本發明是屬于玉米育種領域，具體涉及一種玉米出籽率的全基因組選擇育種方法。
背景技術：
：玉米是我國第一大糧食作物，玉米產量提高對我國糧食安全具有重要意義。我國玉米產量的提高主要因素是玉米育種水平的提高。常規育種是過去的主要育種方法，近年來新興育種技術不斷出現，提高了育種水平。隨著分子生物學和基因組學等新興學科的飛速發展,作物分子標記輔助選擇（mas）技術應運而生。分子標記輔助選擇技術就是把表現型和基因型選擇結合起來的一種作物遺傳改良理論和方法體系,可實現基因的直接選擇和有效聚合。在改良多基因控制的復雜性狀時，分子標記輔助選擇存在兩方面的缺陷，一是后代群體的選擇建立在qtl（quantitativetraitlocus數量性狀座位或者數量性狀基因座）定位基礎之上，而基于雙親的qtl定位結果有時不具有普遍性，qtl定位研究的結果不能很好的應用于育種研究中去；二是重要農藝性狀多由多個微效基因控制，缺少合適的統計方法和育種策略將這些數量基因位點有效應用于數量性狀的改良。meuwissen（2001）首先提出全基因組選擇(genome-wideselection，gws)育種策略。主要是通過全基因組中大量的單核苷酸多態性標記（snp）和參照群體(trainingpopulation)的表型數據建立blup模型估計出每一標記的育種值，然后僅利用同樣的分子標記估計出后代個體育種值并進行選擇。gws是不需要進行qtl定位的分子標記輔助選擇方法。美國明尼蘇達大學的bernardo試驗室自2007年以來開展了全基因組選擇技術在玉米育種上的應用。bernardo(2009)通過模擬試驗研究了全基因組選擇方法在適應×外來自交系組合育種上的應用。利用此研究結果，emily（2013)研究了利用全基因組選擇技術將外來種質的矮桿基因導入到本地骨干種質中。這是首例關于全基因選擇技術在玉米育種上應用的報道。相比于測交組合鑒定選擇，全基因組選擇不需要調查表型值，可以在溫室內進行，1年內能夠進行三次選擇，可以實現數量性狀的快速改良。與原來傳統的分子標記輔助選擇方法相比較，全基因組選擇方法具有的突出優點：（1）早期選擇準確率高。利用高密度分子標記能同時估計所有qtl的效應，它們能解釋絕大部分性狀的遺傳方差，選擇準確性比mas高，可高達0.83。（2）縮短世代間隔，提高遺傳進度，降低生產成本等。全基因組選擇策略的遺傳進度高于傳統表型選擇4%~25%,單位遺傳進度的花費低于傳統育種26%~65%。（3）對利用傳統選擇方法準確性低的低遺傳力性狀選擇效率高。gws的選擇標準是育種值而不是個體本身的表現型，因此選擇更為準確。玉米出籽率是影響產量的一個關鍵性因素，是影響果穗同化產物分配狀況的衡量指標，受到粒長、粒長/穗半徑、穗長和粒寬的顯著影響。玉米出籽率受微效多基因控制、遺傳力較低,且易受環境效應影響,從而限制了育種中對其進行遺傳操作的能力。全基因組選擇方法對低遺傳力的性狀選擇效率高，是否適合于玉米出籽率性狀的選擇還需要實驗證明。迄今為止，還沒有關于玉米出籽率全基因組選擇技術的報道。技術實現要素：為了提高玉米出籽率的選擇效率，本發明提供了一種提高玉米出籽率的經濟有效的全基因組選擇育種方法。本發明的目的是將全基因組選擇技術應用到玉米出籽率的選擇中，建立玉米出籽率全基因組選擇育種流程。同時減少f2群體的單株數量，降低生產成本，建立經濟有效的全基因組選擇技術。本發明是通過以下技術方案實現的：本發明提供了一種玉米出籽率的全基因組選擇育種方法，包括以下步驟：（1）blup模型的建立供體與受體自交系雜交得到f1，f1自交得到f2群體；f2群體隨機選80-150個單株提取dna，玉米55ksnp芯片進行基因型分析；并且這些f2單株自交獲得f3家系；f3家系與測交系雜交獲得f3家系的測交種；調查f3家系測交種的粒長、穗長、穗粗、軸粗、果穗干重、籽粒干重、容重，計算粒長/穗粗，出籽率和產量；利用sasprociml程序分析f3家系測交種的表型值和f2單株基因型分析結果，建立嶺回歸-最大線性無偏估計模型，即rr-blup模型,用于標記效應的預測；（2）標記效應的預測與選擇響應的計算依據f3家系測交種的表型結果，選擇10個家系進行重組，每個f3家系與另外9個f3家系混粉雜交，得到cycle1的種子；獲得的種子隨機取100株進行基因型分析，根據blup模型預測育種值；從cycle1選擇50株與測交系雜交，獲得測交種；將測交種種植在試驗地，調查各性狀的表型值；根據標記效應預測的育種值與表型值，計算各性狀的選擇響應。