利用海陆种间染色体置换系解析棉花农艺性状的遗传效应
发布时间：2022-07-12 10:04
陆地棉较窄的遗传基础限制了其遗传改良的潜力,挖掘海岛棉优异外源基因,对于改良现有陆地棉栽培品种的农艺性状具有重要意义。为了揭示海岛棉基因组在陆地棉遗传背景中的遗传效应,本研究以供体亲本海岛棉3-79与受体亲本陆地棉栽培种鄂棉22号（Emian22）组合,通过杂交与回交方法构建的棉花海陆种间染色体置换系群体为基础,结合以PCR扩增为基础的分子标记技术和高通量测序技术对染色体置换片段进行鉴定评估,着重分析了棉花海陆种间置换系群体产量、纤维品质、棉籽含油量等农艺性状的遗传效应,并对群体中叶片大小突变材料进行了QTL定位,最后解析了海陆种间材料在棉籽油份形成过程中的基因表达情况。主要结果如下:1. 棉花海陆种间染色体置换系遗传效应分析本研究对棉花海陆种间染色体置换系的遗传效应进行了分析。首先分别利用传统SSR等分子标记和全基因组重测序获得SNP标记,对棉花海陆种间染色体置换系群体进行染色体导入片段鉴定。利用515个分子标记在325份材料中共检测到480个染色体置换片段,染色体置换片段总长为2695.19 c M,覆盖整个棉花基因组的78.42%,其中A亚基因组为73.73%,D亚基因组为83....
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
第一章 文献综述
1.1 研究背景
1.2 染色体置换系概述
1.2.1 染色体置换系简介
1.2.2 染色体置换系在作物遗传育种中的应用
1.2.2.1 复杂性状的遗传解析与QTL定位
1.2.2.2 利用置换系进行杂种优势的评估
1.2.2.3 利用置换系进行遗传改良与基因聚合育种
1.3 高通量测序技术对作物育种的影响
1.4 作物数量性状基因(QTL)定位
1.4.1 QTL定位原理
1.4.2 遗传连锁分析
1.4.3 关联分析
1.4.4 混合分组分析
1.5 植物油份合成代谢研究概述
1.6 研究目的和意义
第二章 棉花海陆种间染色体置换系遗传效应分析
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 试验材料
2.2.2 所用试剂
2.2.3 田间种植与管理
2.2.4 基于SSR分子标记鉴定
2.2.5 基于全基因组重测序的变异分析
2.2.6 表型性状考察及数据统计
2.2.7 QTL定位
2.2.8 纤维品质加性效应来源评估
2.3 结果与分析
2.3.1 基于PCR的分子标记鉴定
2.3.2 基于全基因组重测序鉴定
2.3.3 SSR分子标记与重测序染色体置换片段检测结果比较
2.3.4 田间表型性状结果
2.3.5 表型性状相关性分析
2.3.6 置换系群体特异突变性状的遗传解析
2.3.7 置换系农艺性状及棉籽含油量QTL分析
2.3.8 纤维品质性状加性效应来源评估
2.4 讨论
2.4.1 作物染色体置换系构建策略
2.4.2 海陆种间农艺性状遗传效应分析
第三章 叶片大小突变体QTL的精细定位
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 试验材料
3.2.2 技术路线
3.2.3 田间种植与管理
3.2.4 叶片性状考察与分析
3.2.5 多态性分子标记的开发
3.2.6 QTL定位
3.3 结果与分析
3.3.1 大叶表型性状考察
3.3.2 叶片表皮细胞观察
3.3.3 大叶性状QTL初定位
3.3.4 叶面积性状QTL的精细定位
3.3.5 候选基因预测
3.4 讨论
第四章 棉花海陆种间棉籽油份相关基因的表达差异分析
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 试验材料
4.2.2 棉籽发育转录组数据分析
4.2.2.1 样品准备
4.2.2.2 海陆棉种棉籽油份合成差异基因分析
4.2.2.3 GO和 KEGG富集分析
4.2.2.4 棉籽油份合成基因表达谱绘制
4.3 结果与分析
4.3.1 棉籽发育过程中基因表达
4.3.2 棉籽发育过程中基因表达差异分析
4.3.3 棉籽发育过程中差异表达基因GO和 KEGG富集分析
4.3.4 脂质代谢相关差异表达基因的KEGG富集分析
4.3.5 油份代谢相关转录因子
4.3.6 海陆棉种棉籽油份基因表达图谱
4.3.7 油份相关基因变异解析
4.3.8 候选基因预测
4.4 讨论
4.4.1 海陆种间棉籽油份合成基因表达网络比较
4.4.2 海岛棉棉籽油份积累基因调控
