性状和植株氮吸收量进行QTL定位,可为进一步精细定位并克隆控制玉米低氮下优异根系形态和氮吸收的主效QTL奠定基础.[方法]以氮效率差异显著的两亲本许178和综3构建的150个玉米单片段代换系(SSSL)群体作为研究材料,进行水培试验.以Ca (NO3)2作为氮源,设置高氮(4 mmol/L NO3)和低氮(0.05 mmol/L NO3-)两个处理,培养20 d后分根、冠收获植株,测定生物量和氮含量.通过WinRHIZO根系分析系统获得根系的总根长、根表面积、根体积、根直径和根尖数等指标.根据代换系与亲本许178表型值的T-test结果,利用该群体SSR遗传连锁图谱,在P≤0.001条件下定位所调查性状的QTL.[结果]高氮条件下SSSL群体除了根直径与总根长和根尖数没有显著相关性以外,其它各性状之间均显著或极显著正相关,并且植株氮吸收量也与根系各性状呈显著或极显著正相关;低氮条件下,除了根直径以外,植株氮吸收量与其他根系性状均呈极显著正相关,并且地上部和根部氮累积量均与根表面积的相关性最大.在高氮条件下共检测到102个QTL位点,包括40个根形态相关QTL、34个植株生物量QTL和28个氮吸收量QTL;在低氮条件下共检测到85个QTL位点,包括47个根形态QTL、22个植株生物量QTL和16个氮吸收量QTL.所检测到的根形态相关QTL与生物量和氮积累量QTL成簇存在,同一QTL区间多同时检测到根形态QTL和氮吸收量QTL.高氮条件下,在代换系1428、1376、1282、1266和1473的代换区间上检测到高氮特异的QTL簇,同时包括多个根形态和氮吸收量QTL,贡献率从-43％到84％.低氮下,在代换系1419和1314的代换区间上同时检测到低氮特异的多个根形态和氮吸收量QTL,贡献率从-32％到55％.[结论]单片段代换系141 9和1 314所包含的代换片段bnlg 182-bnlg2295和umc1013-umc2047检测到多个低氮特异的QTL,并且这两个区间在前人的研究中均有玉米氮效率相关QTL检测到,说明该区间包含有玉米根系形态和氮吸收量的主效QTL,在玉米氮高效吸收中可能起重要作用.