Key message

Mapping QTL for stem-related traits using RIL population with ultra-high density bin map can better dissect pleiotropic QTL controlling stem architecture that can provide valuable information for maize genetic improvement.

Abstract

The maize stem is one of the most important parts of the plant and is also a component of many agronomic traits in maize. This study aimed to advance our understanding of the genetic mechanisms underlying maize stem traits. A recombinant inbred line (RIL) population derived from a cross between Ye478 and Qi319 was used to identify quantitative trait loci (QTL) controlling stem height (SH), ear height (EH), stem node number (SN), ear node (EN), and stem diameter (SD), and two derived traits (ear height coefficient (EHc) and ear node coefficient (ENc)). Using an available ultra-high density bin map, 46 putative QTL for these traits were detected on chromosomes 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 10. Individual QTL explained 3.5–17.7% of the phenotypic variance in different environments. Two QTL for SH, three for EH, two for EHc, one for SN, one for EN, and one for SD were detected in more than one environment. QTL with pleiotropic effects or multiple linked QTL were also identified on chromosomes 1, 3, 4, 6, 8, and 10, which are potential target regions for fine-mapping and marker-assisted selection in maize breeding programs. Further, we discussed segregation of bin markers (mk1630 and mk4452) associated with EHc QTL in the RIL population. We had identified two putative WRKY DNA-binding domain proteins, AC209050.3_FG003 and GRMZM5G851490, and a putative auxin response factor, GRMZM2G437460, which might be involved in regulating plant growth and development, as candidate genes for the control of stem architecture.

中文翻译：

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绘制与玉米（Zea mays L.）茎相关性状相关的数量性状基因座。

关键信息

使用具有超高密度 bin 图的 RIL 群体绘制茎相关性状 QTL 可以更好地剖析多效性 QTL 控制茎结构，可为玉米遗传改良提供有价值的信息。

抽象的

玉米茎是植物最重要的部分之一，也是玉米许多农艺性状的组成部分。本研究旨在促进我们对玉米茎秆性状遗传机制的理解。来自 Ye478 和 Qi319 杂交的重组自交系 (RIL) 群体用于鉴定控制茎高 (SH)、穗高 (EH)、茎节数 (SN)、穗节 (EN) 的数量性状基因座 (QTL) ) 和茎直径 (SD)，以及两个派生性状（穗高系数 (EHc) 和穗节系数 (ENc)）。使用可用的超高密度 bin 图，在 1、3、4、5、6、7、8 和 10 号染色体上检测到这些性状的 46 个推定 QTL。单个 QTL 解释了不同基因组中 3.5-17.7% 的表型变异环境。SH 2 个 QTL，EH 3 个，EHc 2 个，SN 1 个，EN 1 个，在不止一种环境中检测到一种 SD。在 1、3、4、6、8 和 10 号染色体上也鉴定出具有多效性或多重连锁 QTL 的 QTL，这些是玉米育种计划中精细定位和标记辅助选择的潜在目标区域。此外，我们讨论了 RIL 群体中与 EHc QTL 相关的 bin 标记（mk1630 和 mk4452）的分离。我们已经确定了两个推定的 WRKY DNA 结合域蛋白 AC209050.3_FG003 和 GRMZM5G851490，以及推定的生长素反应因子 GRMZM2G437460，它们可能参与调节植物生长和发育，作为控制茎结构的候选基因。这些是玉米育种计划中精细定位和标记辅助选择的潜在目标区域。此外，我们讨论了 RIL 群体中与 EHc QTL 相关的 bin 标记（mk1630 和 mk4452）的分离。我们已经确定了两个推定的 WRKY DNA 结合域蛋白 AC209050.3_FG003 和 GRMZM5G851490，以及推定的生长素反应因子 GRMZM2G437460，它们可能参与调节植物生长和发育，作为控制茎结构的候选基因。这些是玉米育种计划中精细定位和标记辅助选择的潜在目标区域。此外，我们讨论了 RIL 群体中与 EHc QTL 相关的 bin 标记（mk1630 和 mk4452）的分离。我们已经确定了两个推定的 WRKY DNA 结合域蛋白 AC209050.3_FG003 和 GRMZM5G851490，以及推定的生长素反应因子 GRMZM2G437460，它们可能参与调节植物生长和发育，作为控制茎结构的候选基因。