中文摘要：

本项目以先前发展的核质互作QTL分析策略为基础，拟发展出一套解析细胞质效应、核内QTL主效应和上位性效应以及核内QTL与细胞质互作效应的统计方法和计算程序。该方法在QTL分析上的突出特色有二一是在同一分离群体中引入不同胞质背景，突破以往仅将核基因作为复杂性状遗传表达的唯一变异来源的局限；二是可以分析核内单个QTL与细胞质的互作效应，突破以往在核质互作分析时仅将核基因看作一个整体的局限。利用上述方法和程序，深入解析具有显著细胞质效应的强优势玉米杂交种苏玉16号（JB×Y53）重要农艺性状的核内QTL效应、核内QTL与细胞质的互作效应以及它们对表型的贡献，探讨QTL与细胞质互作在该杂交组合复杂性状遗传表达以及杂种优势形成中的作用。本项目的开展将为解析复杂性状和杂种优势的遗传基础提供新的思路和方法，同时也为进一步精细定位该组合中可能具有的与细胞质存在显著互作的主效QTL奠定基础。

结论摘要：

本项目以先前提出的核质互作QTL分析策略(Genetics, 2007, 177: 669-672)为基础，发展出一套解析细胞质效应、核内QTL主效应和上位性效应以及核内QTL与细胞质互作效应的遗传模型，并针对基因组上标记密度的相对大小，分别提出以两两标记分析（标记密度较大时）和两维基因组扫描策略的统计分析方法。方法的有效性通过计算机模拟数据以及实际数据分析进行了验证。该方法在QTL 分析上的突出特色有二一是在同一分离群体中引入不同胞质背景，突破以往仅将核基因作为复杂性状遗传表达的唯一变异来源的局限；二是可以分析核内单个QTL 与细胞质的互作效应，突破以往在核质互作分析时仅将核基因看作一个整体的局限。在上述方法的基础上，本项目利用玉米品种苏玉16号的两个亲本自交系JB和Y53杂交衍生的混合F2和混合F2:3家系群体，深入解析了该玉米品种株高、穗位高、抽穗期和散粉期等11个重要农艺性状的遗传构成。结果表明，在11个目标性状上共定位到99个QTL，其中53个有显著的核质互作效应。为了进一步验证QTL的真实性，我们采用国际通用QTL分析软件QTL Cartographer分别对F2和F2:3群体在不考虑细胞质背景差异的前提下进行有关QTL的重演性验证，获得重演验证的QTL有34个。该结果为下一步精细定位有关性状的QTL以及深入解析QTL与细胞质互作的机理奠定了基础。此外，针对该群体存在大量偏分离分子标记的实际情况，我们进一步定位了14个偏分离基因座位（segregation distortion loci, SDL），其中JB细胞质背景下10个，Y53细胞质背景下7个，有3个是在两个细胞质背景下均检测到的。然而，即使是两个细胞质背景都检测到的3个SDL，也仅有1个表现为相同的选择类型，即绝大多数SDL在不同细胞质背景下的选择类型不同。进一步研究发现，在JB细胞质背景下，多数SDL倾向携带Y53等位基因的配子或合子。这一结果表明，细胞质在配子或合子生活力选择方面可能发挥重要作用。其深入原因及其作用机理有待进一步探讨。在该项目的资助下，已在SCI源刊物发表论文5篇、待刊1篇，在中文权威或核心刊物发表论文9篇。以第一完成人获得教育部自然科学奖二等奖1项。