参考文献
附录1 棉花DNA提取
附表1 CSSLs染色体置换片段统计
附表2 置换片段Block划分信息
附表3 叶面积QTL分析中使用引物
附表4 叶面积QTL区间内候选基因组织表达模式
附表5 油份转录组测序数据统计
附图1 棉籽发育过程中差异基因的GO分析
博士期间发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Strategies to enhance cottonseed oil contents and reshape fatty acid profile employing different breeding and genetic engineering approaches[J]. Iram Sharif,Jehanzeb Farooq,Shahid Munir Chohan,Sadaf Saleem,Riaz Ahmad Kainth,Abid Mahmood,Ghulam Sarwar. Journal of Integrative Agriculture. 2019(10)
[2]基于陆地棉背景的海岛棉染色体片段导入系产量性状QTL定位[J]. 朱协飞,王鹏,司占峰,张天真. 作物学报. 2017(12)
[3]Relationship between plant canopy characteristics and photosynthetic productivity in diverse cultivars of cotton（Gossypium hirsutum L.）[J]. Guoyi Feng,Honghai Luo,Yali Zhang,Ling Gou,Yandi Yao,Yongzeng Lin,Wangfeng Zhang. The Crop Journal. 2016(06)
[4]棉籽油脂肪酸组成分析与评价[J]. 王美霞,周大云,马磊,徐双娇,魏守军,杨伟华,王延琴,杜双奎. 食品科学. 2016(22)
[5]分子标记技术在作物育种中的应用与展望[J]. 李元龙,王中华. 河南师范大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]Development, identification and utilization of introgression lines using Chinese endemic and synthetic wheat as donors[J]. Liqing Gu,Bo Wei,Renchun Fan,Xu Jia,Xianping Wang,Xiangqi Zhang. Journal of Integrative Plant Biology. 2015(08)
[7]海岛棉染色体片段导入系改良新陆早40号黄萎病抗性研究[J]. 陈红,宋庆平,宿俊吉,李吉莲,刘萍. 新疆农业科学. 2014(05)
[8]陆地棉背景下海岛棉第18染色体片段置换系的培育及相关农艺性状QTL定位[J]. 付央,苑冬冬,胡文静,蔡彩平,郭旺珍. 作物学报. 2013(01)
[9]新一代测序技术的应用及其对作物分子育种的影响[J]. 代军杰,喻树迅,庞朝友,宋美珍,范术丽. 中国棉花. 2012(04)
[10]Development of Gossypium barbadense chromosome segment substitution lines in the genetic standard line TM-1 of Gossypium hirsutum[J]. WANG Peng, DING YeZhang, LU QiongXian, GUO WangZhen ＆ ZHANG TianZhen National Key Laboratory of Crop Genetics ＆ Germplasm Enhancement, Cotton Research Institute, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China. Chinese Science Bulletin. 2008(10)
博士论文
[1]多组学数据揭示棉花纤维发育的遗传学和表观遗传学基础[D]. 王茂军.华中农业大学 2017
[2]甘蓝型油菜每角粒数主效QTL qSS.C9的克隆和功能研究[D]. 李世鹏.华中农业大学 2015
[3]甘蓝型油菜导入系构建、重要农艺性状QTL分析和白花基因克隆[D]. 张豹.华中农业大学 2015