優選的，步驟（1）中，f2群體隨機選100個單株提取dna。優選的，步驟（1）blup模型的建立之前，剔除分型成功率小于80%的位點，剔除較小等位基因頻率小于0.05的染色體位點。本發明的有益效果是：建立玉米高出籽率單株的全基因組選擇技術流程，研究利用全基因組選擇技術對玉米出籽率的預測效果。減少參考群體的單株數量，從而降低生產成本，從而建立經濟有效的全基因組選擇技術。國內關于玉米的的全基因組選擇育種技術還未見報道，一個主要的原因就是目前國內芯片的價格較國外高很多，生產成本偏高。要解決這個問題需要在保證選擇效果不變的基礎上，盡量減少f2群體的單株數量。bernado（2007）模擬研究表明，f2群體的大小在144株左右即可。本發明將把f2群體的大小分別設為150、100、80株，比較不同群體大小的預測效果,確定最低的f2群體單株數量。附圖說明圖1是玉米全基因組選擇育種流程圖。具體實施方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述：實施例1：利用全基因組選擇技術改良齊319出籽率目的：應用全基因組選擇技術將lk1粒長的優異基因轉入到齊319中，通過全基因組選擇模型對性狀的選擇響應，分析該技術用于自交系改良的效果；在不影響選擇效果的基礎上，減少參考群體的單株數量，從而降低生產成本。實驗方法：試驗材料供體：引進自交系lk1受體：山東省農業科學院玉米研究所選育的自交系齊319。齊319為78599選系。測驗種：lk2和lx9801，lk2與lk1為姊妹；lx9801屬于黃改系，來源于h21×502。blup模型的建立引進自交系lk1與齊319雜交得到f1，f1自交得到f2群體。f2群體隨機選150個單株提取dna，利用中國農業大學玉米改良中心的玉米3ksnp芯片進行基因型分析。并且這些f2單株自交獲得f3家系。f3家系與測交系lk2雜交獲得f3家系的測交種。調查f3家系測交種的粒長、出籽率和產量。利用sasprociml程序分析f3家系測交種的表型值和f2單株基因型分析結果，建立嶺回歸-最大線性無偏估計（rr-blup）模型，用于標記效應的預測。標記效應的預測與選擇響應的計算依據f3家系測交種的表型結果，選擇10個家系進行重組，每個f3家系與另外9個f3家系混粉雜交，得到cycle1的種子。獲得的種子隨機取100株進行進行基因型分析，根據blup模型預測育種值。從cycle1選擇50株與測交系雜交，獲得測交種。將測交種種植在試驗地，調查各性狀的表型值。根據標記效應預測的育種值與表型值，計算各性狀的預測效果。實驗結果：基因型數據質控結果在構建blup模型前，首先對基因型數據進行質控：剔除分型成功率（callrate）小于80%的位點：1607個，剔除較小等位基因頻率（maf）小于0.05的染色體位點：36877個；最終剩余16745個snps和150個個體用于后續分析。表1基因型數據質控結果總snp位點分型成功率小于80%位點較小等位基因頻率小于0.05的染色體位點剩余snp位點5522916073687716745表1為基因型數據質控結果統計。f3家系測交種方差分析結果結果表明，f3家系測交種間的產量、出籽率與粒長均為顯著差異（表2）。產量性狀的遺傳力為64.3%，出籽率的遺傳力為25.47%，粒長的遺傳力為26.53%，因此說明出籽率與粒長均屬于低遺傳力性狀，常規育種方法與普通的分子標記輔助選擇法的選擇效率低，適合應用全基因組選擇方法進行單株選擇。表2性狀均值，測交種遺傳方差（vg）、遺傳力（h2）**差異小于0.01。*差異小于0.05。將f2群體大小設為150、100、80株，建立三種預測模型。表3f2群體為150、100、80株時的預測效果rmp（預測值與實際值的相關系數）性狀f2群體150株f2群體100株f2群體80株產量35.134.628.4出籽率37.136.731.2粒長13.212.89.8表3的結果表明，f2群體為150、100、80株時，產量的預測效果分別為35.1、34.6、28.4；出籽率的預測效果分別是37.1、36.7、31.2；粒長的預測效果分別是13.2、12.8、9.8。由此可以看出，出籽率的選擇效果最好。當f2群體為150和100株時，三種性狀的選擇效果差別不大，但是當f2群體為80株時，三種性狀的預測效果大大降低。由此說明，在不影響預測效果的基礎上，可以將f2群體降為100株，將大大減少生產成本。當前第1頁12