玉米萌发期耐冷性遗传解析及全基因组预测

Cold injury of maize during germination stage is one of the most important limiting factors to maize production in mid-high latitude regions in the world. It delays maize germination and emergence, aggravates the disease invasion and finally causes serious losses to corn production. Genetic dissection and whole genome prediction can provide important theoretical basis and technical support for cold tolerance breeding in Maize. In this project, An eternal population IBM(B73×Mo17)Syn10 with a high density genetic linkage map constructed by Resequencing technology will be used as linkage mapping population. A natural population consist of 500 inbred lines from American, European, Chinese and CIMMYT(early maturity) will be used as assoation mapping population. Genotyping-by-Sequencing（GBS）technology will be applied and the cold tolerance of them will be evaluated. Both linkage and association mapping of the two populations is going to be conducted to dissect the genetic basis of maize cold tolerance during germination stage. Furthermore, genomic prediction will be studied to analyze the factors that affect the prediction accuracy. A technology flow of genomic prediction of maize cold tolerance during germination stage is to be established and optimized. This study will bring important practical value and theoretical significance to accelerate the process of cold tolerance breeding in Maize during germination stage.

萌发期冷害是制约世界中高纬度地区玉米生产的重要因素之一，其导致玉米萌发、出苗缓慢，加重病害入侵，造成种子霉变、腐烂，给玉米生产带来严重的损失。遗传解析和全基因组预测研究可为玉米萌发期耐冷性育种提供重要的理论依据和技术支撑。本研究拟采用GBS-SNP分子标记，以已经获得高密度遗传图谱的IBM（B73×Mo17）Syn10DH单倍体永久群体为连锁分析群体，以来自美国、欧洲、中国及CIMMYT（早熟材料）的500份在萌发期耐冷性上存在广泛变异的自交系为关联分析群体，利用连锁分析和关联分析，结合表型鉴定技术，解析玉米萌发期耐冷性的遗传基础。在此基础上，开展玉米萌发期耐冷性的全基因组预测研究，明确影响全基因组预测精度的因素，建立和优化玉米萌发期耐冷性全基因组预测技术流程，为玉米萌发期耐冷性种质改良及育种提供理论。

萌发期冷害是制约世界中高纬度地区玉米生产的重要因素之一，其导致玉米萌发、出苗缓慢，加重病害入侵，造成种子霉变、腐烂，给玉米生产带来严重的损失。遗传解析和全基因组预测研究可为玉米萌发期耐冷性育种提供重要的理论依据和技术支撑。本研究采用GBS-SNP分子标记，以已经获得高密度遗传图谱的IBM（B73×Mo17）Syn10DH单倍体永久群体为连锁分析群体，以来自美国、欧洲、中国及CIMMYT（早熟材料）组成的自然群体为关联分析群体，利用连锁分析和关联分析，结合表型鉴定技术，解析玉米萌发期耐冷性的遗传基础,并在此基础上开展玉米萌发期耐冷性全基因组预测研究。项目共对576分材料进行了GBS-SNP基因分型,每个材料获得580049个SNP标记，初步构建了双亲群体和关联分析群体萌发期耐冷性表型数据库和基因型数据库。初步明确了玉米萌发期耐冷性的遗传基础。通过项目研究发现玉米萌发期耐冷性综合耐冷指数相关的分子标记2个，并且其中1个标记与7天发芽率相关的标记为同一个标记，都位于第五染色体上。与7天发芽率相关的分子标记 2 个，分别位于第1和第5染色体上；与7天芽鲜重相关分分子标记5个，第五染色体上分布4个，第7染色体上1个；与7天芽干重相关的SNP分子标记41个，在每个染色体上均有分布，但在第10染色体成簇分布。在萌发期耐冷性的全基因组预测上，综合性耐冷指数的预测精度最高值为0.52，均值为0.26,7天芽鲜重的平均预测精度为0.11，最大值为0.45， 7天发芽率的预测精度的最大值为0.51，均值为0.25，田间低温发芽率的预测精度最大值为0.48，均值为0.26。7天芽鲜重的平均预测精度最低，为0.11。实验室进行7天发芽率的预测精度可以接近田间萌发期耐冷性的预测精度。

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