河南省小麦新品种（系）遗传解析

发布时间：2017-04-03 13:10

  本文关键词：河南省小麦新品种（系）遗传解析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了深入了解河南省近年来新育成小麦品种(系)的遗传基础,利用田间试验、温室抗白粉病接种鉴定、遗传学分析和全基因组扫描与关联分析方法,对河南省近年来育成和审定的小麦品种(系)进行了遗传解析,主要研究结果如下： 1、利用华北地区流行的2个白粉菌菌株E09和E20对2009～2013年度参加河南省区域试验和预备试验的小麦新品种(系)进行白粉病抗性鉴定,同时利用与Pm2、Pm4a、Pm8和Pmm21基因连锁的分子标记检测了相关抗白粉病基因的分布。在鉴定的908个小麦新品种(系)中有199个抗E09,占21.9%；在鉴定的412个小麦新品种(系)中有39个抗E20,占9.5%,其中有15个同时抗E09和E20。在908个鉴定的小麦新品种(系)中,580个含有1BL/1RS,占63.9%,含有Pmm8或新的1RS来源抗白粉病基因；另有2个品种(系)含有6AL/6VS来源广谱抗白粉病基因Pm21,8个可能携带Pm2,2个可能含有Pm4a；6个品种(系)可能含有多个基因。 2、对36个河南省小麦新品种(系)进行苗期白粉病抗性鉴定和遗传分析,利用Illumina Infinium iSelect90K SNP芯片结合集群分离分析法(Bulked Segregate Analysis,BSA)规模化快速检测其携带的抗白粉病基因,同时利用与Pm4a、Pm4b、Pm8和Pm21连锁的分子标记检测相应的抗病基因。SNP芯片检测发现,24个品种(系)在抗、感池DNA间检测到一个显著差异多态性SNPs峰值,其中20个品种(系)在2AL染色体上有一个显著差异多态性SNPs峰值,推测抗病基因位于2AL染色体上,可能是Pm4位点的抗白粉病基因；利用已知的Pm4a和Pm4b分子标记Xgwm356和P1-P2未能在这36个品种(系)中检测到Pm4a和Pm4b抗白粉病基因,很可能是遗传背景不同所致。利用位于2AL染色体上多态性SNP序列开发了与2AL染色体上抗白粉病基因紧密连锁的分子标记wggc116-12,在开04131/石4185和中育9398/石4185两个F2小群体上证实与2AL染色体臂的抗白粉病基因紧密连锁,可用于这些在2AL染色体臂存在抗、感SNP多态性的品种中携带抗白粉病基因的检测。郑育麦518、新麦04077、国麦301和向阳3号分别在1BL、2DL、6AL和3BS染色体上有一个显著差异的多态性SNPs峰值,分子标记Xcau127检测证实国麦301中含有抗白粉病基因Pmm21。其它12个品种(系)在抗、感池DNA间检测到多个差异多态性SNPs峰值,推测可能含多个抗白粉病基因。这36个品种(系)中有21个含有1B/1R易位,但有7个品种(系)在抗、感池DNA间检测到位于1BL染色体上的多态性SNPs峰值,表明其可能含有不同于Pm8的新1B/1R易位或位于1B染色体的其他抗白粉病基因；宛麦999不含1B/1R易位,但在1BL上检测到多态性SNPs峰值,推测其含有其他抗白粉病基因。 3、利用Illumina90k iSelect SNP标记技术对豫麦34及河南省2000～2013年审定的小麦品种共96个进行全基因组扫描,分析了其遗传多样性和遗传基础。结果表明,在所有SNP位点中,多态性比率为47.39%(38,661/81,587),多态性标记在基因组间分布呈现BAD。96个品种亲缘关系较近,两两遗传相似系数的平均值为0.719,变幅为0.552～0.998,且94.3%的品种间遗传相似系数在0.652～0.812之间；按UPGMA法将96个品种划分为7个类群。综合SNP和系谱分析,近10年河南省审定的96个小麦品种遗传多样性不够丰富,多数品种亲缘关系较近,在育种中迫切需要引入新的种质资源,拓宽遗传背景。 