[發明專利]玉米關聯群體中氣生根全基因組選擇潛力分析方法

在審

• 申請號: 202010094930.3
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111210868A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 崔震海;時免免;李秀娟;張敖;阮燕曄;郭瑞;樊金娟;張立軍
• 申請（專利權）人: 沈陽農業大學
• 主分類號: G16B5/00
• 分類號: G16B5/00;G16B20/20
• 代理公司: 六安市新圖匠心專利代理事務所(普通合伙) 34139
• 代理人: 陳斌

本發明涉及玉米分子育種技術領域，尤其涉及玉米關聯群體中氣生根全基因組選擇(GS)潛力分析方法，解決現有技術中存在的缺點，包括以下步驟：植物材料與性狀測定、基因組標記、狹義遺傳力預估、基因組預測以及預測精度評價，本發明根據訓練群體的基因型和表型構建預測模型，然后根據預測群體基因型，計算預測群體的氣生根表型。對比預測群體氣生根表型的實際測定值，從而確定不同氣生根性狀和不同亞群GS的預測精度，為進一步的GS選擇育種提供依據。另外，該發明的實施可以只根據基因組SNP信息選出氣生根性狀優良的玉米育種材料，極大程度上降低了人力物力成本，提高了育種效率。

技術領域

本發明涉及玉米分子育種技術領域，尤其涉及玉米關聯群體中氣生根全基因組選擇潛力分析方法。

背景技術

玉米的不定根系統，分為初生根、種子根、冠根和氣生根。氣生根是由單子葉植物的地上節形成的。與其它地下根系類型相比，氣生根更容易觀測。在玉米植株生長發育的后期，氣生根在抗倒伏、水分和養分吸收等方面發揮著重要作用。Zhang等人研究發現，在密植條件下，增加氣生根的數量有助于提高溫帶玉米的抗倒伏能力、吸收深層水和氮素的能力。此外，有研究表明，氣生根性狀是抵抗土壤淹水和水澇的重要生理指標之一。

玉米氣生根的常規育種費時費力，以QTL為基礎的分子輔助育種，周期長，效果不明顯。因此，我們提出了玉米關聯群體中氣生根全基因組選擇潛力分析方法用于解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的玉米關聯群體中氣生根全基因組選擇潛力分析方法。

玉米關聯群體中氣生根全基因組選擇潛力分析方法，包括以下步驟：

S1、植物材料與性狀測定：取508個玉米自交系并將其劃分為4個亞群：美國非堅桿自交系、美國堅桿自交系、熱帶亞熱帶系和混合系，將所有的家系在北京和海南分別進行了種植，在每一個家系中，對5個個體的3個氣生根性狀進行了測定；

S2、基因組標記：從maizego網站下載508個基因型標記，結合四個基因分型平臺所有SNP標記，對其進行整合；

S3、狹義遺傳力預估：把環境和前三個主成分(PCA)作為固定效應，所有加性遺傳效應和殘差都為隨機效應，獲得混合線性統計模型：y＝μ+Xβ+Zu+ε；

S4、基因組預測：采用基因組最佳線性無偏預測模型y＝μ+Xβ+Zu+ε，通過R包“rrBLUP V4.5”進行基因組預測；

S5、預測精度評價：采用隨機抽樣和亞群內抽樣的方法，抽取預測群體，并將剩余的個體作為訓練群體，利用訓練群體的基因型建立模型，計算預測值，通過測量觀察表型值和預測育種值之間的皮爾遜相關性來獲得預測精度，循環100次。

優選的，所述S1中三個氣生根性狀分別為LN、BRN和DBR，其中LN為層數，BRN為氣生根數，DBR為氣生根直徑，d＝C/π，C插入土壤的氣生根所形成的外圓周長。

優選的，所述S1中508個玉米自交系分為美國非堅桿自交系70個，美國堅桿自交系27個，熱帶亞熱帶系系196個和混合系215個。

優選的，所述S2中整合的步驟為：首先，使用基于同源一致性和k值-臨近算法將來自SNP芯片的56110個SNP與RNA測序的556809個SNP整合，然后，將GBS測序和600K SNP芯片在經過嚴格的質量控制后獲得的SNP整合，最后，經Beagle v 4.0補齊缺失后，篩選最小等位基因頻率(MAF)≥5％，整合四個基因型平臺，獲得1.24M個的SNP組成的圖譜。

優選的，所述S2中四個基因分型平臺分別是玉米50K SNP芯片、轉錄組測序、簡化基因組測序和玉米600K SNP芯片。