大豆始花期和重要农艺性状QTL定位及相互关系分析

发布时间：2017-12-25 23:13

  本文关键词：大豆始花期和重要农艺性状QTL定位及相互关系分析　出处：《沈阳农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：大豆为光周期反应敏感的短日照作物,光周期反应决定生育期长短,生育期与大豆产量、品种适宜种植范围密切相关。开花(始花)是植物从营养生长向生殖生长转变的典型特征,与生育期密切相关。分枝数是大豆重要农艺性状之一,其影响大豆冠层构型、群体受光、抗倒伏能力及种植密度等,与产量密切相关。因此大豆始花期和分枝数基因/QTL的挖掘与利用能够为大豆分子育种提供理论依据和技术指导。迄今为止,在大豆中已经定位到控制开花的基因/QTL有E1-E9和J。然而,在相同已知始花期基因群体中,仍存在始花期相差很大的现象,这表明还有其他未知基因影响大豆始花期。为定位始花期和分枝数QTL,研究其之间的关系,本试验利用遗传背景差异较大的日本栽培大豆品种Toyomusume(e1-nl,e2,E3-Mi,E4)和中国东北栽培大豆品种绥农10号(E1,e2,e3-T,E4)杂交构建F2代、F3代群体及其衍生群体。本试验利用均匀分布在大豆20对染色体上的671对SSR标记,通过父母本(Toyomusume和绥农10号)及其F3代群体(N=141)间具有多态性的158对SSR标记(174对多态性引物中有16对冗余引物)构建遗传连锁图谱,包括27个连锁群。试验又利用 Illumina SoySNP8k iSelect BeadChip DNA 芯片(7189 对 SNP 引物)对亲本(Toyomusume ×绥农10号)及其F2代群体(N=100)进行基因分型,除去异常和无多态性及冗余的SNP标记,共有1306对多态性SNP标记用于构建遗传连锁图谱。该SNP遗传连锁图谱包括20个连锁群,一一对应大豆的20对染色体,SNP标记的遗传距离和物理位置(Gmax_275_Wm82.a2.v1版本)高度一致,为QTL准确定位奠定了基础。3个始花期QTL(#T_2、qFT_6、qFT_16)都在2张遗传连锁图谱上定位到,在SSR和SNP遗传连锁图谱上还分别定位到qFT_3和qFT_19。对父母本及不同年代不同地点的8个F2代、F3代群体研究表明qFT_6、qFT_19、qFT_16为E1、E3、E9位点。对F4代群体研究表明qFT_2是真实存在调控始花期的微效QTL,到目前为止该位点尚未见报道。对不同年代不同地点的8个F2代和F3代群体及8种类型群体的E1、E3、E9、qFT_2位点进行研究,结果表明:不同环境条件下调控开花效应最大的为E1基因,其次为E9基因。E1、E3、E9基因等位变异不同组合的8种类型群体始花期变异规律在不同年份和不同地点皆表现一致,即始花期E1/E3-Mi/e9E1/e3-T/e9E1/E3-Mi/E9E1/e3-T/E9e1-nl/E3-Mi/e9e1-nl/e3-T/e9e1-nl/E3-Mi/E9e1-nl/e3-T/E9。为研究始花期基因和分枝数之间的关系,对不同年代不同地点的8个F2代和F3代群体及8种类型群体的E1、E3、E9基因进行研究,结果表明:分枝数和E1基因呈极显著相关;分枝数和E9区域附近的差异位点呈显著连锁;分枝数和E3基因的关系没有达到显著水平。结合该群体始花期受E1、E9基因调控开花影响较大,E3基因调控开花影响较小,在遗传角度上推测开花调控效应较大的基因(E1、E9基因)对分枝数具有"一因多效"性。E1基因是调控开花最重要的基因,因此利用根瘤农杆菌介导法将E1基因转入野生型植株(东农50(e1-as)),并获得2株E1超表达转基因株系(E1#L16和E1#L18)。对E1超表达转基因株系和野生型植株的分枝数统计分析表明E1超表达转基因株系的分枝数显著多于野生型植株。本试验进一步推测E1基因具有对分枝数的"一因多效"性,但还需要在分子水平上进一步验证。除分枝数之外,在始花期基因(E1、E3、E9)附近还定位到其他重要农艺性状的QTL。研究表明,E1基因对株高、主茎节数、分枝荚数、分枝粒数作用明显。E3基因对株高、主茎节数、主茎荚数和主茎粒数有一定影响。由于E9基因是提早开花基因,其对株高和主茎节数影响不大。为排除始花期基因对重要农艺性状影响,挑选始花期基因相同(E1、E2、E3、E4和E9基因)且始花期相近的4个大豆品种(超高产大豆品种:沈农12、中黄35、辽豆14;普通大豆品种:辽豆11),通过田间施肥处理和生理试验进一步研究大豆叶片生理与籽粒产量之间的关系。结果表明,在鼓粒关键时期超高产大豆品种叶片净光合速率和叶色值显著高于普通大豆品种;在鼓粒期叶片净光合速率日变化没有出现"光合午休"的现象,14点后超高产大豆品种叶片净光合速率显著高于普通大豆品种。在R1、R6、R7时期,超高产大豆品种叶片SOD活性均显著高于普通大豆品种,MDA含量均低于普通大豆品种。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S565.1

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本文编号：1334837