割手密高密度遗传图谱的构建及黑穗病QTL定位

发布时间：2017-03-23 22:00

  本文关键词：割手密高密度遗传图谱的构建及黑穗病QTL定位，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：甘蔗(Saccharum officnarum L.)是世界上最重要的糖料作物,选育高产高糖抗逆的品种仍然是当前甘蔗育种的主要目标。甘蔗属的大多数性状受微效多基因控制,为复杂的数量性状,因而对其进行遗传改良十分困难,加之甘蔗遗传背景复杂,一般条件下难于开花或很少开花,使用传统育种方法进行新品种选育,效率较低。割手密(Saccharum spontaneum L.)是甘蔗属中分布最广、类型最多的细茎野生种,比其他甘蔗属及近缘属的野生种更易于杂交利用,是当前甘蔗品种中优良性状如适应、性抗逆性、宿根性等的主要来源。开展割手密高密度分子遗传连锁图谱构建和QTL定位研究,将优异的野生种质资源转化为基因资源,找到与目标性状紧密连锁或共分离的分子标记,借助标记辅助选择可以极大缩短育种年限、加快育种进程。本研究以广西割手密GXS85-30和GXS87-16杂交F1157个分离后代建立作图群体,结合SSR和AFLP分子标记技术,采用“拟测交”策略分别构建双亲分子遗传图谱,并对控制黑穗病性状的QTL进行定位分析。主要结果如下：1.建立了高效的SSR和AFLP分子标记技术体系,SSR-CE方法检测多态性标记和单剂量标记效率分别是SSR-PAGE方法的1.9倍和1.47倍；AFLP-CE方法检测多态性标记和单剂量标记效率分别是AFLP-PAGE方法的2.5倍和3.9倍。SSR和AFLP荧光标记结合毛细管电泳检测具有高效性,其中AFLP荧光标记毛细管电泳技术更具优越性,该技术体系有利于开展高密度遗传图谱的构建及遗传多样性分析等相关研究。2.利用JoinMap 4.0成功构建了母本GXS85-30和父本GXS87-16的分子遗传图谱。母本GXS85-30分子遗传图谱包含72个连锁群,共计701个标记位点；覆盖总图距4656.2cM,标记间平均图距6.64 cM；估测基因组长度为7141.69 cM,基因组覆盖率为65.20%:图谱共含8个同源组,推测其为同源八倍体。父本GXS87-16的遗传连锁图谱共形成72个连锁群,包括650个标记位点；覆盖总图距4539.34 cM,标记间平均图距6.98 cM;估测基因组长度为5632.69 cM,基因组覆盖率为80.59%；图谱包含8个同源组,推测其为同源八倍体。本次构建的两张割手密分子遗传图谱,标记间平均图距均较小(小于7 cM),覆盖率较高(65%以上),达到下一步开展黑穗病QTL定位的要求。3.比较SSR/AFLP-CE标记和SSR/AFLP-PAGE的作图效率,SSR-CE标记作图效率是SSR-PAGE标记的2.27倍；AFLP-CE标记作图效率是AFLP-PAGE标记的3.72倍。SSR和AFLP分子标记结合毛细管电泳技术的高效性,不仅体现在多态性位点的检测效率,还体现在标记位点的作图效率,再次显示出毛细管电泳的优越性。其中AFLP-CE方法比SSR-CE的标记作图效率高出10.6%,表明AFLP标记是遗传图谱作图效率更高的一种分子标记,有利于构建高密度的遗传连锁图谱。4.用单标记分析法(SMA)进行割手密黑穗病QTL分析,检测到130个分子标记(72个来自母本GXS85-30,58个来自父本GXS87-16)与黑穗病QTL连锁,其中有5个标记的贡献率值超过10%,表现在0.1%水平上与黑穗病QTL呈极显著相关,分别是来自母本GXS85-30的Aatcga37 (12.53%)、Actcaa16 (11.53%)、Attccal (10.8%)和来自父本GXS87-16的mSSCIR17-b (12.73%)、Aatcga4 (11.29%).5.采用Windows QTL Cartographer 2.5的复合区间作图法(CIM),以LOD≥3.0作为QTLs入选的临界值,成功地对割手密黑穗病进行了QTL初步定位。用CIM法在母本GXS85-30遗传图谱上共检测到控制黑穗病性状的2个主效QTL和19个微效QTL,单个QTL解释表型变异的0.43%～15.99%,9个QTL表现为正加性效应,其增效效应来源于GXS85-30,12个QTL表现为负加性效应,其增效效应来源于GXS87-16。2个主效QTLs (qSmut23和Smut37)分别与标记Attccal和Attcaa18呈共分离,单一可解释的表型变异分别为10.81%和15.99%。6.用CIM法在父本GXS87-16遗传图谱上共检测到控制黑穗病性状的2个主效QTL和32个微效QTL,单个QTL解释表型变异的0.25%～12.10%；15个QTL表现为正加性效应,其增效效应来源于GXS87-16;19个QTL表现为负加性效应,其增效效应来源于GXS85-30。主效QTL位点qSmut39与标记Aatcga4相距0.2 cM,单一可解释的表型变异为12.10%；主效QTL位点qSmut41与标记mSSCIR17-b呈共分离,单一可解释的表型变异为10.65%。
