为了探讨玉米叶绿素含量的遗传规律, 借助叶绿素测定仪测量叶绿素的含量，以A150-3-2×Mo17杂交组配的189个 F2单株作为作图群体, 构建了具有112个标记位点的玉米分子遗传图谱, 于喇叭口期和开花期分别进行了玉米叶绿素a含量(chla), 叶绿素b 含量(chlb), 其他叶绿素含量(chlc)和叶绿素总含量(chlz)4 个性状的测定, 并进行QTL分析。在喇叭口期和开花期共检测到32个QTL, 分布在除第6和10染色体以外的其他染色体上。在喇叭口期检测到24个QTL, 分布于第1、2、3、5、7、8 和 9 染色体上, 叶绿素 a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量各检测到6个 QTL,在同一区间内检测到的 4 个性状的 QTL 之间的距离在 0~2 cM 之间。喇叭口期检测到控制叶绿素a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量的 4 个主效 QTL 位于第 5 染色体上的 umc1098~bnlg557 区间, 分别可解释表型变异的 11.63%、10.3%、10.77%和 11.51%。开花期检测到 8 个 QTL, 分布于第 4 和 5 染色体上。其中叶绿素 a、叶绿素b、其他叶绿素和叶绿素总含量各 2 个 QTL。标记 umc1098 和bnlg557 之间同时存在控制喇叭口期4个叶绿素含量性状的QTL和开花期控制叶绿素a和叶绿素b的QTL。标记 umc2308 和 bnlg386 之间只存在控制开花期4个叶绿素含量性状的 QTL。近年来, 以分子连锁图谱为基础的数量性状基因研究发展迅速, 玉米的形态和农艺性状的 QTL 定位已有大量报道, 为遗传研究和分子标记辅助选择提供了基础。
      高等植物叶片所含的叶绿素a和b是叶绿体中主要的光合色素, 对光能的吸收利用起着重要的作用,进而影响光合作用的效率。Nakazawa 等认为, 在高光强下, 叶绿素含量与光合作用速率有着密切的相关关系。另外有研究也发现, 在一定范围内, 叶绿素含量与光合速率成正相关关系。玉米叶片较高的叶绿素含量和较长的持绿时期, 为品种吸收更多的光能提供良好的生理基础。
      叶绿素合成的生理机制己有较深入的研究,但对其遗传背景仍了解很少。水稻上的研究比较多,胡颂平对正常与水分胁迫下水稻叶片叶绿素含量进行了QTL分析, 叶绿素检测仪共检测到13个影响叶绿素含量的主效 QTL, 为阐明干旱环境下水稻叶绿素含量的分子遗传机理、分子标记辅助育种和节水抗旱稻培育提供理论基础和依据。吴平和罗安程、汪斌等、杨权海等先后利用不同的水稻群体在不同的环境条件下对水稻叶片叶绿素含量进行了QTL定位。Tong 等对两种氮素水平下的水稻进行了叶绿素含量的分析, 正常氮素水平下检测到 3 个 QTL,低氮素水平下检测到 5 个 QTL。Shen 等利用 RIL群体对水稻叶绿素含量进行了 QTL 定位, 检测到控制叶绿素 a 和叶绿素 b的8个QTL, 单个QTL可解释表型变异的1.96%~9.77%。Wang 等对水稻进行了叶绿素含量的遗传分析, 并且找到了3 个标记与控制叶绿素含量的基因 Gc 紧密连锁, 分别为rm6464、rm6340 和 rm462。这3个标记与Gc的遗传距离分别为0、0.588 和 1.18 cM。小麦上在叶绿素含量的遗传分析方面也有研究, 曹卫东对不同供氮水平下的苗期叶绿素含量的 QTL 及互作进行了研究, 发现小麦干物质产量与叶绿素含量之间存在着内在联系。玉米上对叶绿素含量进行QTL分析的报道较少, 王春丽曾对玉米叶绿素含量的发育，动态进行了研究, 但是没有对各种叶绿素组分进行分析研究。本研究对玉米叶绿素 a、叶绿素 b、其它叶绿素以及总叶绿素含量分别进行了遗传分析和基因定位, 为进一步探讨玉米叶片叶绿素含量的遗传规律以及玉米高光效育种提供理论依据。在对 58 个常用玉米自交系叶绿素含量进行测定的基础上, 选出叶绿素含量较高的自交系A150-3-2 和较低的自交系 Mo17, 杂交组配 F1, 构建了189个F2单株作为作图群体。其中自交系A150-3-2 是本研究室选育的材料。选出叶绿素含量较高的自交系A150-3-2 和较低的自交系Mo17于2005 年杂交得到F1; 2006 年春, 将F1进行自交得到 F2; F2群体、父母本以及F1于2007年4月在山东农业大学试验站种植在条件均匀的试验地中, 株距30cm, 行距80cm, 单粒播种, 不间苗。随机选取F2群体单株189 株, 父母本及F1各30株。