[4]棉花种间导入系的构建、新型标记的开发与高密度遗传图谱的构建[D]. 李夕梅.华中农业大学 2013
硕士论文
[1]陆地棉红株突变Re基因的精细定位及表达分析[D]. 张贝贝.华中农业大学 2016
[2]陆地棉棉仁含油量的关联与连锁分析[D]. 赵文霞.华中农业大学 2015
[3]GhLTP在棉花纤维发育中的功能研究[D]. 郭永艳.西南大学 2015
本文编号：3658920
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
第一章 文献综述
1.1 研究背景
1.2 染色体置换系概述
1.2.1 染色体置换系简介
1.2.2 染色体置换系在作物遗传育种中的应用
1.2.2.1 复杂性状的遗传解析与QTL定位
1.2.2.2 利用置换系进行杂种优势的评估
1.2.2.3 利用置换系进行遗传改良与基因聚合育种
1.3 高通量测序技术对作物育种的影响
1.4 作物数量性状基因(QTL)定位
1.4.1 QTL定位原理
1.4.2 遗传连锁分析
1.4.3 关联分析
1.4.4 混合分组分析
1.5 植物油份合成代谢研究概述
1.6 研究目的和意义
第二章 棉花海陆种间染色体置换系遗传效应分析
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 试验材料
2.2.2 所用试剂
2.2.3 田间种植与管理
2.2.4 基于SSR分子标记鉴定
2.2.5 基于全基因组重测序的变异分析
2.2.6 表型性状考察及数据统计
2.2.7 QTL定位
2.2.8 纤维品质加性效应来源评估
2.3 结果与分析
2.3.1 基于PCR的分子标记鉴定
2.3.2 基于全基因组重测序鉴定
2.3.3 SSR分子标记与重测序染色体置换片段检测结果比较
2.3.4 田间表型性状结果
2.3.5 表型性状相关性分析
2.3.6 置换系群体特异突变性状的遗传解析
2.3.7 置换系农艺性状及棉籽含油量QTL分析
2.3.8 纤维品质性状加性效应来源评估
2.4 讨论
2.4.1 作物染色体置换系构建策略
2.4.2 海陆种间农艺性状遗传效应分析
第三章 叶片大小突变体QTL的精细定位
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 试验材料
3.2.2 技术路线
3.2.3 田间种植与管理
3.2.4 叶片性状考察与分析
3.2.5 多态性分子标记的开发
3.2.6 QTL定位
3.3 结果与分析
3.3.1 大叶表型性状考察
3.3.2 叶片表皮细胞观察
3.3.3 大叶性状QTL初定位
3.3.4 叶面积性状QTL的精细定位
3.3.5 候选基因预测
3.4 讨论
第四章 棉花海陆种间棉籽油份相关基因的表达差异分析
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 试验材料
4.2.2 棉籽发育转录组数据分析
4.2.2.1 样品准备
4.2.2.2 海陆棉种棉籽油份合成差异基因分析
4.2.2.3 GO和 KEGG富集分析
4.2.2.4 棉籽油份合成基因表达谱绘制
4.3 结果与分析
4.3.1 棉籽发育过程中基因表达
4.3.2 棉籽发育过程中基因表达差异分析
4.3.3 棉籽发育过程中差异表达基因GO和 KEGG富集分析
4.3.4 脂质代谢相关差异表达基因的KEGG富集分析
4.3.5 油份代谢相关转录因子
4.3.6 海陆棉种棉籽油份基因表达图谱
4.3.7 油份相关基因变异解析
4.3.8 候选基因预测
4.4 讨论
4.4.1 海陆种间棉籽油份合成基因表达网络比较
4.4.2 海岛棉棉籽油份积累基因调控
参考文献
附录1 棉花DNA提取
附表1 CSSLs染色体置换片段统计
附表2 置换片段Block划分信息
附表3 叶面积QTL分析中使用引物
附表4 叶面积QTL区间内候选基因组织表达模式
附表5 油份转录组测序数据统计
附图1 棉籽发育过程中差异基因的GO分析
博士期间发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Strategies to enhance cottonseed oil contents and reshape fatty acid profile employing different breeding and genetic engineering approaches[J]. Iram Sharif,Jehanzeb Farooq,Shahid Munir Chohan,Sadaf Saleem,Riaz Ahmad Kainth,Abid Mahmood,Ghulam Sarwar. Journal of Integrative Agriculture. 2019(10)
