[发明专利]一种玉米出籽率的全基因组选择育种方法

说明书

本发明提供了一种玉米出籽率的全基因组选择育种方法，包括建立BLUP模型、标记效应的预测与选择响应的计算等步骤。本发明将全基因组选择技术应用到玉米出籽率的选择中，建立玉米出籽率全基因组选择育种流程。同时减少F2群体的单株数量，降低生产成本，建立经济有效的全基因组选择技术。

技术领域

本发明是属于玉米育种领域，具体涉及一种玉米出籽率的全基因组选择育种方法。

背景技术

玉米是我国第一大粮食作物，玉米产量提高对我国粮食安全具有重要意义。我国玉米产量的提高主要因素是玉米育种水平的提高。常规育种是过去的主要育种方法，近年来新兴育种技术不断出现，提高了育种水平。

随着分子生物学和基因组学等新兴学科的飞速发展, 作物分子标记辅助选择（MAS）技术应运而生。分子标记辅助选择技术就是把表现型和基因型选择结合起来的一种作物遗传改良理论和方法体系, 可实现基因的直接选择和有效聚合。在改良多基因控制的复杂性状时，分子标记辅助选择存在两方面的缺陷，一是后代群体的选择建立在 QTL（quantitative trait locus数量性状座位或者数量性状基因座）定位基础之上，而基于双亲的 QTL 定位结果有时不具有普遍性，QTL 定位研究的结果不能很好的应用于育种研究中去； 二是重要农艺性状多由多个微效基因控制，缺少合适的统计方法和育种策略将这些数量基因位点有效应用于数量性状的改良。

Meuwissen （2001）首先提出全基因组选择( Genome-wide selection，GWS) 育种策略。主要是通过全基因组中大量的单核苷酸多态性标记（SNP）和参照群体( trainingpopulation) 的表型数据建立 BLUP 模型估计出每一标记的育种值，然后仅利用同样的分子标记估计出后代个体育种值并进行选择。GWS是不需要进行QTL定位的分子标记辅助选择方法。美国明尼苏达大学的Bernardo试验室自2007年以来开展了全基因组选择技术在玉米育种上的应用。Bernardo(2009)通过模拟试验研究了全基因组选择方法在适应×外来自交系组合育种上的应用。利用此研究结果，Emily（2013)研究了利用全基因组选择技术将外来种质的矮杆基因导入到本地骨干种质中。这是首例关于全基因选择技术在玉米育种上应用的报道。相比于测交组合鉴定选择，全基因组选择不需要调查表型值，可以在温室内进行，1年内能够进行三次选择，可以实现数量性状的快速改良。与原来传统的分子标记辅助选择方法相比较，全基因组选择方法具有的突出优点：（1） 早期选择准确率高。 利用高密度分子标记能同时估计所有 QTL 的效应， 它们能解释绝大部分性状的遗传方差，选择准确性比 MAS 高，可高达0.83。（2）缩短世代间隔，提高遗传进度，降低生产成本等。全基因组选择策略的遗传进度高于传统表型选择 4%~25%, 单位遗传进度的花费低于传统育种 26%~65%。（3）对利用传统选择方法准确性低的低遗传力性状选择效率高。GWS 的选择标准是育种值而不是个体本身的表现型，因此选择更为准确。

玉米出籽率是影响产量的一个关键性因素，是影响果穗同化产物分配状况的衡量指标，受到粒长、粒长/穗半径、穗长和粒宽的显著影响。玉米出籽率受微效多基因控制、遗传力较低, 且易受环境效应影响, 从而限制了育种中对其进行遗传操作的能力。全基因组选择方法对低遗传力的性状选择效率高，是否适合于玉米出籽率性状的选择还需要实验证明。迄今为止，还没有关于玉米出籽率全基因组选择技术的报道。

发明内容

为了提高玉米出籽率的选择效率，本发明提供了一种提高玉米出籽率的经济有效的全基因组选择育种方法。

本发明的目的是将全基因组选择技术应用到玉米出籽率的选择中，建立玉米出籽率全基因组选择育种流程。同时减少F2群体的单株数量，降低生产成本，建立经济有效的全基因组选择技术。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种玉米出籽率的全基因组选择育种方法，包括以下步骤：

（1）BLUP模型的建立