      喇叭口期取最上层展开叶, 开花期取功能叶片,以叶片中部为测定部位。用毛刷刷去表面杂质, 用水冲洗, 擦干, 备用。每个叶片在中部用直径9毫米打孔器打孔, 取6个圆形叶片, 称重后放于15毫升试管, 用10毫升95%乙醇避光浸泡96h, 浸泡过程中每天混匀2次, 叶片完全变白后进行比色, 于665nm,649nm, 470nm 波长测量光密度值, 根据Arnon的计算公式, 计算叶绿素a(CA)、叶绿素b(CB)、其他叶绿素(C其他)含量。为了方便描述, 叶绿素 a含量、叶绿素b含量、其他叶绿素含量和总叶绿素含量, 分别用chla、chlb、chlc和 chlz表示, 喇叭口期用 L 表示, 对应的4个性状用chlal、chlbl、chlcl 和 chlzl表示; 开花期用K表示, 对应的4个性状表示为chlak、chlbk、chlck 和 chlzk。运用SPSS13.0 软件对各个性状进行正态分布检验。叶绿素作为光合作用的光合色素, 对光合作用的影响直接影响到作物的产量。关于叶绿素含量的生理机制研究已经非常深入, 对于遗传规律的研究,特别是在分子水平上, 在水稻, 小麦等其他作物上已经有过大量研究，但是在玉米上的报道却很少。王春丽利用黄C×许 178 组配材料, 构建F2群体, 对6不同时期玉米叶绿素总含量进行分析, 共检测到10个QTL, 大部分集中在第4、5条染色体上。本研究两个时期的叶绿素总含量除第5染色体外, 在第1, 2, 7, 8 和9染色体上也检测到了QTL。检测到不同的 QTL 可能与本研究选取的材料与王春丽使用的材料不同所致。喇叭口期的叶绿素总含量检测到一个主效 QTL 位于第 5 染色体上, 单个位点解释表型变异的 11.51%。开花期的叶绿素总含量检测到两个QTL均位于第5染色体上, 总贡献率为9.89%。结果说明控制叶绿素总含量的QTL主要位于第 5 染色体上, 这与王春丽的研究结果基本一致。
      王春丽的研究只对玉米叶绿素总含量进行分析，这个受局限于便携式叶绿素仪中SPAD-502的测量对象，没有办法，尚未对叶绿素的各个组分进行具体分析。本研究于喇叭口期和开花期对叶绿素a, 叶绿素b以及其它叶绿素含量以及总含量均进行了QTL分析, 两个时期共检测到32个QTL, 分布在除第6、10 染色体以外的染色体上。喇叭口期检测到24个QTL, 且chlal、chlbl、chlcl 和chlzl 在同一染色体上所检测到的QTL都在相同的标记区间内, 距离仅相差0~2 cM。位于5 号染色体 umc1098-bnlg5573 区间的QTL单个位点贡献率分别为11.63%、10.3%、10.77%和11.51%, 均超过 10%, 为主效基因。开花期的4个性状检测到的 6 个 QTL 大都位于第 4、5 染色体, 且对表型变异的贡献率较大, 可见不同时期控制叶绿素含量及其组分的的主效基因存在于第5染色体, 受环境影响较小。开花期检测到的QTL数目相对于喇叭口期要少, 每个性状的 QTL 数目均为两个。本试验检测到喇叭口期的第5染色体上的4个QTL: qchlal-5-1, qchlbl-5-1, qchlcl-5-1 和 qchlzl-5-1,与开花期检测到的第5染色体上的2个QTL:qchlak-5-2 和 qchlzk-5-2 均位于同一标记区间：umc1098-bnlg557, 说明该区间的QTL同时参与控制两个时期的性状表达；mmc0041-bnlg1556、umc1066-umc2177、umc1457-umc2199和bnlg127-umc1037四个标记区间均能同时检测到控制喇叭口期4个叶绿素含量性状的QTL, 说明这4个区间的QTL控制喇叭口期的性状表达; 而标记umc2308-bnlg386区间同时检测到了控制开花期4个叶绿素含量性状的QTL，说明该区间的QTL只参与控制开花期的性状表达。