玉米叶高点长等叶型性状QTL定位及上位性效应分析

穗上部叶高点长、叶宽、叶面积等叶型性状是玉米的主要农艺性状，是决定玉米植株受光态势和光合效率的关键因素，进而影响玉米产量。通过改良叶型相关性状，使玉米株型尽可能达到理想株型，能够最大化满足玉米光合效率机制[1]，使得玉米能够最大化的捕获光能，从而最大限度提高玉米产量。目前，关于叶高点长、叶宽、叶面积等叶型相关性状，通过遗传模型分析明确了其遗传规律，并进行了QTL定位的相关报道 [2-7]。虽然已定位到一些控制叶长等叶型性状的主效QTL，但所在染色体区域不尽相同，且叶高点长的QTL定位尚未见报道。此外，由非等位基因间的相互作用而产生的上位性效应在数量性状的表型形成过程中发挥着重要的作用，虽然在玉米上关于上位性效应有一些报道[9-14]，但是，关于玉米叶高点长、叶长等重要的叶型性状的相关性状未见有相关报道。本研究以综3为母本，以豫87-1为父本进行杂交，通过单子传法连续自交10代，构建了包含223个家系的综3×豫87-1重组自交系(RIL)群体。通过一年多点的表型鉴定，基于遍布基因组的SNP标记，对叶高点长、叶长、叶宽和叶面积进行QTL定位及上位性效应分析，以期解析这些性状的遗传机制，为探索玉米的超高产调控路径和玉米的株型改良及耐密性研究提供相应的理论和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料及田间试验设计

以综3×豫87-1衍生的223个家系的F10重组自交系群体为材料，于2012年夏分别在河南的商丘、温县和新郑种植。采用完全随机区组设计，3次重复，单行区，行长4 m，株距0.27 m，每行种植17株(60 000株·hm-2)，田间管理同一般大田。同年提取每个家系的DNA用于基因型分析，并构建遗传连锁图谱。

1.2 性状调查及数据分析

在玉米授粉后10 d，以小区为单位选取中间连续的5株测量穗位以上各叶片的叶高点长、叶长、叶宽。叶面积的计算公式为LA=LL×LW×0.73 (0.73为叶面积指数)。计算出穗位以上各叶的平均叶高点长、叶长、叶宽和叶面积，代表全株叶高点长、叶长、叶宽和叶面积。

 

表1 植株性状及测定方法Table 1 Traits of plant type and measurement methods

  

性状名称Traitname调查方法Investigationmethod叶长Leaflength叶基部到叶片末梢的长度/cmLengthofleafbasetobladetip叶宽Leafwidth叶片最宽处的长度/cmThewidthofthebladeatthelongest叶高点长Thelengthfrombeginningofligulatoflaggingpointoftheleaves叶基部到叶片伸展最高点叶环的长度/cmLeafbasetoleafbladeextensionofthehighestpointofleafringlength叶面积Leafarea叶长×叶宽×0．73leaflength×leafwidth×leafareacoefficientproduct

在RIL群体中，每小区5株各个性状的均值代表该小区的表型值，3次重复的均值代表各家系每个地点的表型值，3个地点的均值进行统计分析及每个地点的表型值进行QTL分析。利用SPSS 10.0进行联合方差分析，利用DPS 7.05软件进行相关性分析。

1.3 SNP标记分子遗传连锁图谱的构建和QTL定位及上位性效应分析

依据群体标记基因型检测结果，利用Joinmap 4.0软件进行分子标记的遗传连锁分析，方法如下：首先对3 072个SNP进行亲本及群体多态性筛选，并对具有多态性SNP分离类型进行分析，剔除偏分离比例异常位点；然后以LOD=3.0，重组率=0.4为前提，在Calculation options里面的Group命令中打开Regresion mapping软件，在Regresion mapping function中选择作图函数Kosambi将得到的重组值转换成图距单位(Centimorgan，cM)进行连锁群构建。之后利用MapChart V 2.1 绘图软件制作分子标记遗传连锁图谱。

布气管上部填充加强型活性生物土壤滤料，生物滤池表面种植草坪，每套生物土壤滤池安装1套草坪喷洒系统，用于草坪养护。草坪喷洒水系统包括喷洒头、电磁阀、喷洒时间控制器和PPR管及元件。日常运行中可根据季节、天气等状况，修改设定草坪喷水频次和时长。

利用基于混合线性模型的 QTL Network 2.0 软件 [23]进行3个不同环境间的表型鉴定，对RIL群体的叶型性状叶高点长、叶长、叶宽和叶面积进行QTL(A)定位、上位性(AA)分析及与环境互作(AAE)分析。QTL的命名是“q” + 群体序号+地点首字母缩写+性状英文缩写+染色体序号+ “-” + QTL序号。

