利用基因定位结果的小麦设计育种方法研究

发布时间：2017-05-08 14:16

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【摘要】：培育高产优质抗逆性强的新品种是小麦遗传育种的重要目标。开展小麦育种方法研究能为育种实践提供理论指导,对提高小麦生产具有积极促进作用。小麦常规育种已经取得重大成就,但其中仍然存在一些尚未完全解答的问题,例如选择特定大小目标供体片段需要的最低群体大小、供体片段长度分布规律、遗传群体中的基因信息如何用于指导育种实践等,这些问题都可以利用模拟的手段得以较好地解决。本研究利用育种模拟软件Qu Line,模拟不同交配方式产生的遗传群体,以期量化供体片段长度的分布规律;利用英国Avalon×Cadenza DH遗传参照群体,鉴定产量及产量相关性状基因信息,根据英国育种目标要求,设计目标基因型来提高小麦产量;利用Malacca×Hereward RIL群体开展品质性状育种设计工作。利用这两个群体中的遗传研究结果,探索了利用基因信息开展小麦设计育种方法。同时对两个群体中亲本对后代家系的遗传贡献以及亲本染色体片段长度进行了分析。主要结果如下:1、不同交配方式产生供体片段长度的分布规律:当育种需要的最小供体片段长度在10c M以内,最小群体大小随着回交和互交次数的增加而减小。染色体长度为100c M-400c M,回交3次,回交2次和回交1次经前景+背景选择产生的供体片段长度分别为29.26c M-37.77c M,37.09c M-47.46c M和44.72c M-67.29c M。相比前景选择,回交方式中,前景+背景选择可使供体片段长度降低5%-20%;互交中可使片段长度降低26%-46%。2、利用英国Avalon×Cadenza DH参考群体的小麦产量育种设计:利用Avalon×Cadenza群体2005-2008年的表型数据,共检测到163个控制产量、产量构成因素及相关因素的QTL。近阶段英国小麦育种对目标基因型的要求是:株高和抽穗期同Avalon,具有基因Rht-D1b和Vrn-A1b,千粒重和穗粒数高,粒长且宽,根系强健,抗条锈病和花叶病,产量高。三组单交亲本组合,即DH109×DH160、DH61×DH182和DH27×DH61,以及三个亲本DH182、DH109和DH98的三交和双交,均能获得目标基因型。相比其他两组,组合DH61×DH182产生的目标基因型最多。F3-DH方法相比混合选择和修饰SSD方法在目标基因型个数和产量遗传进度方面均具有明显优势。在三交和修饰双交中,以DH182占遗传比重50%时能选择到较多的目标基因型,修饰双交相比三交最高能多选择4.69个目标基因型。3、利用英国Malacca×Hereward RIL群体的小麦品质性状育种设计:利用84个RIL家系,在8个烘焙品质的两年调查数据中,共检测到19个QTL。英国消费者对烘焙品质的要求即面包体积要大、面包结构紧密(面包孔体积和面包孔直径小、面包孔壁薄、面包孔个数多)、面包感官品质好(面包亮度高)、面包口感好(柔软)。根据这些要求以及QTL遗传效应设计出的目标基因型,能从单交组合RIL104×RIL17中产生。对于这一组合,利用两阶段、三阶段和四阶段选择,均能有效地降低育种群体的大小和每代筛选分子标记的工作量及成本。由于考虑面包亮度和面包硬度位点间不利连锁,RIL107作为第三个亲本或共同亲本选择到较多的目标基因型,双交组合相比三交组合能多选择1-2个目标基因型。因此,在实际育种中,如果目标基因分散在三个亲本中,不管是否存在目标基因座位之间的连锁,采用双交方法聚合有利等位基因的效率会更高。
【关键词】：标记辅助选择 育种设计 育种模拟 目标基因型 供体片段
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S512.1
【目录】：