[2]基于陆地棉背景的海岛棉染色体片段导入系产量性状QTL定位[J]. 朱协飞,王鹏,司占峰,张天真. 作物学报. 2017(12)
[3]Relationship between plant canopy characteristics and photosynthetic productivity in diverse cultivars of cotton（Gossypium hirsutum L.）[J]. Guoyi Feng,Honghai Luo,Yali Zhang,Ling Gou,Yandi Yao,Yongzeng Lin,Wangfeng Zhang. The Crop Journal. 2016(06)
[4]棉籽油脂肪酸组成分析与评价[J]. 王美霞,周大云,马磊,徐双娇,魏守军,杨伟华,王延琴,杜双奎. 食品科学. 2016(22)
[5]分子标记技术在作物育种中的应用与展望[J]. 李元龙,王中华. 河南师范大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]Development, identification and utilization of introgression lines using Chinese endemic and synthetic wheat as donors[J]. Liqing Gu,Bo Wei,Renchun Fan,Xu Jia,Xianping Wang,Xiangqi Zhang. Journal of Integrative Plant Biology. 2015(08)
[7]海岛棉染色体片段导入系改良新陆早40号黄萎病抗性研究[J]. 陈红,宋庆平,宿俊吉,李吉莲,刘萍. 新疆农业科学. 2014(05)
[8]陆地棉背景下海岛棉第18染色体片段置换系的培育及相关农艺性状QTL定位[J]. 付央,苑冬冬,胡文静,蔡彩平,郭旺珍. 作物学报. 2013(01)
[9]新一代测序技术的应用及其对作物分子育种的影响[J]. 代军杰,喻树迅,庞朝友,宋美珍,范术丽. 中国棉花. 2012(04)
[10]Development of Gossypium barbadense chromosome segment substitution lines in the genetic standard line TM-1 of Gossypium hirsutum[J]. WANG Peng, DING YeZhang, LU QiongXian, GUO WangZhen ＆ ZHANG TianZhen National Key Laboratory of Crop Genetics ＆ Germplasm Enhancement, Cotton Research Institute, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China. Chinese Science Bulletin. 2008(10)
博士论文
[1]多组学数据揭示棉花纤维发育的遗传学和表观遗传学基础[D]. 王茂军.华中农业大学 2017
[2]甘蓝型油菜每角粒数主效QTL qSS.C9的克隆和功能研究[D]. 李世鹏.华中农业大学 2015
[3]甘蓝型油菜导入系构建、重要农艺性状QTL分析和白花基因克隆[D]. 张豹.华中农业大学 2015
[4]棉花种间导入系的构建、新型标记的开发与高密度遗传图谱的构建[D]. 李夕梅.华中农业大学 2013
硕士论文
[1]陆地棉红株突变Re基因的精细定位及表达分析[D]. 张贝贝.华中农业大学 2016
[2]陆地棉棉仁含油量的关联与连锁分析[D]. 赵文霞.华中农业大学 2015
[3]GhLTP在棉花纤维发育中的功能研究[D]. 郭永艳.西南大学 2015
本文编号：3658920
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nzwlw/3658920.html
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