小微企业在经济结构中占据着重要位置，随着市场竞争的日益激烈，很多小微企业都面临着一定程度的困难。面对小微企业所处的不利情境，国家逐渐出台了多个优惠政策，其中最为显著的就是税收优惠政策，以求扶持企业，推动企业的发展。但是在实施过程中呈现出一定的困难，亟待解决。

2 结果与分析

2.1 RIL群体叶高点长等叶型性状表型分析

由表2可知，RIL群体的叶高点长、叶长、叶宽和叶面积在家系间差异均达到极显著水平，在重复间的差异不显著，说明家系间存在着较大的遗传差异，可做进一步的遗传分析；地点间差异达到极显著水平，家系与地点间的互作差异也均达到显著或极显著水平，说明环境对玉米上述性状的影响较大。

创设情境，增加幼儿情感体验 逼真的生活场景能够调动幼儿的情绪，激发学习兴趣。如教学“好吃的馕”一节，教师首先为幼儿准备好馕的图片及馕的制作视频，并提前准备好实物馕，为课堂活动准备好馕的课件和橡皮泥。幼儿首先看馕的制作视频，为幼儿提供实践材料，组织幼儿模仿制作馕，让幼儿动手“搓成圆球、压扁、扎花纹”，在趣味教学活动中实践，并进行互动交流，展示作品，增强情感体验，从羞涩不语到可以使用国家通用语言进行正常的沟通和交流。丰富的民族文化能够增强幼儿的初步认识，幼儿的动手操作能力能明显增强。

对RIL群体及其亲本的3个地点均值的叶高点长等叶型性状表型值分析结果表明(表3)，就亲本综3、豫87-1而言，综3的高点长、叶长、叶面积明显小于豫87-1。就RIL群体而言，其群体的变异范围较大，叶宽和叶面积的群体均值介于两亲本之间，表现为中亲优势；叶长大于两亲本，表现为正向超亲优势；高点长小于两亲本，表现为负向超亲优势。各个性状均存在单向或双向超亲分离，并呈现出连续变异，说明叶高点长等叶型性状是由多基因控制的数量性状。从各性状的偏度、峰度指标看，性状的偏度和峰度绝对值均小于1，其群体指标数据表现出正态分布，符合数量性状的变化趋势。

 

表2 RIL群体在60 000株·hm-2密度条件下的F测验Table 2 The F test of RIL population at 60 000 plants· hm-2

  

性状Traits家系Family地点Location重复Repeat家系×地点Family×Location高点长Thelengthfrombeginningofligulatoflaggingpoint2．86∗∗53．41∗∗0．412．23∗∗叶长Leaflength4．17∗∗58．71∗∗0．693．03∗∗叶宽Leafwidth3．78∗∗41．35∗∗2．462．14∗∗叶面积Leafarea3．38∗∗67．83∗∗0．342．53∗∗

注：“*”表示达到了显著水平;“* *”表示达到了极显著水平。下同。

Note:* indicates difference at 5%; * * indicates difference at 1%. The same as bellow.

 

表3 Pop.2群体亲本及其家系的叶型性状表现 Table 3 Traits of leaf type Pop.2 population’s parent and its family

  

性状Traits综3Zong3豫87-1Yu87-1均值Mean极小值Minimum极大值Maximum变异系数/%Coefficientofvariation偏度Skewness峰度Kurtosis叶高点长/cmThelengthfrombeginningofligulatoflaggingpoint44．5045．7043．16±0．4531．2556．000．13-0．11-0．67叶长/cmLeaflength51．5653．3853．46±0．4637．9277．760．110．620．87叶宽/cmLeafwidth6．237．287．12±0．075．009．870．130．470．43叶面积/cm2Leafarea234．49283．68297．53±4．52164．16498．580．190．530．56

2.2 遗传连锁图谱的构建

以包含223个家系的RIL群体为作图群体，利用玉米芯片Maize 3K SNP对作图群体进行基因型分析，根据亲本间差异进行多态性SNP标记的筛选，共筛选出1 479个具有多态性差异的SNP标记。经过卡方测验，其中236个SNPs标记出现了严重偏分离现象并被剔除，最后构建成一张包含有1 243个SNP标记的玉米遗传连锁图谱，覆盖玉米的10条染色体。各条染色体上的标记数分别为128，135，95，195，121，96，92，200，111和70个，每条染色体上的遗传长度分别为286.2，152.6，178.0，157.0，222.0，173.0，167.5，174.6，177.7和175.3 cM。遗传图谱总长1 864.0 cM，平均标记间距为1.50 cM，标记间距范围为0.81～2.50 cM。

