马铃薯野生种S.commersonii抗寒基因的初定位和标记开发

发布时间：2020-11-07 14:12

　　 马铃薯(Solanum tuberosum L.)即可做粮食也可做蔬菜,而且营养丰富、全面,其产量仅次于水稻、小麦和玉米,位居第四,在非谷类作物中其产量更是排在首位。我国地域辽阔,马铃薯种植在我国南北均有种植,这就导致我国马铃薯栽培方式也各不一样,而且会经受各种气候的考验。马铃薯在生产中经常遭受低温霜冻的危害,尤其是南方冬作区的马铃薯,马铃薯的幼苗期大多都在12月至次年的2月份,而这个时期是最冷最易受到低温霜冻的时期,我国马铃薯通常会在这个时期受到低温霜冻的影响,大面积的马铃薯的植株受到冻害的影响,给马铃薯产业造成巨大的损失。增进对马铃薯抗寒机制的了解,加大对马铃薯的抗寒性研究的力度,有利于抗寒资源的利用,有利于达到一定的育种目标,在我国马铃薯产业中有着非常重要的作用。本研究将低温敏感型的S.verrucosum作为母本,具有优良抗寒能力的二倍体马铃薯野生种S.commersonii作为父本杂交后的F1代再与S.commersonii回交得到BC1分离群体,取得以下主要结果:1.BC1群体表型鉴定:用LT50值测定法鉴定了176份群体后代的LT50值,用田间自然霜冻法来鉴定了328份群体后代的表型,发现群体材料的抗寒表型存在着分离。在用LT50测定法测定群体材料的LT50值中,亲本CMM5和8341的LT50值分别为-5.17℃和-3.91℃,176份材料中抗寒材料(-7℃~-5℃)有33份,敏感材料(-4℃~0℃)有71份,中间型材料(-5℃~-4℃)有72份。在用田间自然霜冻法鉴定的328份群体材料的表型中时,采用Vega等(1995)方法给马铃薯受害情况分成了0-6这7个等级,亲本CMM5和8341的等级分别为0.43和4.54,抗寒材料(等级为0-2)有155份,敏感材料(等级为3-6)有94份,中间型材料(等级为2-3)有79份。通过相关性分析分析了3次重复的LT50值之间、3年的田间自然霜冻表型之间以及LT50值与田间自然霜冻表型的相关性,发现3次重复测定的LT50之间只有重复2和重复3之间存在极显著相关性,LT50值与田间自然霜冻表型之间没有相关性,而3年的田间自然霜冻的表型之间均存在极显著的相关性。故在本实验中,田间自然霜冻法更适合于VCC群体材料的抗寒性状评价。2.驯化抗性和非驯化抗性的分离:综合3年田间自然霜冻表型的数据,确定了敏感材料24份,具有抗寒性状的材料70份。但田间自然霜冻的植株必然经过了较长时间的低温驯化,所以这70份材料既有直接抗寒的材料,也有驯化抗寒的材料,或者两者兼而有之。用低温冷冻箱对70份群体材料直接低温霜冻处理,不经历驯化过程,再采用Vega等(1995)方法给植株进行抗寒性状评价,通过4-5轮重复,鉴定了直接抗寒材料25份,驯化抗寒的材料24份,剩下21份材料的表型不能确定。3.极端材料的BSA+DNA-seq分析:将25份抗寒材料组建为抗池,24份敏感材料组建为感池,24份驯化抗性材料组建为驯化池,进行DNA-seq测序,测序深度为40 x,两个亲本的测序深度为15x,其中抗池、感池和驯化池均至少得到了42Gb的数据,亲本均至少得到了17Gb的数据。利用生物信息学分析,绘制了马铃薯抗寒和马铃薯驯化抗性的平均Δ(SNP-index)和G’值分布图,而且峰值均位于2号染色体和5号染色体上。由于马铃薯抗寒和马铃薯驯化抗性的平均Δ(SNP-index)和G’值的峰值高度重合,故后续的实验并未将直接抗寒性状和驯化抗寒性状区分开来。通过峰值所在的位置和高度预测出抗寒位点更可能位于二号染色体36.23Mb-45.14 Mb的位置。4.主效位点的连锁标记开发:在预测的二号染色体36.23Mb-45.14 Mb的抗寒位点区间内设计了200对基因标记引物。用抗感亲本和2个抗感群体后代对这200对基因标记引物通进行验证,共开发了5个基因标记。5.抗寒基因的连锁标记开发与验证:用102份后代单株对开发的5个标记的连锁性进行了验证,结果发现开发的5个标记与抗寒表型并不连锁,后续仍需继续筛选连锁标记。
【学位单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S532
【部分图文】：

图 3-1 群体材料 LT50 值分布图Figure 3-1 Frequency distributions of LT50 value in the population对群体的 LT50 值进行卡平方检测，卡平方值为 12.80，大于在自由度为

并在自然霜冻后采用 Vega(1995)评价标准的田间自然霜冻法对群体材料进行抗寒的表型鉴定。在图3-2 中展示了在 2018.1.28-2018.1.30 日四天棚内 VCC 群体材料被霜冻的整体情况，可以看出群体材料在低温霜冻后抗寒性状存在着分离。对比同一时期隔壁棚的生菜被霜冻的情况，众所周知，生菜是喜冷凉的植物，抗寒能力较强，但是比部分的 VCC 群体材料的霜冻表型弱，说明在本群体材料中还是存在比较抗寒的材料的。在图 3-3 中，分别展示了抗寒亲本 CMM5、敏感亲本 8341、抗寒后代VCC-153 和敏感后代 VCC-99 在低温霜冻前后的表型情况。其中抗寒亲本 CMM5和抗寒后代 VCC-153 在低温霜冻前后的表型并没有明显变化，植株完好无损；而敏感亲本 8341 和敏感后代 VCC-99 在低温霜冻前后表型的变化比较明显，在霜冻后植株均出现坏死的情况。

图 3-3 部分后代单株及其亲本的抗寒性Figure 3-3 Cold resistance of some offspring and their parentsA 是抗寒亲本田间自然霜冻之前与之后的表型对比；B 是敏感亲本田间自然霜冻之前与之后C 是抗寒后代 VCC-153 田间自然霜冻之前与之后的表型对比；D 是敏感后代 VCC-99 田间自
【相似文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 邓高峰;马铃薯野生种S.commersonii抗寒基因的初定位和标记开发[D];华中农业大学;2019年

本文编号：2874053