在不同氮水平条件下，热带玉米根系形态的遗传特性

《Scientific Reports》：Inheritance of root morphology in tropical maize under contrasting nitrogen levels

　　

摘要

通过改善热带玉米的根系形态特征，可以培育出具有更强耐低氮（N）能力和更高氮利用效率的品种。然而，关于热带玉米根系性状在低氮胁迫条件下的遗传规律知之甚少。因此，我们的主要目标是评估在不同氮水平下热带玉米幼苗根系和地上部性状的遗传情况。我们研究了45个F₁代植株和45个正反交组合（共计90个组合），以及10个热带玉米自交系，在低氮（LN）和高氮（HN）条件下对其根系和地上部性状进行了测定。采用混合模型方法来估计一般配合力（GCA）、正反交一般配合力（RGCA）、特殊配合力（SCA）和正反交特殊配合力（RSCA）的方差成分，并预测这些配合力的效应。同时，我们还计算了每种性状在低氮和高氮条件下的杂种优势。结果表明，热带玉米根系和地上部性状的遗传主要受加性基因作用的影响，但非加性基因作用也在某些性状的遗传中起作用；细胞质基因也对根系大小的遗传有一定贡献。低氮胁迫对根系性状的遗传影响较小，这意味着相同的育种方案可以用于改善热带玉米在低氮胁迫和非胁迫条件下的根系大小。VML016、VML022、VML033和VML051系具有有利于根系增大的核基因，而VML004、VML017、VML020和VML028系则具有有利于根系增大的细胞质基因。此外，在培育根系较大的热带玉米杂交种时，还需要进一步研究杂种优势，并且在探索根系大小的杂种优势时，特别是在低氮胁迫环境下，需要考虑杂交组合的方向。