[发明专利]玉米关联群体中气生根全基因组选择潜力分析方法

说明书

本发明涉及玉米分子育种技术领域，尤其涉及玉米关联群体中气生根全基因组选择(GS)潜力分析方法，解决现有技术中存在的缺点，包括以下步骤：植物材料与性状测定、基因组标记、狭义遗传力预估、基因组预测以及预测精度评价，本发明根据训练群体的基因型和表型构建预测模型，然后根据预测群体基因型，计算预测群体的气生根表型。对比预测群体气生根表型的实际测定值，从而确定不同气生根性状和不同亚群GS的预测精度，为进一步的GS选择育种提供依据。另外，该发明的实施可以只根据基因组SNP信息选出气生根性状优良的玉米育种材料，极大程度上降低了人力物力成本，提高了育种效率。

技术领域

本发明涉及玉米分子育种技术领域，尤其涉及玉米关联群体中气生根全基因组选择潜力分析方法。

背景技术

玉米的不定根系统，分为初生根、种子根、冠根和气生根。气生根是由单子叶植物的地上节形成的。与其它地下根系类型相比，气生根更容易观测。在玉米植株生长发育的后期，气生根在抗倒伏、水分和养分吸收等方面发挥着重要作用。Zhang等人研究发现，在密植条件下，增加气生根的数量有助于提高温带玉米的抗倒伏能力、吸收深层水和氮素的能力。此外，有研究表明，气生根性状是抵抗土壤淹水和水涝的重要生理指标之一。

玉米气生根的常规育种费时费力，以QTL为基础的分子辅助育种，周期长，效果不明显。因此，我们提出了玉米关联群体中气生根全基因组选择潜力分析方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的玉米关联群体中气生根全基因组选择潜力分析方法。

玉米关联群体中气生根全基因组选择潜力分析方法，包括以下步骤：

S1、植物材料与性状测定：取508个玉米自交系并将其划分为4个亚群：美国非坚杆自交系、美国坚杆自交系、热带亚热带系和混合系，将所有的家系在北京和海南分别进行了种植，在每一个家系中，对5个个体的3个气生根性状进行了测定；

S2、基因组标记：从maizego网站下载508个基因型标记，结合四个基因分型平台所有SNP标记，对其进行整合；

S3、狭义遗传力预估：把环境和前三个主成分(PCA)作为固定效应，所有加性遗传效应和残差都为随机效应，获得混合线性统计模型：y＝μ+Xβ+Zu+ε；

S4、基因组预测：采用基因组最佳线性无偏预测模型y＝μ+Xβ+Zu+ε，通过R包“rrBLUP V4.5”进行基因组预测；

S5、预测精度评价：采用随机抽样和亚群内抽样的方法，抽取预测群体，并将剩余的个体作为训练群体，利用训练群体的基因型建立模型，计算预测值，通过测量观察表型值和预测育种值之间的皮尔逊相关性来获得预测精度，循环100次。

优选的，所述S1中三个气生根性状分别为LN、BRN和DBR，其中LN为层数，BRN为气生根数，DBR为气生根直径，d＝C/π，C插入土壤的气生根所形成的外圆周长。

优选的，所述S1中508个玉米自交系分为美国非坚杆自交系70个，美国坚杆自交系27个，热带亚热带系系196个和混合系215个。

优选的，所述S2中整合的步骤为：首先，使用基于同源一致性和k值-临近算法将来自SNP芯片的56110个SNP与RNA测序的556809个SNP整合，然后，将GBS测序和600K SNP芯片在经过严格的质量控制后获得的SNP整合，最后，经Beagle v 4.0补齐缺失后，筛选最小等位基因频率(MAF)≥5％，整合四个基因型平台，获得1.24M个的SNP组成的图谱。

优选的，所述S2中四个基因分型平台分别是玉米50K SNP芯片、转录组测序、简化基因组测序和玉米600K SNP芯片。