4、利用Illumina90k iSelect SNP标记对94个小麦品种全基因组扫描数据和这些品种的抽穗期、成熟期、最高分蘖、成穗率、亩穗数、穗粒数、千粒重、株高、灌浆时间、灌浆速率等性状表现型数据进行了全基因组关联分析。对SNP基因型分析结果进行质量控制后,共有22846个SNP用于关联分析。分析结果表明,采用一般线性模型,在全基因组范围内共检测到311个SNP位点与上述10个性状显著相关,对单个性状的解释率R2值的范围为10～30%,其中42个SNP位点在全基因组水平上与性状显著关联。在2A、2B、2D、3A、4D、6A染色体上检测到70个SNP位点与亩穗数显著相关,其中,位于3A染色体上的Excalibur_c2311_1839对性状的解释率最高(20.7%)；发现121个SNP标记与最高分蘖显著相关,86.78%的标记位于3A染色体上,其中29个在全基因组水平上显著相关,对性状的解释率范围10.75～28.29%；有31个SNP与成穗率显著相关,分布于1B、2A、7B、7D染色体上的,其中3个在全基因组水平上显著相关；另有45个SNP标记与株高显著相关,分布于1A、1D、2A、2B、3A、3D、4A、5B、7B、7D染色体上,对性状的解释率范围14.63%-30.28%,其中4个在全基因组水平上显著关联；检测到28个SNP标记与千粒重显著相关,其中4个在全基因组水平上显著相关,分布于2A、2D、3A、3B、3D、4A、5B、6B、7A、7B、7D染色体上；此外还检测到8个SNP与成熟期显著相关(1A、2A、2D、4D、7B)、7个SNPs与灌浆时间显著相关(3A和5B)、2个SNP与灌浆速率显著相关(7B、7D)、3个SNP与抽穗期显著相关(6D、7B)；只检测到位于2B染色体上的SNPs Tdurum_contig67827_98与穗粒数显著相关,且在全基因组水平显著相关。同时检测到47个SNP标记同时与亩穗数和最高分蘖显著相关；2个SNP同时与灌浆速率和千粒重显著相关；1个SNP同时与株高、成熟期和最高分蘖显著相关；1个SNP同时与最高分蘖和成穗率显著相关。采用混合线性模型,在全基因组范围内只检测到3个与成穗率显著相关的SNP位点。这些标记需要进一步验证。
【关键词】：河南省 小麦品种 白粉病 遗传基础 全基因组关联分析 BSA SNP
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S512.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 主要符号表10-11
• 第一章 文献综述11-37
• 1.1 河南小麦在全国的地位及发展概况11-13
• 1.2 小麦抗白粉病基因研究进展13-19
• 1.3 小麦品种遗传多样性研究进展19-25
• 1.4. SNP标记特点及应用研究进展25-27
• 1.5 关联分析研究进展27-33
• 1.6 小麦重要性状QTL定位研究进展33-35
• 1.7 立论依据和研究目标35-37
• 第二章 河南小麦品种(系)白粉病抗性鉴定与分子标记检测37-48
• 2.1 材料与方法37-41
• 2.2 结果与分析41-44
• 2.3. 讨论44-48
• 第三章 基于SNP标记技术的抗白粉病基因规模化快速检测48-57
• 3.1 材料与方法48-49
• 3.2 结果与分析49-54
• 3.3 讨论54-57
• 第四章 河南省小麦品种基于系谱和SNP标记的遗传基础分析57-66
• 4.1 材料与方法58-61
• 4.2 结果与分析61-63
• 4.3 讨论63-66
• 第五章 河南省小麦品种重要农艺性状的全基因组关联分析66-105
• 5.1 材料与方法66-69
• 5.2 结果与分析69-90
• 5.3 讨论90-105
• 第六章 结论105-107
• 参考文献107-125
• 附录125-154
• 致谢154-155
• 作者简介155

【参考文献】

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本文编号：284362