栽培花生遗传多样性及产量品质性状的关联分析

发布时间：2017-04-07 16:25

  本文关键词：栽培花生遗传多样性及产量品质性状的关联分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：花生核心种质蕴含着全部种质最为丰富的遗传多样性,是研究栽培种花生遗传和进化、发掘优异基因资源、实现品种遗传改良的物质基础。但是,迄今对栽培花生的表型和基因型变异的特征及相互关系尚缺乏深入分析,对数量性状QTLs及同一位点的等位基因的遗传模式也未进一步解析。本研究以构建的257份栽培种花生核心种质为材料,通过对植物学性状、农艺性状及品质性状表型变异的研究,阐明栽培种花生遗传多样性的分布规律,揭示群体演化与地理分化的关系;基于139个SSR分子数据,分析了核心种质的遗传多样性、群体结构及连锁不平衡;结合该群体10个农艺性状和4个主要品质性状两年三点的测定结果,进行标记和性状间的全基因组水平关联分析,获得与花生产量性状和主要品质性状关联的位点;分析稳定关联位点的等位变异表型效应,发掘优异等位基因。主要结果如下:1.确定了中国栽培种花生的遗传多样性分布规律。Shannon-Weaver指数H′和变异系数CV%比较发现,植物学类型中,以普通型的变异最为丰富(CV%=219.26%,H′=20.96),其次为龙生型(CV%=216.71%,H′=19.97);7大栽培区中,EZ2的遗传多样性最丰富(CV%=215.27%,H′=23.53);亚区sEZ6即皖、苏淮河以北及黄河以南的鲁东南、豫东交界区域为遗传多样性的主要中心(CV%=234.45%,H′=19.70),sEZ10四川盆地、sEZ17浙江沿海和sEZ22广东沿海为次生中心。2.利用PCA分析了栽培种花生群体的遗传演化关系。根据主成分PC1和PC2对全部种质进行了类群关系分析,结果表明多粒型种质可能是由珍珠豆型演化而来的、中间型可能是由普通型种质发展演变而来的;龙生型与普通型的亲缘关系较近。EZ1~EZ7相互重叠表明种质的传播与演化是一个从主要中心或次生中心逐步推进的过程。3.筛选出60份品质优异种质。利用傅里叶光谱仪的“近红外折射率光谱学模型”对三个试验点种植的169份核心种质材料进行测定,筛选出22份蛋白质含量在31%以上的高蛋白种质,20份含油量在53%以上的高油种质,18份油酸含量超过55%的高油酸种质。4.分析了花生核心种质DNA水平的遗传多样性。139个SSR标记共检测到1571个等位变异,单个标记的等位变异数平均为11.08个;多样性指数PIC值范围为0.023~0.912,平均0.778;种质间遗传距离为0.261~0.937,平均0.805。聚类分析和Structure软件的群体结构分析均将全部材料划分为3个亚群,亚群间分化系数为0.0152~0.0254,平均0.0195;6.97%的共线性SSR位点对存在显著的LD(P0.01),非共线性位点对r2范围为0.014~0.116,平均0.011;群体LD衰减距离是10.1925。5.获得了与花生产量性状和主要品质性状显著关联的位点。检测出169个与产量性状显著(P0.001)关联的位点,43个与主要品质性状显著(P0.001)关联的位点,单个关联位点对表型变异的解释率R2范围为6.04%~62.35%,共涉及80个SSR标记;24个位点在≥2个环境或均值下被重复验证,48个位点同时与≥2个性状相关联。19个极显著关联(P≤5.88E-08)、解释率R2≥24.74%的关联标记,为主效关联位点。6.发掘了一批产量或品质性状相关的优异等位变异。对24个稳定关联SSR位点的等位变异表型效应进行分析,获得了38个矮株、9个提高单株产量、19个提高果重和13个高蛋白优异等位变异;如降低株高的等位变异GA32-A373,提高单株产量的等位变异PD59-A75,提高果重的等位变异Ah3-A208,提高种子蛋白质含量的等位变异PM358-A131。
【关键词】：栽培花生 核心种质 遗传多样性 关联分析 表型效应
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S565.2
【目录】：