【关键词】：割手密 甘蔗 遗传图谱 黑穗病 QTL
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S566.1;S435.661
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 缩写表9-14
• 1 前言14-32
• 1.1 甘蔗种质资源及利用现状14-17
• 1.1.1 甘蔗属的分类14-15
• 1.1.2 甘蔗种质资源的研究意义15-16
• 1.1.3 甘蔗种质资源的收集保存与研究16-17
• 1.1.4 我国利用甘蔗种质资源存在的困难和问题17
• 1.2 割手密野生种质资源研究进展17-18
• 1.3 遗传图谱的构建18-23
• 1.3.1 遗传连锁图谱构建的基本步骤19
• 1.3.2 遗传连锁图谱的构建群体19-23
• 1.3.3 遗传连锁图谱的作图群体大小23
• 1.3.4 构建遗传连锁图谱的软件23
• 1.4 分子标记23-26
• 1.4.1 RFLP标记技术24
• 1.4.2 SSR标记技术24-25
• 1.4.3 RAPD标记技术25
• 1.4.4 AFLP标记技术25
• 1.4.5 TRAP标记技术25-26
• 1.4.6 分子标记技术在构建甘蔗遗传图谱中的应用26
• 1.5 QTL定位26-28
• 1.5.1 QTL作图方法27
• 1.5.2 甘蔗QTL定位研究进展27-28
• 1.6 甘蔗黑穗病的研究进展28-31
• 1.6.1 甘蔗对黑穗病的生理及生化抗性29
• 1.6.2 甘蔗对黑穗病的分子水平抗性29-30
• 1.6.3 甘蔗品种对黑穗病的抗性鉴定30-31
• 1.7 研究的目的与意义31-32
• 2 高效SSR和AFLP分子标记体系的建立32-48
• 2.1 材料与方法33-40
• 2.1.1 植物材料33
• 2.1.2 主要试剂与仪器33-34
• 2.1.3 相关试剂配置34-36
• 2.1.4 主要仪器设备36
• 2.1.5 试验方法36-40
• 2.1.6 数据采集40
• 2.2 结果与分析40-46
• 2.2.1 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离标记统计40-43
• 2.2.2 毛细管电泳分离标记统计43-46
• 2.3 讨论46-47
• 2.4 本章小结47-48
• 3 割手密分子遗传图谱的构建48-93
• 3.1 材料与方法49-51
• 3.1.1 试验材料49
• 3.1.2 提取基因组DNA49
• 3.1.3 引物筛选49-50
• 3.1.4 遗传图谱的构建50-51
• 3.1.5 同源组构建51
• 3.1.6 基因组长度估算51
• 3.2 结果与分析51-85
• 3.2.1 SSR分子标记引物扩增结果分析51-56
• 3.2.2 AFLP分子标记引物扩增结果分析56-61
• 3.2.3 遗传图谱构建61-78
• 3.2.4 分子标记作图效率78-84
• 3.2.5 同源分析84-85
• 3.2.6 基因组长度和基因组覆盖率85
• 3.3 讨论85-91
• 3.3.1 割手密高密度遗传图谱构建及应用85-86
• 3.3.2 SSR标记和AFLP标记在遗传作图中的效率86-88
• 3.3.3 割手密遗传图谱特征分析88-90
• 3.3.4 标记偏分离现象90-91
• 3.4 本章小结91-93
• 4 黑穗病QTL定位93-119
• 4.1 材料与方法93-96
• 4.1.1 实验材料93-94
• 4.1.2 实验方法94
• 4.1.3 数据分析94-95
• 4.1.4 QTL定位分析95-96
• 4.2 结果与分析96-112
• 4.2.1 黑穗病菌单孢分离和交配型的鉴定96-97
• 4.2.2 接种体生理小种类型的鉴定97
• 4.2.3 黑穗病发病率频率分布及QTL适合性分析97-98
• 4.2.4 黑穗病QTL定位-单标记分析法98-106
• 4.2.5 黑穗病QTL定位-复合区间作图法106-112
• 4.3 讨论112-116
• 4.3.1 黑穗病QTL定位结果分析112-113
• 4.3.2 影响QTL定位的因素113-116
• 4.3.3 QTL定位在育种上的应用116
• 4.4 本章小结116-119
• 5 结论与创新点119-122
• 5.1 主要结论119-121
• 5.2 创新点121
• 5.3 研究展望121-122
• 致谢122-123
• 参考文献123-139
• 附录1139-141
• 攻读学位期间发表的论文141

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 龙兴;夏瑞;黄永红;曾继吾;易干军;黄秉智;陈金印;;基于毛细管电泳的香蕉AFLP的分子标记研究[A];第二届全国果树分子生物学学术研讨会论文集[C];2009年

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本文编号：264625