• 附件3-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 英文缩略表14-15
• 第一章 引言15-26
• 1.1 小麦育种方法15-22
• 1.1.1 传统育种方法15-16
• 1.1.2 分子育种方法16-22
• 1.2 小麦育种中育种家关注的一些问题22-24
• 1.2.1 小麦育种中不同交配方式产生供体片段的长度22-23
• 1.2.2 遗传群体中挖掘出基因信息的育种利用23-24
• 1.3 育种模拟工具QULINE24
• 1.4 本研究的目的和意义24-26
• 第二章 不同交配方式供体片段长度分布规律26-37
• 2.1 材料与方法26-27
• 2.1.1 遗传模型26
• 2.1.2 目标片段需要最小群体大小的计算26-27
• 2.1.3 不同交配方式和选择过程的模拟27
• 2.2 结果27-35
• 2.2.1 获得目标片段需要的最低群体大小27-29
• 2.2.2 不同长度染色体供体片段长度的分布29-35
• 2.3 讨论35-37
• 第三章 利用英国参照群体AVALON×CADENZA的小麦产量性状育种设计37-65
• 3.1 材料与方法38-42
• 3.1.1 遗传群体与性状测定方法38-39
• 3.1.2 连锁图的构建和QTL定位39
• 3.1.3 亲本贡献和片段长度统计分析39
• 3.1.4 QTL命名39
• 3.1.5 遗传群体中DH家系QTL基因型的判定39-40
• 3.1.6 设计目标基因型利用的QTL40-41
• 3.1.7 模拟试验设计41-42
• 3.1.8 不同育种方法效率的评价标准42
• 3.2 结果42-60
• 3.2.1 后代家系的亲本贡献分布42-44
• 3.2.2 后代家系的片段长度分布44-45
• 3.2.3 QTL定位结果45-54
• 3.2.4 Avalon×Cadenza DH群体后验概率54-55
• 3.2.5 Avalon×Cadenza群体和模拟群体的比较55
• 3.2.6 目标基因型设计55-57
• 3.2.7 亲本的选择57
• 3.2.8 单交组合育种方法效率的比较57-59
• 3.2.9 三交组合和双交组合的比较59-60
• 3.3 讨论60-65
• 3.3.1 产量和其他性状共定位QTL61-62
• 3.3.2 目标基因型设计的原则62-63
• 3.3.3 MAS中背景依赖性问题63
• 3.3.4 问题与展望63-65
• 第四章 英国小麦面包烘焙品质性状的育种设计65-81
• 4.1 材料与方法65-67
• 4.1.1 遗传群体与性状测定方法65-66
• 4.1.2 遗传图谱构建和QTL定位66
• 4.1.3 QTL命名66
• 4.1.4 亲本贡献和片段长度统计分析66
• 4.1.5 遗传群体中RIL家系QTL基因型的判定66
• 4.1.6 模拟实验设计66-67
• 4.2 结果67-75
• 4.2.1 后代家系的亲本贡献分布67-68
• 4.2.2 后代家系的片段长度分布68-69
• 4.2.3 烘焙品质性状QTL69-70
• 4.2.4 QTL基因型的后验概率70-71
• 4.2.5 目标基因型的设计71-72
• 4.2.6 亲本组合的选择72
• 4.2.7 单交组合不同选择方法的效率72-74
• 4.2.8 三交和双交组合效率的比较74-75
• 4.3 讨论75-81
• 4.3.1 面包体积的影响因素75-76
• 4.3.2 面包亮度的影响因素76-77
• 4.3.3 面包硬度的影响因素77-78
• 4.3.4 面包孔结构性状的影响因素78
• 4.3.5 三交和修饰双交78-79
• 4.3.6 问题与展望79-81
• 第五章 全文结论81-84
• 5.1 不同交配方式与供体片段长度的关系81
• 5.2 利用遗传作图群体的育种设计81-82
• 5.2.1 利用参照群体Avalon×Cadenza的小麦产量育种设计81-82
• 5.2.2 利用Malacca×Hereward群体的小麦品质性状育种设计82
• 5.3 有待进一步研究的问题82-84
• 参考文献84-96
• 附录96-107
• 致谢107-108
• 作者简历108

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 张桂权;;基于单片段代换系的水稻分子设计育种[A];全国植物分子育种研讨会摘要集[C];2009年

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本文编号：351281