2.3 RIL群体叶型性状QTL定位及上位性效应分析

首先，“营改增”政策对生产性服务业上市公司减税效应显著。由理论分析可知，“营改增”的减税效应主要取决于企业的外购商品及劳务能取得可抵扣进项的多少，实证分析表明，“营改增”后，企业外购商品及劳务增加，使企业总税负降低。同时，外购商品及劳务对企业税负下降的影响远大于“营改增”政策所带来的减税效应。

[4] KU L X, ZHAO W M, ZHANG J, et al. Quantitative trait loci mapping of leaf angle and leaf orientation value in maize (Zea mays L.)[J]. Theor Appl Genet, 2010, 121(5): 951-959.

6 作者投稿时须从邮局汇20元稿件处理费，请勿在稿件中夹寄。稿件确认刊载后，将按标准向作者收取版面费(版面费请从邮局寄给本刊编辑部)。我刊收到版面费后，将出具正式收据，以挂号信形式寄给作者。稿件刊登后酌致稿酬，并赠当期杂志1册。稿件及汇款请勿寄给个人。

叶长：检测到2个效应显著的QTL qLL5-1和qLL8-1，分别解释表型遗传变异的3.39%和6.39%，均未发现与环境发生互作。检测到1对上位性互作QTL，位于第3和5染色体上，属于非显著QTL位点对互作；AA互作效应值为0.92，解释的变异为2.30%，其上位性效应与环境互作效应显著。由此可见，上位性互作效应在叶长的遗传中占较小的比重，同时环境对上位性效应也有一定的影响。

4个叶型性状共检测到10个QTL，分布在第1，2，4，5，8和9条染色体上(表4、表5)。

叶宽：检测到5个效应显著的QTL，即qLW1-1，qLW4-1，qLW8-1，qLW8-2和qLW9-1，可解释表型遗传变异的1.77%～5.61%，这些QTL均未与环境互作。检测到1对上位性互作位点，位于第5和8染色体上，属于非显著QTL位点对互作；AA互作效应值为-0.22，可解释表型遗传变异的3.48%，其上位性效应与环境互作不显著。由此可见，上位性互作效应在叶宽的遗传中占效应较小。

叶面积：检测到1个效应显著的QTL，即qLAA2-1，可解释表型遗传变异的4.74%，该QTL未与环境互作。检测到2对上位性互作位点，位于第1和5染色体上，属于非显著QTL位点对互作；AA互作效应值分别为-52.92和-73.14，可解释表型遗传变异的5.54%和6.23%，其上位性效应与环境互作不显著。由此可见，上位性互作效应在叶面积的遗传中占有一定的比重。

通史教学的重点在于按照实践梳理历史发展的线索，明确历史事件之间的逻辑关系。“古希腊和古罗马”是学生比较陌生的知识点，梳理历史发展对于建立学生明确的时空观是十分必要的，比如设计如表3的教学框架。当然，笔者所提供的只是构建时空观的一种思路，在教学实践中，教师既要敢于补充知识点，又要做到合理取舍，有所增益；教学不可能面面俱到，要有侧重点。整合不同版本的历史教材是一个不错的思路，值得尝试。

 

表4 RIL群体叶高点长等叶型性状QTL的加性效应及其与环境的互作效应Table 4 Additive effect and interaction with the environment of QTL that is RIL population’s leaf type traits

  

性状Traits基因座Locus标记区间Markinginterval位置PositionAAE1AE2AE3h2(a)/%h2(ae)/%叶高点长ThelengthfrombeginningofligulatoflaggingpointqLf5⁃1PZE⁃105128589～PZE⁃105127617139．02．20∗∗0．000．000．007．200．06qLf8⁃1PZE⁃108053763～SYN35928112．5-1．87∗∗0．000．000．006．060．33叶长LeaflengthqLL5⁃1PZE⁃105056116～PZE⁃10505535478．31．45∗∗0．180．23-0．413．390．50叶宽LeafwidthqLL8⁃1PZE⁃108082592～PZE⁃108073336134．9-1．98∗∗-0．78-0．620．426．390．66qLW1⁃1SYN35327～SYN272515．6-0．26∗∗-0．020．020．005．610．38qLW4⁃1PZE⁃104131314～PZE⁃10413236876．30．15∗∗0．02-0．020．001．770．28qLW8⁃1PZE⁃108009277～PZE⁃10801211370．2-0．12∗∗0．000．000．002．410．02qLW8⁃2SYN14136～PZE⁃108077916132．8-0．14∗∗-0．010．010．002．730．31qLW9⁃1PZE⁃109063957～PZE⁃10902955394．1-0．29∗∗0．00-0．000．004．200．02叶面积LeafareaqLAA2⁃1PZE⁃102056295～PZE⁃10205565053．785．99∗∗7．732．19-9．774．740．54

3 结论与讨论

[13] MCMULLEN M D.Genetic properties of the maize nested association mapping population[J]. Science, 2009, 325:737-740.