• 中文摘要9-11
• Abstract11-14
• 1 前言14-28
• 1.1 栽培种花生的研究与利用现状14-17
• 1.1.1 栽培种花生的起源与演化14-15
• 1.1.2 栽培种花生在中国的分化与分布15
• 1.1.3 栽培种花生种质的利用情况15-16
• 1.1.4 花生核心种质和微核心种质的构建与评价16-17
• 1.2 栽培种花生的遗传多样性研究及利用17-20
• 1.2.1 栽培种花生表型性状的遗传多样性17-18
• 1.2.2 栽培种花生DNA水平的遗传多样性18
• 1.2.3 栽培种花生遗传连锁图谱构建18-19
• 1.2.4 花生分子标记与QTL定位19-20
• 1.3 花生产量与品质性状的遗传基础及QTL分析20-22
• 1.3.1 花生产量性状的遗传基础及QTL分析20-21
• 1.3.2 花生主要品质性状的遗传基础及QTL分析21-22
• 1.4 关联分析的原理及其在作物上的应用22-26
• 1.4.1 关联分析的基础—LD22-23
• 1.4.2 关联分析的前提—群体结构估计23-24
• 1.4.3 全基因组关联分析发掘作物QTLs24-25
• 1.4.4 核心种质是进行关联分析的理想群体25
• 1.4.5 全基因组关联分析在花生上的应用25-26
• 1.5 本研究的目的意义及主要内容26-28
• 1.5.1 本研究的目的意义26
• 1.5.2 主要研究内容26-27
• 1.5.3 技术路线27-28
• 2 栽培花生遗传多样性演化与优异种质鉴定28-44
• 2.1 材料与方法28-35
• 2.1.1 试验材料28-34
• 2.1.2 数据处理34-35
• 2.1.3 遗传多样性分布与群体间遗传关系35
• 2.1.4 品质优异种质的筛选鉴定35
• 2.2 结果与分析35-41
• 2.2.1 植物学类型间的遗传变异35-36
• 2.2.2 七大栽培区之间的遗传变异36-37
• 2.2.3 栽培种花生遗传多样性的分布与演化37-38
• 2.2.4 栽培种花生的主成分分析和群体关系38-40
• 2.2.5 品质优异种质的筛选鉴定40-41
• 2.3 讨论41-44
• 2.3.1 花生品种类型与遗传多样性41-42
• 2.3.2 花生地理来源与遗传多样性42-43
• 2.3.3 优异种质的筛选与评价43-44
• 3 栽培花生遗传多样性与产量、品质性状的关联分析44-99
• 3.1 材料与方法44-54
• 3.1.1 试验材料44-49
• 3.1.2 田间试验设计49
• 3.1.3 产量性状的调查与测定49
• 3.1.3.1 收获前产量性状的调查与测定49
• 3.1.3.2 收获后产量性状的调查与测定49
• 3.1.4 SSR标记的分析49-50
• 3.1.4.1 基因组DNA的提取与纯化49-50
• 3.1.4.2 多态性SSR标记筛选50
• 3.1.4.3 PCR扩增与产物检测50
• 3.1.5 数据分析方法50-54
• 3.1.5.1 表型数据的统计分析50
• 3.1.5.2 SSR标记多态性分析50-53
• 3.1.5.3 聚类分析53
• 3.1.5.4 群体结构与遗传分化53
• 3.1.5.5 连锁不平衡分析53
• 3.1.5.6 关联分析与等位变异的表型效应53-54
• 3.2 结果与分析54-93
• 3.2.1 群体的表型性状及相关性分析54-60
• 3.2.1.1 产量性状和品质性状的表型变异54-58
• 3.2.1.2 表型性状的相关性分析58-60
• 3.2.2 SSR标记的多态性分析60-64
• 3.2.3 群体结构分析64-67
• 3.2.4 亚群间遗传关系分析67-68
• 3.2.5 连锁不平衡分析68-69
• 3.2.6 花生产量性状的关联分析69-79
• 3.2.6.1 株高相关性状的关联分析69-72
• 3.2.6.2 植株形态构成性状的关联分析72-74
• 3.2.6.3 单株效益性状的关联分析74-77
• 3.2.6.4 荚果收益性状的关联分析77-79
• 3.2.7 主要品质性状的关联分析79-82
• 3.2.8 各连锁群的QTLs分布82-83
• 3.2.9 稳定关联位点的优异等位变异发掘83-93
• 3.2.9.1 株高关联位点的优异等位变异83-88
• 3.2.9.2 植株形态关联位点的优异等位变异88
• 3.2.9.3 单株效益关联位点的优异等位变异88-89
• 3.2.9.4 荚果收益关联位点的优异等位变异89-90
• 3.2.9.5 主要品质性状关联位点的优异等位变异90-93
• 3.3 讨论93-99
• 3.3.1 供试材料的遗传多样性93-94
• 3.3.2 LD与群体结构94
• 3.3.3 标记与性状的关联分析94-96
• 3.3.4 数量性状的“一因多效”96-99
• 4 结论99-100
• 5 创新点100-101
• 参考文献101-111
• 致谢111-112
• 攻读学位期间取得的主要成果112

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