小麦硒含量控制基因的QTL定位及遗传分析

发布时间：2017-07-01 07:29

  本文关键词：小麦硒含量控制基因的QTL定位及遗传分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人体需要22种元素来维持身体需要,硒是其中必不可少的元素之一,硒的缺乏与克山病、肌营养不良、食道癌等疾病发生成正相关关系。硒主要从膳食中获取,相比于动物性食品,植物性来源膳食中的硒相对含量较低,而小麦是人类的主要膳食来源,因此小麦籽粒中的硒含量与健康息息相关。开展富硒小麦选育被认为是克服硒元素缺乏的最经济有效途径之一,因此急需加强对控制籽粒硒含量基因的鉴定和研究。小麦是硒的非富集植物,籽粒中硒的含量普遍偏低,但在前期的研究工作中发现了一份来源于人工合成小麦的高硒含量材料SHW-L1,其籽粒硒含量是普通小麦的4-9倍。小麦籽粒中硒含量和根系形态学指标是由多基因控制的数量性状,因此构建高密度遗传图谱,进行小麦性状的基因定位,有助于开发分子标记辅助选择的实用性标记,进行利于相关基因的挖掘和利用。为了研究小麦籽粒中硒含量的遗传特点,本研究利用富硒人工合成小麦SHW-L1与普通小麦Chuanmai32构建的重组自交系群体,在贫硒和富硒条件下分析造成籽粒硒积累和吸收差异的遗传机制以及在不同组织中积累情况,找到控制籽粒硒含量的限制因子；系统监测不同基因型在贫硒、富硒和田间硒含量条件下的根系形态学变化,分析根系形态特征与硒营养效率的关系；探讨小麦籽粒中硒元素含量的动态累积规律,动态分析影响硒吸收、积累的QTL,阐明不同QTL的时空表达方式,了解籽粒发育过程中控制硒元素含量的QTL效应及基因作用方向,揭示籽粒硒积累和吸收的差异机制。结果表明：1.对重组自交系(SHW-L1Chuanmai32RILF9)171份小麦遗传群体进行两年一点的株高、分蘖数、扬花期等农艺性状的调查统计,表明外源施硒可以增加株高,显著提前扬花期和减少分蘖数,方差分析表明该遗传群体农艺性状受到供硒水平的显著影响。根据构建好的遗传图谱,运用软件WinQTL2.5,对2013年和2014年温江点的农艺性状进行QTL分析,共检测到农艺性状相关QTL24个,其中在不同的环境中均表达的QTL有2个。在2D检测到1个“一因多效”QTL位点,贫硒和富硒条件检测到控制扬花期的相同位点,贡献率为7.19-17.11%。2.对171个株系及其亲本两年一点的籽粒中的Se含量进行分析。结果表明,两年测得的亲本SHW-L1Se含量均高于亲本川麦32的Se含量。根据所构建的图谱,对重组自交系(SHW-L1Chuanmai32RILF9)171份小麦遗传群体在贫硒和富硒2种浓度下籽粒中硒含量进行QTL分析,共检测到6个硒含量相关QTL,分布在3D、5A上,并且在3D (wPt-733447～wPt-667315区段,贡献率为R2=0.5582)可检测到不同环境中均表达的QTL位点,这些位点可用于小麦育种的遗传改良研究工作中。3.对171份小麦遗传群体群体进行富硒、贫硒和正常供硒条件下的水培试验,方差分析表明根系性状均受到供硒水平的显著影响。相关分析表明,重组自交系(SHW-L1Chuanmai32RILF9)群体根系性状与供硒水平均有较紧密的联系,并且在幼苗期(培养6周)较分蘖期(培养9周)更为显著,大都达到极显著相关(P0.01),对重组自交系群体(SHW-L1×Chuanmai32RILF9)在3个浓度下的12个水培根系性状进行了QTL定位,共检测到245个QTL,其中60个主效QTL,32个加性QTL位点,贡献率在5.42-30.41%之间,71个“一因多效”位点。其中,检测到在不同的环境中均表达的QTL,而且检测到控制总投影面积(PA)、跟总面积(SA)、根总体积(RV)的位点基本一致。4.培养6周时,富硒处理下地下部和地上部的硒含量分别是贫硒处理下的6.85倍和5.82倍,培养9周,富硒处理下地下部和地上部硒含量是贫硒处理下的2.05倍和2.10倍。小麦外源施硒,从根部到地上部分有很高的转移率,随着培养周期的延长,硒从地下部向地上部转运的速率降低,硒在作物体内的积累规律为根部茎叶籽粒。利用已构建好的遗传图谱,运用软件WinQTL2.5,对水培条件下根部和地上部的硒含量进行了QTL定位,共检测到18个硒含量相关QTL,在其中,在不同的环境中均表达的QTL2个。QTL在3D上有最大的贡献率(R2=0.5157)；控制硒含量的位点随着培养周期的不同发生了变化。