3.1 与以往其他研究叶型性状QTL定位结果比较

[12] BLANC G A, CHARCOSSET B, MANGIN A, et al. Connected populations for detecting quantitative trait loci and testing for epistasis: an application in maize [J]. Theor Appl Genet, 2006, 113(2): 206-224.

明晃晃的大街上空空荡荡。李老黑像只受惊的兔子，连蹿带蹦，没命地向前跑。他跑得可真快，两瓣肥大的屁股在裤子里面鼓涌得波浪起伏。我手里捏着把刀子，刷刷刷地在他后面紧追不舍，我把刀子高举过头顶，阳光在刀子上晃荡出瘆人的光芒。

 

3.2 上位性效应分析

上位性效应在性状遗传中起着重要的作用。虽然在玉米中QTL上位性效应研究较多[7,10-14,21]，但关于上位性效应在叶高点长等调控叶型性状的研究尚未报道。本研究利用综3×豫87-1衍生的RIL群体对叶高点长、叶长、叶宽和叶面积进行了QTL上位性效应分析，结果表明，在4个被研究的性状中，共检测到6对位点间存在互作效应，互作效应为2.30%～7.39%，均属于非显著QTL位点对互作，说明上位性效应在叶型性状遗传中起着一定的作用。此外，检测到的10个显著的QTL均与环境互作不显著，说明这些QTL不受环境的影响；6对上位性互作位点中，有2对位点互作的上位性效应与环境互作效应显著，说明环境对上位性互作效应有一定的影响。

参考文献：

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[2] PELLESCHI S, LEONARDI A, ROCHER J P, et al. Analysis of the relationships between growth, photosynthesis and carbohydratemetabolism using quantitative trait loci (QTLs) in young maize plants subjected to water deprivation[J]. Molecular Breeding, 2006, 17(1): 21-39.

[3] 蔡一林，王久光，孙海燕，等，玉米几个株型性状的遗传模型及其与穗粒性状的典型相关分析[J].作物学报,2002,28(6):829-834.

叶高点长：检测到2个效应显著的QTL，即qLL5-1和qLf8-1，贡献率分别为7.20%和6.06%，均未发现与环境发生互作。检测到2对上位性互作QTL，位于第1，3，5染色体上，属于非显著QTL位点对互作。AA互作效应值分别为-1.35和-1.78，解释的变异为4.32%和7.39%，其中位于第1和第5染色体上的互作位点对上位性效应与环境互作效应显著。由此可见，上位性互作效应在叶高点长的遗传中占有一定的比例，同时环境对上位性效应也有一定的影响。

[5] KU L X, ZHANG J, GUO S L, et al, Integrated multiple population analysis of leaf architecture traits in maize (Zea mays L.)[J]. Journal of Experimental Botany, 2012, 63: 261-274.

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[7] TIAN F, BRADBURY P J, BROWN P J, et al.Genome-wide association study of leaf architecture in the maize nested association mapping population [J]. Nature Genetics, 2011, 43(2):159-162.

[8] 刘鹏飞，蒋锋，王汉宁，等.玉米叶夹角和叶向值的QTL定位[J].核农学报,2012,26(2)：231-237.

[9] JAMES J W. Quantitative trait loci for leaf angle, leaf width, leaf length and plant height in a maize (Zea mays L.) B 73×Mo 17 population[J]. Maydicaelectronic Publication, 2013, 58:318-321.

[10] HINZE L L, LAMKEY K R., Absence of epistasis for grain yield in elite maize hybrids [J]. Crop Sci, 2003, 43: 46-56.

“Let’s give him some buttons，”said the old man.So they gave the gingerbread man cherry buttons.

[11] MA X Q, TANG J H, TENG W T,et al.Epistatic inte-raction is an important genetic basis of grain yield and its components in maize[J]. Mol Breed, 2007, 20(1):41-51.

试验流程如图4所示。试验取矿样100 g装入球磨机中，再加入铁球或瓷球，向磨罐中倒入一定量的CaO和去离子水(或pH缓冲液)。其中，CaO和去离子水(或pH缓冲液)用量根据试验相应改变。将罐口封好后在83 r/min的转速下开始磨矿，根据试验需要确定磨矿时间。磨矿完静置1 min后，直接在磨罐中测量矿浆电位，测量时间为2 min。

尽管国内外许多学者对玉米的叶长、叶宽、叶面积进行了QTL定位研究 [7,9,17-20]，但由于不同研究者所用的材料、群体、环境、图谱标记密度及测量方法和分析方法的不同，其定位的结果不尽相同。比较叶型性状QTL定位的结果发现，所定位的QTL的数目、位点、贡献率等差异较大，说明了叶型相关性状的复杂性，但是，尽管如此，在相同/临近标记区间也检测到控制同一性状的QTL。本研究定位到了10个控制作者研究的4个叶型性状。在这些QTL中，控制叶长的2个QTL qLL5-1和qLL8-1与TIAN等[7]、CAI等[18]和唐登国等[19]用不同的定位群体和不同的环境的定位结果相一致；控制叶宽的QTL q2LW8-2与TIAN等[7]和唐登国[19]用不同的定位群体和不同的环境定位的的定位结果相一致。此外，本研究还发现了一些控制叶宽的新位点，如q2LW1-1，q2LW8-1等，这些QTLs的环境稳定性较好。对于叶高点长这一性状，目前未见报道。本研究定位到了2个调控叶高点长的QTL(qLf5-1，qLf8-1)，其环境稳定性好，贡献率高，丰富了玉米基因组的信息。

叶片是玉米进行光合作用的主要器官，叶片大小和受光态势，如叶高点长、叶长、叶宽及叶面积等叶型性状对玉米的有效光吸收、干物质积累和产量的形成具有重要作用,探究玉米叶高点长等叶型性状的遗传机制对高产玉米新品种的选育具有重要意义。然而，对于叶高点长、叶宽等叶型性状的QTL定位及上位性效应报道较少。本研究利用由综3×豫87-1衍生的一套RIL群体为材料，通过3个地点的表型鉴定，借助采用SNP标记构建的遗传连锁图谱对叶高点长、叶长、叶宽和叶面积进行QTL定位及上位性效应分析，结果表明，4个叶型性状共检测到10个显著的QTL，分布在第1，2，4，5，8和9条染色体上。这些QTL与环境的互作均未达到显著水平，说明所检测到的控制叶高点长、叶长、叶宽和叶面积的QTL在3个环境间的遗传是稳定的，受环境互作的影响不大。在这些QTL中，调控叶高点长的位于第5染色体qLf5-1、位于第8染色体qLf8-1和调控叶长的第8染色体qLL8-1，分别解释表型变异的7.20%,6.06%和6.39%，说明这3个主效QTL是调控叶型性状的重要位点。上位性效应分析结果表明，共检测到6对位点间互作，互作效应为2.30%～7.39%，这6对互作位点属于非显著QTL位点对互作，其中2对位点互作的上位性效应与环境互作效应显著。由此可见，上位性互作效应在叶型性状的遗传中占有一定的比例，同时也受环境的影响。

[14] YANG X H, GUO Y Q, YAN J B, et al, Major and minor QTL and epistasis contribute to fatty acid compositions and oil concentration in high-oil maize[J]. Theor Appl Genet, 2010, 120(3):665-678.

图5为稀土开采新增图斑。从图中可看到，2017年2月份的卫星影像上，只可见断头小路，而2017年8月份的无人机影像上新出现了稀土沉淀池，并可见水管，因此解译该图斑为新增图斑。

[15] 郑祖平,黄玉碧,田孟良,等. 不同供氮水平下玉米株型相关性状的QTLS定位和上位性效应分析[J]. 玉米科学, 2007, 15(2): 14-18.

[16] 吕丽华，陶洪斌，赵文明，等，不同种植密度下的夏玉米冠层结构及光合特性[J]，作物学报，2008, 34(3): 447-455.

[17] 张君，玉米株型及产量相关性状QTL定位与分析[D].郑州:河南农业大学，2010.

[18] CAI H G,CHU Q,YUAN L X,et al. Identification of Quantitative trait loci for leaf area and chlorophyll content in maize (Zea mays L.) under low nitrogen and low phosphorus supply[J]. Molecular Breeding, 2012, 30(1):251-266.

⑤Ⅴ号Mo矿体：矿体宽度8.9m，Mo最高品位0.054×10-2，平均品位0.035×10-2，其中样品TC16H7、TC16H8伴生Pb品位0.247×10-2、0.203×10-2；

[19] 唐登国.玉米叶长和叶宽性状的QTL定位与分析[D].成都:四川农业大学，2013.

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