【关键词】：小麦RIL群体 形态学性状 硒 QTL 生物强化 遗传分析
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S512.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 文献综述10-18
• 1.1 小麦10
• 1.2 硒10-12
• 1.2.1 硒的重要性10-11
• 1.2.2 硒含量和分布11
• 1.2.3 富硒小麦选育的必要性11-12
• 1.3 国内外研究现状12-16
• 1.3.1 硒的吸收和转运14
• 1.3.2 根系与微量元素吸收的关系14-16
• 1.4 QTL定位16
• 1.5 本研究的目的与意义16-18
• 第二章 RIL群体农艺性状和籽粒硒含量的QTL定位18-31
• 2.1 材料与方法18-19
• 2.1.1 植物材料和作图群体18
• 2.1.2 技术路线18-19
• 2.1.3 不同土壤施硒处理的RILs的种植19
• 2.2 性状测定19-20
• 2.2.1 群体农艺性状的调查19
• 2.2.2 籽粒硒含量的测定19-20
• 2.3 数据处理20-21
• 2.4 结果分析21-28
• 2.4.1 RIL群体农艺性状分析21-26
• 2.4.1.1 RIL群体农艺性状表型调查21-22
• 2.4.1.2 RIL群体农艺性状表型方差分析22
• 2.4.1.3 RIL群体农艺性状表型QTL定位22-26
• 2.4.2 RIL群体籽粒硒含量分析26-28
• 2.4.2.1 RIL亲本籽粒Se含量表型分析26
• 2.4.2.2 RIL群体籽粒Se含量方差分析26-27
• 2.4.2.3 RIL群体籽粒Se含量QTL定位27-28
• 2.5 讨论28-31
• 2.5.1 作图群体和亲本的选择28-29
• 2.5.2 农艺性状分析29-30
• 2.5.3 硒在小麦籽粒中的含量和分布30-31
• 第三章 根系形状硒含量的动态QTL定位和遗传分析31-61
• 3.1 材料与方法31-34
• 3.1.1 植物材料和作图群体31
• 3.1.2 技术路线31
• 3.1.3 表型鉴定试验设计和幼苗培养31-32
• 3.1.4 根系性状测定32-33
• 3.1.5 地上部和根部硒含量的测定33-34
• 3.1.6 数据处理34
• 3.2 结果与分析34-55
• 3.2.1 RIL群体根部和地上部Se含量统计分析34-35
• 3.2.2 RIL群体根部和地上部Se含量方差分析35-36
• 3.2.3 RIL群体根部和地上部Se含量QTL定位36
• 3.2.4 RIL群体根系性状表型分离及其相关性36-48
• 3.2.6 RIL群体根系性状的QTL定位及效应分析48-55
• 3.2.6.1 根系性状定位结果48-52
• 3.2.6.2 QTL有效性分析52-53
• 3.2.6.3 “一因多效”QTL53
• 3.2.6.4 加性QTL53-55
• 3.3 讨论55-61
• 3.3.1 作图群体和亲本的选择参照第一章55
• 3.3.2 硒在根部和地上部的分布和含量55-56
• 3.3.3 定位结果分析56-61
• 3.3.3.1 QTL有效性分析56-57
• 3.3.3.2 QTL的“一因多效”57
• 3.3.3.3 加性QTL57-58
• 3.3.3.4 动态QTL58
• 3.3.3.5 QTL聚集区58-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 附录66-93

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